Способ проходки вертикальных стволов и комплекс для его осуществления
METHOD FOR SINKING VERTICAL WELL BORES AND CORRESPONDING EQUIPMENT

Изобретение относятся к горной промышленности, а именно к проходческому оборудованию, и может быть использовано для сооружения вертикальных стволов.
Известно устройство для проходки вертикальных стволов, содержащее цилиндрический корпус, гидроцилиндры передвижения, расположенные по диаметру, установленное в нижней части опалубки фрезерное приспособление для разработки грунта, имеющее осевую подачу и привод вращения, а также средство для вывозки грунта и подачи бетона (патент RU №2143560, кл. E21D 1/08, опубл. 1999).
Недостатками известного решения являются низкая скорость проходки и недостаточная надежность механизма.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ проходки вертикальных стволов шахт, включающий обуривание массива породы заходками в пределах проектного контура с использованием колонкового бура с трубчатым корпусом и подъем ее на поверхность, установку постоянной тюбинговой или кольцевой крепи по мере выемки породы очередной заходки, возведение бетонной крепи, разрушение породы внутри корпуса бура в каждой заходке перед подъемом буровзрывным способом, извлечение ее на поверхность, осуществление погрузки отбитой породы и обуривание породы очередной заходки одновременно с возведением монолитной бетонной крепи предыдущей заходки.
Реализация известного способа осуществляется посредством устройства для проходки вертикальных стволов шахт, включающего привод вращения, установленный на многоярусном проходческом полке, связанный с цилиндрическим буром, гидродомкраты внедрения бура, приспособление для экскавации извлекаемой породы, тюбингоукладчик (патент РФ №2547851, кл. E21D 1/06, опубл. 10.04.2015).
Недостатком описанного решения является недостаточная скорость проходки и трудоемкость процесса.
Задача изобретения состоит в повышении скорости процесса проходки и снижении трудоемкости процесса.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении скорости проходки ствола и качества крепи за счет обеспечения возможности возведения монолитной крепи внутри ствола, а также снижении трудоемкости процесса проходки.
Указанный технический результат достигается тем, что комплекс для проходки вертикальных выработок, включающий привод вращения, установленный на многоярусном проходческом полке, имеющем телескопические гидродомкраты, и связанный с цилиндрическим буром, гидродомкраты внедрения бура, погрузочную машину для экскавации извлекаемой породы и тюбингоукладчик, согласно изобретению комплекс снабжен кондуктором, по периметру которого размещены подшипники скольжения, и имеющим нижнее и верхнее опорные кольца, нажимным устройством с распорным приспособлением в породу, опалубкой, а цилиндрический бур выполнен с режущей кромкой по нижнему торцу и имеет в средней части опорное кольцо, на котором установлено зубчатое колесо, при этом приводы с шестернями, каждый из которых установлен на нижнем опорном кольце кондуктора с возможностью зацепления с зубчатым колесом, при этом погрузочная машина, установлена на телескопической вертикальной стойке, жестко закрепленной в верхней центральной части кондуктора, причем штоки цилиндров гидродомкратов внедрения бура в породу закреплены на верхнем опорном кольце кондуктора, а штоки телескопических гидродомкратов связаны с нажимным устройством, при этом на верхнем этаже проходческого полка выполнены ниши, в которых размещены прорезиненные надувные элементы для предотвращения протечки бетона.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен проходческий комплекс, смонтированный в стволе, на фиг. 2 изображен проходческий комплекс в работе, на фиг. 3 изображен узел А.
