Оборка заколов в горных выработках

Под заколами понимают готовые к падению куски породы, слабо сцепленные с массивом в кровле, стенках или уступах. Они могут внезапно отделиться и привести к авариям, травмам или даже гибели рабочих.

Почему возникают заколы в выработках?

Заколы образуются при проходке наклонных, вертикальных, горизонтальных выработок в неустойчивых или трещиноватых породах. К их образованию приводят буровые работы, отработка уступов, ведение проходческой или очистной деятельности.

К дополнительным факторам относятся вибрационные нагрузки, возникающие при работе самоходных машин, транспортных средств, а также технологические или аварийные обрушения породы. Существенное влияние оказывают неправильные сечения выработок, нарушения при поэтапном креплении или при переходе между горизонтами и сечениями.

В особенно опасных местах, таких как сопряжения, пересечения с откаточными, дренажными, вентиляционными или транспортными выработками, в устьях стволов риск возникновения заколов возрастает в разы. Неправильно укрепленные буровые скважины, плохо зачищенные кровля, стенки, неотрегулированная подача воздуха по трубопроводам — все это увеличивает опасность падения обломков.

Меры профилактики появления заколов

Для предотвращения завалов и обрушений проводится ежедневный осмотр кровли, стенок, крепей, откосов во всех действующих, а также заброшенных или закрытых выработках. Результаты осмотров вносят в специальные журналы. Частота, порядок осмотров определяется по зонам: на особо опасных пересечениях, в устьях, в капитальных сооружениях частота осмотров увеличивается.

В случае выявления нестабильных фрагментов немедленно организуется оборка силами обученного персонала, проводится обязательное крепление, а также проверка устойчивости массива после окончания работ.

Безопасность и предотвращение обрушения

Меры по предотвращению аварий включают:

• Установку дополнительных креплений, страховочных конструкций в склонных к образованию заколов направлениях.
• Ограничения длины, ширины проходов, исходя из устойчивости массива.
• Использование современных систем контроля (сигнализация, автоматическое отключение подачи энергии по кабелям и трубопроводам в случае аварии).
• Постоянный контроль качества крепей, вентиляции в шахтных стволах, обеспечение проветривания, отвода воды.
• Недопущение скопления расколотой породы, ее немедленная переработка, уборка из горизонтальных, вертикальных выработок.
• Регулярное обучение, инструктаж служащих по безопасным методам оборки, ликвидации завалов.

Для снижения риска обрушения допускается временное перекрытие проходов до установки дополнительных металлических крепей по контуру опасных зон.

Оборка заколов: основные требования и методы

Технологическому и техническому надзору за оборкой заколов в выработках уделяется особое внимание.

Оборка заколов производится:

• В наклонных, вертикальных стволах, а также на их устьях с обязательным креплением.
• На поверхности забоя при проходке новых или переработке существующих подготовительных и очистных выработок, перед погрузкой, транспортировкой полезных ископаемых.
• В горизонтальных, откаточных штреках, вентиляционных, дренажных выработках для обеспечения надежного проветривания, отвода воды, беспрепятственного передвижения транспорта.
• На пересечениях и сопряжениях выработок, в том числе с зонами прокладки рельсовых путей, кабелей, трубопроводов, в местах водосброса.

Перед началом очистки опасный участок ограждают, снабжают предупреждающими табличками. Рабочее место должно быть хорошо освещено, оборудование — исправно.

Расчистку начинают с удаления мелких фрагментов, переходя к крупным глыбам. Под нависающим обломком находиться запрещено. Работы проводят с надежной опорой на уходящий массив, не в одиночку. Способ оборки зависит от прочности пород: мягкие породы требуют осторожных действий без применения избыточных усилий, для твердых часто применяют механизированные средства.

Для оборки обломков используют навесное оборудование, которое монтируют на различные типы техники (горные комбайны, гидроманипуляторы, экскаваторы, погрузочно-доставочные машины):

1. Гидромолоты — устанавливают на погрузочно-доставочные машины. Они позволяют автоматизированно удалять нависающие обломки или разрушать массивные фрагменты породы. При этом они создают минимальную нагрузку на основной слой уступа или борта. Мембранные гидромолоты могут работать в любом положении, для запуска в работу не требуют сильного прижатия, поэтому меньше воздействуют на рабочее оборудование техники.
2. Роторные фрезы не вызывают вибраций и не разрушают прочный слой породы, а удаляют только готовые к обрушению участки. Ими можно управлять даже на высоте до 30 м без прямого обзора рабочей зоны. Фрезы способны работать в любом положении относительно рукояти машины, что удобно в ограниченном пространстве подземных выработок.
3. Навесные стрелы с ломами или кирками — могут дистанционно аккуратно обирать породу в труднодоступных или опасных местах.
4. Гидравлические захваты, манипуляторы — дают возможность безопасно захватывать, убирать отколовшиеся или нависающие куски породы.
5. Буры, перфораторы — применяют для локального ослабления монолитных фрагментов массива с целью их контролируемого обрушения.
6. Роботизированные комплексы — оснащают сразу несколькими инструментами, включая молоты, режущие, отбойные устройства. Это позволяет полностью автоматизировать процесс оборки, снизить пребывание людей в опасной зоне.
7. Навесные скребки, рыхлители — используют для отделения, расчистки мелких и средних обломков с кровли или стен выработки.

Гидромолоты HammerMaster

Подробнее

Фрезы роторные

Подробнее

Выбор типа навески зависит от специфики горной выработки, параметров заколов, доступной техники, а также от требований по промышленной безопасности.

Оборка в тупиковых или околоствольных выработках, а также на сопряжениях с уступами в восстающих выработках допускается только в присутствии руководителей. Проведение таких работ обязательно должно проходить под строгим техническим надзором.

Тенденции и перспективы автоматизации

Современные подходы включают автоматизацию, цифровизацию процессов выявления, оборки нависающих обломков. На горных предприятиях все чаще применяют дистанционно управляемые машины, позволяющие убирать нестабильные массы без непосредственного присутствия людей.

Разрабатываются интеллектуальные системы раннего обнаружения нестабильных элементов с помощью видеонаблюдения, акустических сенсоров, компьютерного моделирования. Внедрение таких технологий сокращает аварийность, но требует значительных инвестиций, регулярного обучения персонала.

Заключение

Оборка заколов — составная часть обеспечения безопасных условий труда при разработке месторождений любых типов. Грамотная организация осмотров, составление перечня опасных зон, своевременное устранение заколов способствуют снижению риска обрушений и аварий.

Строгое соблюдение проектной документации, а также применение современных методов механической и ручной оборки значительно повышают устойчивость массива. Все это обеспечивает стабильную, безопасную работу шахт и рудников.