Общие сведения. При углубке стволов различают три периода — подготовительный, основной и заключительный.

В подготовительный период осуществляют строительно-монтажные работы, необходимые для углубки ствола: реконструкцию (приспособление) постоянных зданий и сооружений (надшахтного здания, постоянного копра, постоянной подъемной машины) для целей углубки, проходку временных горных выработок, строительство предохранительных полков, оборудование проходческого бадьевого подъема, отшивку бадьевого подъема от отделения действующего стационарного подъема, монтаж горнопроходческого оборудования и др.

В основной период выполняют непосредственно углубку ствола, проходку сопряжений и камер загрузочных устройств, армирование.

В заключительный период осуществляют ликвидацию предохранительных полков, соединение армировки, демонтаж горнопроходческого оборудования, перепуск подъемных сосудов с рабочего горизонта на новый.

Работам подготовительного периода предшествуют разработка проектно-сметной документации и решение организационных вопросов.

Проект углубки стволов является составной частью проекта вскрытия и подготовки нового горизонта, который составляют с учетом использования достижений научно-технического прогресса и передовых организационно-технических решений, обеспечивающих сокращение сроков и снижение затрат на вскрытие и подготовку нового горизонта.

Проект углубки ствола состоит из пояснительной записки с технико-экономическими расчетами, технических чертежей, технологических карт и смет. Пояснительная записка содержит следующие разделы: основные параметры углубляемого ствола, выбор и обоснование технологической схемы углубки; перечень работ подготовительного, основного и заключительного периодов

При углубке ствола по схеме I в подготовительный период выполняют следующие работы: герметизацию надшахтного здания; строительство здания и монтаж подъемной машины или приспособление существующей машины для бадьевого подъема; усиление постоянного копра; устройство фундаментов и монтаж проходческих лебедок; монтаж разгрузочного комплекса нулевой рамы, ляд с лебедками к ним; монтаж шкивов; отшивку бадьевого отделения; монтаж в стволе трубопроводов для подачи бетонной смеси, сжатого воздуха, труб для водоотлива и вентиляции; устройство приспособления для подачи бетонной смеси; монтаж силовых и слаботочных кабелей; очистку зумпфа, проходку гезенка и строительство предохранительного устройства; проходку технологического отхода и монтаж в нем подвесного полка, призабойной опалубки и другого оборудования.

Герметизацию надшахтного здания (при необходимости) осуществляют для предотвращения нарушения схемы вентиляции. Для этого на нулевой отметке пристраивают шлюзовую камеру сечением примерно 2 х 2 м и длиной не менее 13 м. Камеру оборудуют по торцам воротами (шиберами). При спуске оборудования и материалов открывают наружные ворота, спускаемый материал завозят в камеру, наружные ворота закрывают, а внутренние открывают. Люк (желоб), в который разгружают породу из бадьи, герметизируют двумя шиберами.

В копре монтируют разгрузочное устройство с лядами на нижней и верхней площадках. Открывание и закрывание ляд производят с помощью лебедок. На верхней приемной площадке породу разгружают из бадьи в лоток (желоб). С нижней приемной площадки осуществляют спуск и подъем людей, материалов и оборудования, прошедших шлюзовую камеру.

Над разгрузочным устройством монтируют подшкивную площадку, на которой устанавливают шкивы для направляющих канатов, подвески полка, ставов труб, спасательной лестницы и кабелей. При установке шкивов на копер возникает дополнительная нагрузка, поэтому осуществляют усиление копра. Если позволяют условия, то часть шкивов размещают на нулевой раме. При использовании для углубки ствола постоянной подъемной машины ее необходимо переоборудовать для бадьевого подъема.

Если возможность использования постоянной подъемной машины отсутствует, то применяют передвижную подъемную установку или строят здание и монтируют временную подъемную машину. Расчет бадьевого подъема выполняют по формулам расчета подъема при проходке стволов. При углубке стволов часто применяют подъемные машины Ц-2 х 1,5; Ц-2,5 х 2; Ц-3 х 2,2 и 2Ц-2 х 1,1 с самоопрокидными бадьями вместимостью 1, 1,5 и 2 м3. Целесообразно использовать передвижные подъемные машины ППМ-2 х 1, 5АЦ, МПП-6,3 и МПП-2,5 х 2А. Проходческие лебедки монтируют около копра на свободной площадке. Тип и число проходческих лебедок определяют с помощью расчета в зависимости от их назначения и глубины ствола. Целесообразно применять передвижные проходческие лебедки ПЛПЭ-10АМ, ПЛП-18Б и ПЛПЭ-5А, а ставы труб сжатого воздуха, вентиляции и спуска бетонной смеси подвешивать на расстрелах и бетонной крепи.