Комплекс для проходки вертикальных выработок, которые проходят по замороженным породам и породам с крепостью f=3÷6 по шкале М.М. Протодъяконова, включает цилиндрический бур 1, выполненный в виде перевернутого стакана с режущей кромкой по нижнему торцу, опорное кольцо 2, выполненное в средней части цилиндрического бура 1, на котором установлено зубчатое колесо 3. Кондуктор 4, по периметру которого размещены подшипники скольжения 5, и опирающийся на опорное кольцо 2 цилиндрического бура 1, приводы 6 с шестернями 7, установленными на нижнем опорном кольце 8 кондуктора 4 и входящие в зацепление с зубчатым колесом 3, погрузочную машину 9, установленную на телескопической вертикальной стойке 10, жестко закрепленной в верхней центральной части кондуктора 4, верхнее опорное кольцо 11 кондуктора 4. Нажимное устройство 12 с распорным устройством 13 в породу, гидродомкраты 14 внедрения бура 1 в породу, штоки 15 цилиндров, закрепленные на верхнем опорном кольце 11 кондуктора 4. Тюбингоукладчик 16 для монтажа сборной крепи, телескопические гидродомкраты 17, штоки которых связаны с нажимным устройством 12, многоярусный проходческий полок 18, гидрораспоры 19 многоярусного проходческого полка 18, ниши 20, выполненные на верхнем этаже 21 многоярусного проходческого полка 18, прорезиненные надувные элементы 22, установленные в нишах 20 во избежание протечки бетона, опалубку 23 для возведения бетонной крепи 24 с внутренней стороны тюбингов 25. Опалубка 23 шарнирно связана с верхней частью многоярусного проходческого полка 18 вертикальной стойкой 26, имеющей распорные приспособления 27.
Устройство работает следующим образом.
Производят обуривание забоя в пределах проектного контура ствола с использованием цилиндрического бура с режущей кромкой по нижнему торцу и выполняют щели на глубину заходки, затем внутри образованного щелью пространства бурят шпуры и для увеличения свободной поверхности при взрывании заполняют взрывчатым веществом лишь часть шпуров. Количество заполняемых взрывчатым веществом шпуров определяют крепостью взрываемых пород. Освобождают призабойную часть от оборудования и производят взрывание шпуров. Затем погрузочной машиной производят разработку и выемку породы. Далее возводят сборную крепь из железобетонных блоков или чугунных тюбингов в средней части забойного пространства, а затем возводят монолитную бетонную крепь 24 по внутренней поверхности тюбингов 25 заходками сверху вниз.
После проходки первых 15 м ствола обычным способом (устья ствола) диаметром, равным внешнему диаметру цилиндрического бура 1, его монтируют в стволе на забое, затем в него вставляют кондуктор 4 с нажимным устройством 12, с гидродомкратами 14 внедрения бура в породу и тюбингоукладчиком 16, после этого в устье ствола опускают проходческий полок 18 и соединяют штоки телескопических домкратов 17 многоярусного проходческого полка 18 с нажимным устройством 12. На этажах многоярусного проходческого полка 18 располагаются насосные станции, набор оборудования для бурения шпуров и т.д.
После монтажа комплекса и его опробования начинают проходку ствола.
Многоярусный проходческий полок 18 и нажимное устройство 12 гидрораспорами 19 распирают в породу, затем гидроприводами 6 с шестернями через цевочное или зубчатое колесо 3 приводят во вращение цилиндрический бур 1 со скоростью 1÷2 оборота в минуту, одновременно включают гидродомкраты 14 для внедрения цилиндрического бура 1. Бурение щели в породе осуществляют на глубину заходки (в замороженных породах это 2,5 м).
После обуривания контура на величину заходки начинают бурение шпуров на глубину заходки, заряжают взрывчатым веществом часть шпуров и производят взрывание их, затем производят проветривание забоя. Количество заполняемых взрывчатым веществом шпуров определяют крепостью взрываемых пород. Одновременно с бурением тюбингоукладчиком 16, установленным наверху нажимного устройства 12, монтируют железобетонные блоки или тюбинги 25.
После проветривания забоя гидрораспоры 13 и 19 убирают и нажимное устройство 12 вместе с многоярусным проходческим полком 18 опускаются на кондуктор 4. С глубиной горное давление увеличивается и может потребоваться возведение комбинированной крепи (тюбинги и монолитный бетон). Тогда комплекс доукомплектовывается опалубкой 23, установленной на верхнем этаже 21 многоярусного проходческого полка 18 и шарнирно закрепленной его центральной части, причем в боковых поверхностях полка 18 сформированы ниши 20, в которых размещены прорезиненные надувные элементы 22 для предотвращения протечки бетона. Далее цикл повторяется.