Ствол шахтный

СТВОЛ ШАХТНЫЙ (а. mine shaft; н. Schacht; ф. puits de mine; и. pozo) — капитальная вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая выход на земную поверхность и предназначенная для вскрытия месторождений и обслуживания подземных работ. Различают главные и вспомогательные стволы шахтные. Главный ствол располагается на центральной площадке шахты и предназначается в основном для подъёма на поверхность полезных ископаемых (угля, руды и т.п.), вспомогательный — для транспортирования людей, пустых пород, оборудования, материалов. Вспомогательный ствол может быть также вентиляционным — для подачи в шахту свежего воздуха (т.н. воздухоподающий ствол) или выдачи отработанного. Такие стволы могут располагаться на центральной промышленной площадке и на флангах шахтного поля (фланговые стволы). Разновидность ствола шахтного — слепой ствол. Стволы шахтные оборудуют скипами, клетями, рельсовым или конвейерным транспортом, а в период строительства — бадьями.

Верхняя часть ствола шахтного, выходящая на земную поверхность, называется устьем (иногда воротником); нижняя (ниже горизонта околоствольного двора) — зумпфом. Поперечное сечение шахтных стволов бывает круглым, иногда прямоугольным, реже эллиптическим. Диаметр вертикальных стволов шахтных обычно до 9 м, глубина до 3-3,5 км. Наклонные стволы имеют прямоугольную, арочную, круглую формы, стенки стволов закрепляют бетоном, железобетоном и металлическими или железобетонными тюбингами; в крепких устойчивых породах — набрызг-бетоном. Армировка ствола шахтного включает обычно металлические горизонтальные элементы (расстрелы) и вертикальные элементы (проводники), обеспечивающие плавное движение скипов и клетей.

Сооружают стволы шахтные с помощью буровой проходки или буровзрывных работ (см. Стволопроходческий агрегат и Стволопроходческий комплекс). Различают несколько технологических схем проходки стволов шахтных буровзрывным способом с механизированной погрузкой и транспортированием породы: совмещённую; совмещённую с одновременным армированием; параллельную; параллельно-щитовую; последовательную.

Совмещённая схема наиболее перспективная, получившая массовое распространение. Работы по выемке породы и возведению монолитной бетонной или тюбинговой постоянной крепи ведут непосредственно в призабойном пространстве ствола вслед за подвиганием забоя, без применения временной крепи. Скорость проходки при этой схеме 130-150 м/мес. Её применяют при сооружении ствола шахтного любого диаметра и глубины, в породах различной крепости. Основной недостаток — невозможность полного совмещения во времени операций по выемке породы и возведению постоянной крепи.

Схема проходки ствола с одновременным армированием является развитием совмещённой схемы. Работы выполняются заходками (сверху вниз) с использованием постоянных расстрелов и проводников для работы проходческих подъёмов. Применяемый в данном случае проходческий полок имеет выдвижные опоры, укреплённые в монолитной бетонной крепи стенок ствола, и гидродомкраты, позволяющие перемещать нижний (подвижной) этаж полка вместе с раструбами для пропуска бадей. Основное преимущество данной схемы — отсутствие необходимости переоборудования ствола для его армирования после проходки; сокращается число подвесных канатов для проводников и проходческих лебёдок, что особенно важно в стеснённых условиях проходки глубоких стволов. Недостатки: ограниченная возможность применения большегрузных проходческих бадей; сложность эксплуатации породопогрузочных машин с механическим вождением.

В современной практике чаще применяют схему проходки ствола с частичным армированием, при которой для навески трубопроводов устанавливают только постоянные расстрелы.

Параллельная схема предусматривает одновременное выполнение операций по выемке породы и возведению постоянной крепи. При этом в нижнем участке ствола ведут работы по подвиганию забоя и возведению временной крепи, а в смежном верхнем участке (с подвесного полка) — постоянной. Максимально достигнутая скорость проходки ствола по этой схеме 202,1 м/месяц (шахта им. М. И. Калинина, Донбасс). Недостатки схемы — необходимость применения временной крепи и невозможность максимально механизировать проходческие работы.

Параллельно-щитовая схема характеризуется тем, что работы в забое ведут под защитой передвижной металлической опалубки (щита), выше которой в направлении сверху вниз возводят постоянную крепь из монолитного бетона или тюбингов. Используется при сооружении глубоких стволов в устойчивых породах. Максимально достигнутая скорость проходки ствола 401,3 м/месяц (шахта № 17-17 бис, Донбасс). Основные недостатки: увеличение массы и усложнение проходческого оборудования, повышение первоначальных затрат на оснащение ствола.

Последовательная схема широко применялась до середины 50-х гг. при проходке стволов глубиной до 500 м и диаметром в свету 4,5-5,5 м. Основной её недостаток — последовательное ведение работ: вначале буровзрывных, затем по уборке взорванной породы, возведению временной крепи и после этого постоянной. При такой схеме возникают необходимые перерывы при переходе от одного вида работ к другим, а временная крепь у забоя при взрывах зарядов взрывчатых веществ часто нарушается. В 80-е гг. эту схему применяют только для проходки шурфов (диаметром до 2-2,5 м), неглубоких стволов (до 200-250 м) и, как правило, при специальных способах проходки (например, при замораживании горных пород).