Загальні відомості про шахтних стовбурах
Вертикальним шахтним стовбуром називають гірничу виробку, яка з'єднує тунель з поверхнею землі і призначену для обслуговування підземних робіт в період будівництва. Через стовбур шахти здійснюють підйом на денну поверхню грунту, спуск і підйом людей, він також служить для цілей енергопостачання, вентиляції та водовідливу.
Після закінчення будівництва шахтні стовбури в більшості випадків використовують для постійної експлуатації метрополітенів або тунелів.
Місця розташування стовбурів обов'язково пов'язують з прийнятою системою вентиляції тунелів для раціонального їх використання в якості постійних споруд. При будівництві гірських тунелів прагнуть використовувати майданчики зі зручним підйомом, при будівництві метрополітенів вибирають місця, найбільш вільні від міської забудови.
Шахтні стовбури мають у своєму розпорядженні, як правило, на відстані 10-20 м від осі споруджуваного тунелю. Поперечний переріз стовбурів шахт при будівництві тунелів і метрополітенів зазвичай приймається круглим найчастіше з внутрішнім діаметром в світлі 5,1 або 5,6 м і в рідкісних випадках 7,9 м. Прямокутна форма перетину допускається для стовбурів шахт тимчасового призначення.
Матеріалом для оброблення стовбурів шахт круглого поперечного перерізу в залежності від гірничо-геологічних умов може бути монолітний бетон, збірний залізобетон і в важких гірничо-геологічних умовах - чавунні тюбінги. При прямокутному перерізі в якості матеріалу використовують дерево, іноді збірний залізобетон.
Основними елементами шахтного стовбура є (рис. 6.1): гирло ствола (оголовник) (1), вертикальний стовбур (2), пару стовбура з приствольним двором (3), водозбірник (зумпф) (5), навколостовбурні двір (4). Устя стовбура зазвичай споруджується в малостійких грунтах, тому воно повинно мати достатньо надійну кріплення, яка поряд зі сприйняттям гірського тиску буде також сприймати тиск від копра, крана та інших механізмів і машин.
Мал. 6.1 - Конструкція шахтного стовбура
При проходженні ствола в слабких грунтах (рис. 6.2, а) застосовується конструкція гирла з коміром (1) у вигляді залізобетонної плити. Циліндрична частина (2) гирла при збірної обделке бетонується разом з першим кільцем тюбінгів (3). У більш міцних грунтах (рис. 6.2, б) влаштовується гирлі з декількох тюбінгового кілець (6) оброблення стовбура, прикріплених болтами до верхнього кільця (4), яке спирається на бетонну подушку (5).
Мал. 6.2 - Конструкції усть стовбура: а - з коміром; б - з тюбінгового кілець; в - з монолітного бетону
При монолітній обделке (рис. 6.2, в) споруджується опорний вінець (башмак) (8) у вигляді уступу, вище якого розташовується гирло (7).
Приствольним двором називають горизонтальну вироблення, що примикає до стовбура і розташовану на рівні споруджуються тунелів, призначену для пропуску вантажів, переданих - з горизонтальних виробок в стовбур шахти, а також для вентиляції, водовідливу і ін.
Залежно від розташування щодо стовбура шахти розрізняють односторонній і двосторонній навколостовбурні двори (рис. 6.3). Односторонній навколостовбурні двір являє собою вироблення діаметром 5-6 м (вона може бути склепінчастою форми), розташовується з одного боку шахтного стовбура. Двосторонній навколостовбурні двір споруджується з обох сторін стовбура шахти. Довжина одностороннього околоствольного двору становить 18-20 м, а при двосторонньому дворі з протилежного боку додається ще 12-15 м.
Мал. 6.3 - Схеми околоствольних дворів: а - односторонній (тупикова) навколостовбурні двір; б - двосторонній навколостовбурні двір; 1 - клітьовою підйом; 2 - шахтний ствол; 3 - лісоспусках; 4 - ходок в насосну камеру, 5 - шляхові з'їзди; 6 - рейкові шляхи; 7 - підхідного штольня; 8 - обхідна штольня
Двосторонній навколостовбурні двір споруджують при великих вантажопотоки, що відповідає проходці чотирьох-п'яти тунельних вибоїв діаметром до 6 м. Такі двори влаштовують у стовбурів шахт, які обслуговують спорудження станцій метрополітенів.
До проходки ствола проводиться уточнення геологічних і гідрогеологічних умов споруди стовбура шахти, фізико-механічних властивостей грунту, визначення можливої величини припливу води. Для цієї мети бурять три додаткові розвідувальні свердловини по вершинах рівностороннього трикутника, описаного навколо перетину проектованого стовбура.
Місце закладання шахтного стовбура і спосіб його проходки вибирають з урахуванням інженерно-геологічних умов по трасі тунелю, рельєфу місцевості, наявності та розташування наземних і підземних споруд. У підготовчий період будівництва маркшейдерська служба виробляє розбивку і винесення осі стовбура.
До початку спорудження ствола в залежності від прийнятого способу проходки треба виконати наступні роботи: зробити гирлі стовбура (комір), спорудити ділянку стовбура для монтажу прохідницького обладнання (підвісного помосту, пристроїв для монтажу оброблення і навантаження грунту) і змонтувати це обладнання.
Спорудження гирла (коміра) і верхньої ділянки стовбура слід здійснювати у відкритому котловані. Котлован розробляють за допомогою грейфера і пневматичних інструментів. Зведення збірної або монолітною оброблення на всю висоту гирла необхідно проводити з використанням рухомого кранового обладнання.