Машины и оборудование для горностроительных работ

УДК 622.6:622.23/24 
ББК 39.9:38.623 
          К 19 

 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 
1.2.1253—03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 
(ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере 
защиты прав потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.10 
Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением высших учебных заведений РФ по образованию в области горного дела (письмо № 51-16/6 от 03.02.2010) 
 
 
 
 
Рецензенты:  
• 
кафедра подземного, промышленного, гражданского строительства и строительных материалов Шахтинского института (филиала) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института); 
• 
д-р техн. наук, проф. М.А. Викулов (зав. кафедрой «Горные машины» Якутского государственного университета); 
• 
канд. техн. наук А.И. Долгов (генеральный директор ОАО «Горнопроходческие работы», г. Москва); 
• 
д-р техн. наук, проф. М.Н. Шуплик (кафедра «Строительство подземных сооружений и шахт» Московского государственного горного университета) 
 
 
 
 
 
 
 
Кантович Л.И., Хазанович Г.Ш., Волков В.В., Воронова Э.Ю., Отроков А.В., 
Черных В.Г. 
К 19 
Машины и оборудование для горностроительных работ: Учебное пособие / Под

ред. проф. Л.И. Кантовича и проф. Г.Ш. Хазановича. — М.: Издательство «Горная
книга», 2011. — 445 с.: ил. (ГОРНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ) 
ISВN 978-5-98672-261-0 (в пер.) 
 
 
Изложены конструктивные схемы, область применения, основы расчета и эксплуатации машин и

оборудования, используемых при сооружении горных выработок различного технологического назначения, а также при выполнении работ на промышленных площадках объектов шахтного и подземного
строительства. Рассмотрены грузоподъемные машины, оборудование для бурения и заряжания шпуров
и скважин, механизированный инструмент, погрузочные, буропогрузочные, погрузочно-транспортные и
призабойные транспортные машины, проходческие комбайны, стволопроходческие и тоннелепроходческие комплексы, водоотливные и вентиляторные установки.  
Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Шахтное и подземное строительство» направления подготовки «Горное дело». Может быть полезно при изучении средств механизации горностроительных работ во время повышения квалификации инженеров-производственников. 
 
 
 
 
УДК 622.6:622.23/24 
ББК 39.9:38.623 
ISВN 978-5-98672-261-0 

 

© Л.И. Кантович, Г.Ш. Хазанович, В.В. Волков,  
Э.Ю. Воронова, А.В. Отроков, В.Г. Черных, 2011 
© Издательство «Горная книга», 2011 
© Дизайн книги. Издательство «Горная книга», 2011 

Шахтное и подземное строительство относится к числу важнейших
отраслей народного хозяйства Российской Федерации. В современной
экономической инфраструктуре государства ни один из крупных объектов промышленного строительства не обходится без сооружения
инженерных комплексов, где требуются знания в области техники и
технологии строительства шахт, тоннелей, метрополитенов, городских
коммуникаций и других важнейших объектов. При этом создание
столь сложных и трудоемких сооружений невозможно без комплексной механизации и автоматизации технологических процессов. Необходимо отметить, что шахтное и подземное строительство относится к числу таких сфер инженерной деятельности, где используются
весьма разнообразные и многочисленные технологические процессы
и соответствующие им средства механизации. Изложению информации о средствах механизации горностроительных работ посвящено настоящее учебное пособие.
Горностроительные работы — это весь комплекс процессов по
сооружению горных выработок различного технологического назначения — геологической разведки, добычи полезных ископаемых, строительства подземных сооружений: вертикальных стволов шахт, горизонтальных и наклонных выработок, транспортных и гидротехнических
тоннелей, метрополитенов, камер и подземных сооружений больших
размеров. В соответствии с устоявшейся терминологией [1], горностроительные (горнопроходческие) работы реализуются в рамках строительной горной технологии — научной дисциплины, которая рассматривает задачи, связанные с обоснованием и выбором техники и технологии
проходки выработок в шахтном и подземном строительстве. В зависимости от технических, горногеологических и гидрогеологических условий размещения выработок и подземных сооружений, направления их
строительства подразделяется на обычные (с применением буровзрывных работ, проходческих комбайнов и комплексов) и специальные

5

ВВЕДЕНИЕ

(использующие водопонижение, замораживание, тампонаж и т.п.) способы сооружения горных выработок и подземных сооружений.
В настоящем учебном пособии рассматриваются машины и оборудование, используемые в строительных горных технологиях при возведении подземных сооружений. При этом независимо от применяемого
способа проходки выработок изучаются три основных технологических процесса и соответствующие им средства механизации: разрушение массива пород в забое, погрузка и транспорт разрушенных горных
масс, в том числе подъем по вертикальным стволам, закрепление обнажений. К числу обязательных процессов при возведении подземных
сооружений отнесены водоотлив и вентиляция, обеспечивающие нормальные и безопасные условия труда. Таким образом, в соответствии
с Государственным образовательным стандартом подготовки горных
инженеровстроителей по специальности «Шахтное и подземное строительство», в учебном пособии рассматриваются конструкции, область
применения, основы эксплуатации и расчета машин и оборудования
для указанных технологических процессов. К ним отнесены: грузоподъемные машины, в том числе шахтные подъемные установки, машины для бурения и заряжания шпуров и скважин, оборудование для
погрузки и транспортировки горной массы, проходческие комбайны и
механизированные щиты, оборудование для возведения крепей, вентиляторные, водоотливные и компрессорные установки.
Наряду с этим, при использовании ряда специальных способов
проведения выработок, а также на начальных этапах строительства
шахт и других подземных сооружений выполняются в значительных
объемах земляные работы, работы по сооружению свайных фундаментов и другие строительные процессы. Поэтому в учебном пособии коротко рассмотрены также машины и оборудование для механизации
работ на строительных площадках, в том числе средства малой механизации и ручной механизированный инструмент.
Материал каждого раздела книги содержит классификацию, обзор
и описание конструкций машин различных типов. По одному из наиболее распространенных и перспективных видов средств механизации
в группе даются более детальные сведения, позволяющие изучать принцип действия и конструкцию машины на практических занятиях. Методы расчета ориентированы на проверку соответствия выбранной машины заданным условиям эксплуатации.
В связи с ограниченным объемом учебного курса, в книге даются
ссылки на литературные источники, в которых излагаемые вопросы
рассмотрены более подробно.

