Проходка вертикальных стволов бурением.

Способ проходки шахтных стволов бурением является перспективным направлением в шахтном строительстве. Он позволяет вести проходку в породах любой крепости со скоростью, в 4—6 раз превышающей скорость проходки обычными методами. Стволы, пройденные бурением, имеют правильную форму, ровную поверхность стенок, не нарушенных воздействием взрывных работ. Благодаря этому они лучше противостоят горному давлению при уменьшенных затратах на их крепление.

По способу подачи бурового исполнительного органа на забой различают два типа буровых установок: ш т а н г о в ы е и б е с ш т а н г о в ы е. У оборудования штангового типа привод вращения находится на поверхности и передача осевого напорного усилия на забой и вращение буровой головки осуществляются через буровые штанги. При бесштанговом бурении установка целиком находится в забое: вращение бурового инструмента производится приводом, установленным на раме агрегата, а подача — гидравлическим напорным  механизмом. Установки этого типа удерживаются в стволе с помощью распорных щитов. С их помощью осуществляется также перемещение установки по стволу.

При наличии нижележащего горизонта обычно проходят передовую скважину, которую расширяют до проектных контуров ствола в одну или несколько стадий специальным расширителем.

Буровая установка УЗТМ предназначена для бурения стволов в две или три фазы. На первой фазе бурится направляющая скважина диаметром 1200 мм на полную глубину ствола, на второй скважина расширяется до проектного диаметра, равного 6200 мм. При бурении по крепким породам предусматривается промежуточная фаза — расширение передовой скважины до диаметра 3600 мм. Установка состоит из буровой вышки, постамента, бурового агрегата, спуско- подъемного оборудования и глинохозяйства. Установку монтируют над предварительно пройденным и закрепленным постоянной крепью устьем ствола.

Буровая вышка предназначена для спуска бурового оборудования с буровой колонной и рабочим инструментом. Вышка имеет два консольных поворотных крана для сборки и разборки буровой колонны, а также сборки секций постоянной крепи ствола.

Рабочий инструмент состоит из долота шарошечного типа для бурения передовой скважины и двух расширителей для расширения передовой скважины до диаметра 3, 6 и 6, 2 м.

Буровую установку обслуживает бригада в составе машиниста, его помощника и трех рабочих.

При бурении ствол заполняют до поверхности земли глинистым раствором плотностью 1, 2—1, 25 т/м3. В забое глинистый раствор, смешиваясь с разрушенной породой, образует пульпу, которую откачивают на поверхность в отстойник. Глинистый раствор также выполняет роль временной крепи, оказывая давление на стенки ствола и предохраняя их от обрушения.

После окончания бурения ствола и подъема буровой колонны на поверхность производят крепление ствола водонепроницаемой постоянной крепью — тюбингами, металлическими или железобетонными кольцами. Для сборки крепи в стороне от ствола устанавливают железобетонное или металлическое днище на специальной платформе. На днище собирают четыре-пять колец крепи. Затем звено крепи надвигается на ствол, приподнимается и после удаления платформы в сторону опускается в ствол, заполненный глинистым раствором. Погружение крепи в ствол происходит по мере наращивания ее стенок секциями по  четыре кольца. После погружения крепи на всю глубину ствола производят тампонирование кольцевого пространства между стенками ствола и цилиндром постоянной крепи.

Фирма «Вирт» (ФРГ) выпускает серию бесштанговых буровых установок с электрогидравлическим и роторным гидравлическим приводами, предназначенных для бурения стволов с выдачей породы на нижележащий горизонт через передовую скважину диаметром 1, 2—1, 8 м. Диаметр ствола 4, 5—8, 5 м, глубина бурения 600—1000 м. Правильность положения бурового инструмента контролируют с помощью лазерного луча. Управление машиной осуществляется дистанционно с пульта, расположенного на поверхности. Созданы буровые комбайны для бурения стволов на полное сечение без проходки передовой выработки.

Оригинальный буровой агрегат для бесштангового бурения стволов на полное сечение без передовой скважины разработан фирмой «Маннесман Демаг» (ФРГ). В нем режущий инструмент с плоской головкой установлен под углом 40° к горизонтали, в результате чего забой ствола имеет наклонное положение. Буровая мелочь по наклонной плоскости сползает в нижнюю часть забоя и попадает в ковши, установленные внутри буровой головки. Проходя через верхнюю часть забоя, ковши разгружаются в ковшовый элеватор, закрепленный на агрегате. Из него порода попадает в скипы и выдается на поверхность. Благодаря наклонному положению буровой головки сечение ствола имеет эллиптическую форму. Диаметр буровой головки 6—10 м. Установка предназначена для проходки стволов глубиной до 1000 м.