Факторы, влияющие на выбор технологии проведения шурфов

Проходка шурфов осуществляется в горных породах с различными физико-механическими свойствами. Это один из основных факторов. Свойства пород, влияющие на выбор технологических операций и режимов проходческих работ, носят название горно-технологических свойств. К ним в первую очередь следует отнести сопротивляемость пород отделению от массива и разрушению отделен­ных частей. Это свойство горных пород определяет выбор способа и величину затрат энергии на основную проходческую операцию - отбойку и иногда дробле­ние породы в забое шурфа. В соответствии с трудностью отбойки и дробления породы при проведении шурфов целесообразно разделить натри группы.

1. Плывучие, рыхлые и мягкие породы, выемка которых не требует значи­тельных затрат энергии и поэтому осуществляется без их предварительного разупрочнения. Рыхление их производится непосредственно во время выемки. К таким породам относятся плывуны и разжиженные грунты, песок, гравий, рас­тительная земля, торф, неплотные глины, суглинки и лесс. Коэффициент крепо­сти этих пород по шкале М.М. Протодьяконова не превышает 0,8- 1.

2. Средней плотности и крепости породы, выемка которых механическим спо­собом достигается при значительных усилиях. В эту группу включаются глини­стые сланцы, мергели, отвердевшая глина, сцементированная галька, мел и пр. Коэффициент крепости их варьирует в пределах от ] до 1,5-2. С целью повыше­ния эффективности выемки производится предварительное разрыхление породы.

3. Крепкие скальные породы, требующие перед выемкой предварительного разрыхления, осуществляемого главным образом с помощью взрывных работ. К ним относятся некоторые осадочные (разнообразные сланцы, песчаники, из­вестняки, доломиты, мерзлые породы и др.) породы и большинство извержен­ных и метаморфических образований. Коэффициент крепости по шкале М.М. Протодьяконова более 2. При поисковых и изыскательских работах шур­фы проходятся обычно в породах первой и второй групп. Проходка шурфов с целью разведки месторождений осуществляется также и в породах третьей группы, причем часто по мере углубления шурфа группы пород меняются.

Большое влияние на технологию проходки оказывает устойчивость пересе­каемых шурфом пород, так как от нее зависят необходимость крепления горной выработки и выбор конструкции крепи. Между крепостью и устойчивостью пород не всегда прослеживается прямая зависимость, крепкие породы в ряде случаев могут быть неустойчивыми, в то время как породы средней плотности и крепости и даже мягкие могут обладать значительной устойчивостью. Проф. М.И. Агошков выделил применительно к проходке шурфов следующие группы пород по степени устойчивости:

1. Весьма неустойчивые, не допускающие обнажения боковых стенок выра­ботки и даже требующие применения опережающей крепи. К ним относятся плывуны, сыпучие и рыхлые породы и грунты, насыщенные водой.

2. Неустойчивые, допускающие небольшие обнажения стенок шурфа и тре­бующие прочного крепления их вслед за продвиганием забоя. Отставание крепи от забоя должно быть меньше расстояния между опорными венцами крепи. К таким породам относятся влажные пески, слабо сцементированный гравий, об­водненные или сильно разрушенные пароды средней плотности и крепости.

3. Средней устойчивости, допускающие обнажение стенок выработки на от­носительно большой площади, при которой отставание крепи от забоя превы­шает величину пролета между опорными венцами крепи. В эту группу входят достаточно уплотненные мягкие породы, а также многие породы средней кре­пости и иногда крепкие и трещиноватые породы.

4. Устойчивые, при которых шурф может быть пройден на всю глубину без крепления. К ним могут относиться мягкие, средней крепости и крепкие породы.

Осадочные отложения характеризуются различной устойчивостью (вплоть до устойчивых). Метаморфические и изверженные породы обычно отличаются повышенной устойчивостью и относятся чаще к третьей и четвертой группам.

Отнесение пород к той или иной группе по устойчивости зависит не только от свойств пород, гидрогеологических и климатических условий проходки, но й от ряда других факторов - размеров и формы поперечного сечения шурфа, его глубины, времени проходки и даже конструкции применяемой крепи.

Предлагаемое разделение пород, как, впрочем, и все известные в литературе классификации устойчивости пород, не позволяет точно определить допускае­мую величину обнажений и является несколько' условным. Следует иметь в виду» что со временем под действием горного давления, процессов выветрива­ния и воды устойчивость пород во многих случаях снижается, мерзлые породы Теряют свою устойчивость при оттаивании.

Другими факторами, определяющими выбор технологии проведения шур­фов, являются объем и концентрация шурфопроходческих работ, сезонность работ, мощность наносных отложений, трудозатраты на перебазировку машин и механизмов с объекта на объект и др.

Для практики разведки месторождений характерно чрезвычайное разнообра­зие концентрации шурфопроходческих работ на производственных участках. Количество шурфов на них исчислялось десятками и сотнями, расстояние меж­ду разведочными линиями составляло 250-750 и 1500 м, а между шурфами в линиях колебалось от 750-1000 до 40-20 м и менее. Годовые объемы шурфо­проходческих работ на отдельных участках достигали 300-500, иногда 1000 м, в наиболее крупных геологических управлениях - 70-150 тыс. м.

При возможности применения механизированных способов рассматривается вопрос их экономической целесообразности с учетом объемов и концентрации работ.

Можно выделить три вида технологических схем проходки разведочных шурфов в зависимости от способа разрушения породы на забое и уровня меха­низации:

- с использованием ручных инструментов для отделения слабых пород от массива;

- с использованием буровзрывного способа;

- механизированным способом.