Глава 11
РАЗРАБОТКА ПОРОДЫ ПРИ ПРОХОДКЕ ТОННЕЛЕЙ
§ 48. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Особенностью подземных работ в сравнении с работами надземными является необходимость создания выработки достаточных размеров для того, чтобы разместить запроектированное подземное сооружение. Разработка породы, подлежащей удалению, и ее перемещение к месту отвала являются чрезвычайно трудоемкими процессами, требующими максимальной механизации. Выбор способа и средств механизированной разработки определяется прежде всего свойствами горных пород (твердость, вязкость, упругость, трещиноватость и пр.). В связи с этим возникла необходимость классификации последних по разрабатываемости. Классификация Строительных норм и правил (СНиП VI-10) делит породы по разрабатываемости на одиннадцать категорий (табл. 17) в порядке возрастания крепости и увеличения чистого времени бурения 1 пог. м шпура в стандартных условиях (пневматическим перфоратором ПА-23 с коронкой КД диаметром 42 мм, армированной твердыми сплавами).
Таблица 17
Классификация горных пород
Категории пород по СНиП IV-10 | Примерная величина коэффициента f крепости по Протодьяконову | Чистое время бурения 1 пог. м шпура, мин | Коэффициент kр разрыхления породы | Способ разработки |
I | 0,4—0,6 | – | 1,1 | Ручной |
II | 0,6—1,0 | – | 1,2 | Ручными пневматическими инструментами |
III | 1,0—1,5 | – | 1,3 | |
IV | 1,5—2,0 | До 3,7 | 1,4 | Ручными пневматическими инструментами или взрыванием |
V | 2—3 | 3,8—4,9 | 1,8 | Взрывной |
VI | 4—5 | 5,0—6,6 | 2,0 | –||– |
VII | 5—6 | 6,7—8,9 | 2,0 | –||– |
VIII | 7—9 | 9,0—12,1 | 2,0 | –||– |
IX | 10—14 | 12,2—16,5 | 2,0 | –||– |
X | 15—18 | 16,6—22,0 | 2,2 | –||– |
XI | 19—20 | Более 22 | 2,2 | –||– |
Ручная разработка с помощью лопат, заступов, кирок и ломов отличается малой производительностью и большой трудоемкостью; ее применяют в редких случаях (например, при работе в слабых и неустойчивых породах, требующих тщательного крепления, при подчистке и подборке в устойчивых породах).
Ручную разработку в неустойчивых породах выполняют последовательным снятием слоев в забое сверху вниз с перестановкой лобовой крепи, а в устойчивых — откалыванием породы от нависающего уступа забоя с обрушением ее на пол выработки. По условиям удобства работ на одного проходчика отводят не менее 1 м ширины вертикального забоя или 2—3 м2 площади забоя ствола шахты.
§ 49. РАЗРАБОТКА ПОРОДЫ РУЧНЫМИ МЕХАНИЗИРОВАННЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ
Для механизации разработки пород I—III категорий обычно применяют пневматические инструменты (пневматические лопаты и отбойные молотки), характеризующиеся следующими показателями:
Показатель | Значение |
Давление сжатого воздуха, кгс/см2 | 4—5,5 |
Расход сжатого воздуха, м3/мин | 0,9—1,25 |
Частота ударов в минуту | 1100—1600 |
Масса, кг | 8—10,8 |
При возвратно-поступательном движении поршня-бойка, наносящего удары по хвостовику рабочего инструмента, происходит разрушение породы. Рабочим инструментом пневматической лопаты является лопатка, ширину которой принимают большей для вязких и меньшей для хрупких пород. В отбойном молотке рабочим инструментом служит пика (рис. 122). В твердых породах применяют короткие пики с пирамидальным заострением, в вязких — длинные пики с клиновым заострением.
При выборе отбойного молотка необходимо иметь в виду, что его коэффициент полезного действия и производительность работы возрастают с увеличением массы молотка и давления сжатого воздуха (примерно в 3 раза при увеличении давления от 3 до 5,5 кгс/см2), а также с уменьшением массы пики.
К достоинствам пневматических молотков относятся их малая стоимость, простота конструкции, безопасность в обращении и частичная вентиляция выработки отработавшим воздухом. Наряду с этим пневматические инструменты обладают и серьезными недостатками. Их применение требует устройства компрессорной со значительным резервом производительности и давления, так как потери в сети велики, а коэффициент полезного действия низок (менее 0,15).
Работа пневматических инструментов связана с сильным шумом, вибрацией и пылеобразованием.
Были сделаны попытки создать электрические отбойные молотки, не обладающие недостатками пневматических инструментов. Созданные молотки пока имеют большую массу (до 12 кг) и сильно нагреваются при работе. Поэтому необходимо иметь два комплекта электрических отбойных молотков. Кроме того, их применение в сырой выработке создает опасность поражения электрическим током. Поэтому на подземных работах наиболее распространены пневматические молотки.