Бадьевое отделение должно быть изолировано от отделения, по которому перемещаются клети и скипы. Изоляцию бадьевого отделения осуществляют следующим образом. К расстрелам с помощью хомутов прикрепляют брусья сечением 20 х 20 см, к брусьям гвоздями прибивают щиты из досок толщиной 40 мм. Длина щитов равна расстоянию между расстрелами. Иногда отшивку бадьевого отделения производят металлическими листами.

После монтажа оборудования углубочного подъема, отшивки бадьевого отделения и монтажа в стволе ставов труб устраивают предохранительное сооружение (целик) и проходят технологический отход.

При углубке стволов по схеме II работы подготовительного периода ведут в два этапа. На первом этапе на рабочем горизонте проходят временные выработки (камеры), в которых монтируют углубочную подъемную машину, проходческие тихоходные лебедки, вентилятор, бетономешалку и другое оборудование.

Объем камер для машин Ц-1,2 х 1 и 2Ц-1,6 х 1,2 равен соответственно 85 и 180 м3 в свету, канатного ходка — 50—120 м3, камер тихоходных лебедок — 30—100 м3. Суммарный объем камер составляет 350-650 м3. Примеры расположения камер даны на  8.9. Для уменьшения числа и объема камер целесообразно подъемную машину и часть тихоходных лебедок размещать на земной поверхности или в сопряжении на вентиляционном горизонте и применять специальные углубочные тихоходные лебедки ЛПП и ЛППР с пневматическими двигателями, со статическим натяжением каната соответственно 49,1 и 19,6 кН и кана-тоемкостью барабана 300 м, а также лебедки 2ЛПЭ с электрическим приводом, со статическим натяжением каната 98,1 кН и канатоемкостью барабана 600 м.

В стволе строят верхний предохранительный полок над бадьевым отделением и полки для установки шкивов, отшивают бадьевое отделение ( 8.10, фаза /), проходят временные горные выработки, устанавливают нулевую раму, монтируют разгрузочный станок и другое оборудование (см.  8.10, фаза //).

Для сокращения продолжительности подготовительного периода осуществляемые в стволе и на рабочем горизонте работы следует максимально совмещать. По окончании оснащения углубочного подъема приступают к работам второго этапа: производят чистку зумпфа, сооружают нижний предохранительный полок (см.  8.10, фаза ///) под эксплуатационным подъемом, проходят технологический отход (фаза /V), в котором монтируют подвесной полок, направляющие канаты, погрузочную машину, спасательную лестницу, ставы труб, связь и сигнализацию.

Общее время подготовительных работ при углубке ствола по схеме II зависит от объема работ по проходке камер, их интенсивности и изменяется от 6 до 9 месяцев, на некоторых шахтах оно более продолжительно.

Углубка стволов по схеме III отличается большим объемом работ подготовительного периода. Эти работы можно разделить на четыре этапа.

1          этап — вскрытие углубочного горизонта. Для подъема породы, спуска и подъема людей, материала и оборудования углубочный горизонт должен быть соединен с рабочим. Вскрытие углубочного горизонта осуществляют посредством проходки слепого ствола и горизонтальной подходящей к стволу выработки (см.  8.5, а) или наклонного ствола (см.  8.5, б). На отдельных шахтах, где выполнена предварительная углубка клетевого ствола, углубочный горизонт вскрывают горизонтальной выработкой, проводимой от клетевого ствола к углубляемому. Слепой ствол и уклоны оснащают соответствующими подъемами. Одновременно проходят выработку для вентиляции.

2          этап — проведение горных выработок на углубочном горизонте. К этим выработкам относят камеру подъемной машины, канатный ходок, камеры для размещения проходческих тихоходных лебедок и бетономешалки. Осуществляют монтаж соответствующего оборудования.

3          этап — проведение копровой части вертикальной выработки выше углубочного горизонта, в которой размещают шкивы, разгрузочное устройство, иногда малые лебедки. Диаметр копровой части равен диаметру ствола, высота составляет 15-20 м. Проходку копровой части выполняют в следующей последовательности: сначала проходят восстающую выработку ( 8.11, фаза /) до нижней кромки породного целика, затем восстающий расширяют на полное сечение ствола и под породным целиком устанавливают двутавровые балки (фаза //). Проходят вентиляционную сбойку (скважину) с рабочим горизонтом.

Далее восстающий сверху вниз расширяют на полное сечение ствола до углубочного горизонта, а затем снизу вверх возводят бетонную крепь (фаза ///) с применением деревянной опалубки. При возведении крепи устанавливают-балки и настил подшкивных полков. Подъем бетонной смеси осуществляют в бадьях углубочным подъемом. После возведения крепи выполняют углубку ствола на 3—5 м, устанавливают нулевую раму, монтируют разгрузочный полок и призабойную металлическую опалубку.

4 этап — проходка технологического отхода и монтаж оборудования в стволе (фаза/V). Глубина технологического отхода составляет 18—25 м, в нем монтируют подвесной полок, спасательную лестницу, ставы труб, связь и сигнализацию. После окончания этих работ начинают непосредственную углубку ствола.

Продолжительность подготовительных работ по углубке ствола по схеме III — 16—20 месяцев и более.

При углубке стволов по схеме IV в подготовительный период производят следующие работы: проходят снизу вверх восстающую выработку ( 8.12, фаза /), выработку, соединяющую рабочий горизонт с верхней частью углубляемого ствола (фаза //), под предохранительным устройством восстающую выработку расширяют на полное сечение ствола, монтируют подвесной полок, опалубку и другое горнопроходческое оборудование (фаза III).

Заканчивая рассмотрение работ подготовительного периода, необходимо отметить, что организация и интенсивность работ по подготовке ствола к углубке в значительной степени предопределяют конечные результаты — продолжительность углубки. Даже при низких скоростях (15-20 м/мес) и шаге углубки 50-100 м время непосредственно углубки составляет 4—6 мес. Фактически же продолжительность углубки ствола в этих условиях — 1,5—2 года. Решая вопрос о сокращении сроков углубки стволов и связанной с этим подготовке новых горизонтов, необходимо прежде всего сократить время проведения подготовительных работ.

Технологический отход — это верхний участок углубляемой части ствола, в котором размещают предохранительный целик или полок и оборудование, необходимое для дальнейшей углубки ствола. Диаметр технологического отхода равен диаметру ствола. Длина складывается из высоты предохранительного устройства и горнопроходческого оборудования с условием, чтобы это оборудование не было повреждено при взрыве породы.

Обычно общая высота технологического отхода изменяется в пределах 25-30 м и более.

Работы по проходке технологического отхода выполняют после окончания монтажа углубочного подъема и сооружения породного целика или предохранительного полка. Сначала ствол углубляют на 3-5 м. Буровзрывные работы в это время производят с максимальной предосторожностью, чтобы не нарушить предохранительного устройства. Шпуры бурят глубиной 1,0—1,5 м с малой величиной заряда взрывчатого вещества. На этом участке монтируют призабойную металлическую опалубку и погрузочную машину КС-3. Затем ствол углубляют на полную глубину технологического отхода. Породу грузят машиной КС-3. Бетонную крепь возводят с использованием призабойной опалубки. В технологическом отходе монтируют подвесной двухэтажный полок, спасательную лестницу, ставы труб сжатого воздуха, бетонопровод, связь и сигнализацию. По окончании указанных работ начинают напосредственно углубку ствола.

Работы по проходке технологического отхода отличаются значительной трудоемкостью, для них характерна большая доля ручного труда. При углубке стволов по схемам I и II время проходки технологического отхода в значительной степени зависит от режима работы эксплуатационного подъема, т.е. от количества часов в сутки, выделяемых на сооружение предохранительного устройства и подъем породы.

Для сокращения продолжительности проходки технологического отхода, а следовательно, общего времени подготовительного периода на некоторых шахтах (рудниках) эту операцию осуществляют заранее. Сущность этого варианта заключается в следующем. После окончания углубки ствола до проектной отметки (на полный шаг) выполняют работы по сооружению предохранительного устройства и углубке ствола на 25-30 м ниже подготовляемого горизонта, т.е. для последующей углубки. Достоинства этого варианта: проходка технологического отхода не зависит от работы эксплуатационного подъема; выполняется рабочими, освоившими специфику углубочных работ; имеется возможность заблаговременного монтажа оборудования.

Предварительная проходка технологического отхода целесообразна на шахтах (рудниках), где предусмотрено несколько углубок стволов.