6

К подземным сооружениям относятся объекты [1], возводимые
для разработки месторождений полезных ископаемых, — шахты, рудники (в составе этих объектов вертикальные, наклонные стволы, штольни; узлы сопряжений стволов с выработками технологических горизонтов; камеры; горизонтальные и наклонные горные выработки); для
прокладки подземных транспортных коммуникаций (тоннели, метрополитены, нефтеи газопроводы и др.); подземные сооружения теплои электроснабжения; подземные хранилища; объекты городского хозяйства и инфраструктуры.
Объекты шахтного и подземного строительства относятся к числу сложных инженерных сооружений, создание которых реализуется
на основе проектов организации строительства горного предприятия
(ПОС). ПОС горного предприятия, как правило, включает три периода
строительства: подготовительный, первый основной и второй основной [2]. Каждый из периодов предусматривает применение разнообразных средств механизации трудоемких работ, вспомогательного инструмента и приспособлений. Конкретный состав машин и оборудования, их необходимые технические характеристики определяются
видом объекта, горногеологическими условиями его сооружения, принятой технологией производства работ в каждом из периодов строительства с учетом проектных техникоэкономических показателей,
обеспечиваемых сочетанием технологии работ и средств механизации.
При строительстве шахт в подготовительном периоде выполняют
работы, связанные с оснащением к проходке стволов и сооружением
зданий шахтной поверхности. В состав подготовительного периода
включают: строительство внеплощадочных объектов; строительство
внутриплощадочных зданий и сооружений; монтаж оборудования временных и постоянных сооружений по оснащению к проходке стволов.
В этот период производится строительство подъездных автомобильных и железных дорог, складов материалов и оборудования с устрой7

1.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МАШИНАХ И ОБОРУДОВАНИИ
ДЛЯ ГОРНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ РАБОТ

ствами механизации погрузочноразгрузочных работ; линий электропередач и связи, подводящего водопровода и канализационных коллекторов. На площадке центральных стволов производится комплекс
работ нулевого цикла, возведение зданий околоствольного поверхностного комплекса. Это определяет состав машин и механизмов для
выполнения работ подготовительного периода: мобильные грузоподъемные машины; землеройные и другие строительнодорожные машины; общестроительные машины и оборудование для возведения зданий
и сооружений; автотранспортные средства. В состав оборудования для
оснащения стволов входят: временные подъемные машины, комплекс
лебедок для подвески различного технологического оборудования: опалубки, бункера с бетоном, бетонопровода, проходческого полка, спасательной лестницы, проходческого насоса и различных электрических кабелей.
В первый основной период строительства горного предприятия [2]
осуществляется проходка стволов и приствольных выработок: калориферных и вентиляционных выработок; перекачных и редукционных
камер; вентиляционных, водотрубных ходков и сбоек; камер зумпфового водоотлива; камер загрузочных устройств; дробильнобункерных
комплексов; сопряжений с околоствольным двором. В состав работ
первого основного периода входят также армировка стволов и подготовка к проведению горизонтальных и наклонных горных выработок.
Выделяют шесть технологических схем проходки стволов, в которых реализуется различная последовательность работ по выемке породы и возведению постоянной крепи [2]: последовательная, параллельная, параллельнощитовая, совмещенная, с передовой выработкой,
проходка с одновременным армированием. Каждая технологическая
схема обусловливает применение конкретного набора проходческого
оборудования. Подробные технологические описания схем даются в
учебной литературе [2, 3].
Отметим средства механизации, применяемые при проведении
вертикальных стволов обычным способом:

— стволопроходческие комплекты и комплексы (оборудование с технологическими и кинематическими связями) для выполнения
горнопроходческих работ буровзрывным способом; в составе
комплекта или комплекса — бурильные машины для группового бурения шпуров, однои двухгрейферные погрузочные
машины, передвижная опалубка; средства механизации для постоянного крепления ствола; проходческие подвесные полки;
грузоподъемные лебедки для подвешивания различного техно8

логического оборудования; система проходческого подъема для
выдачи на поверхность горной массы, спускаподъема людей,
материалов и оборудования; установки для проветривания забоя и откачки воды;
— стволопроходческие комбайны (оборудование с кинематическими и конструктивными связями), в котором разрушение забоя
производится механическим способом, а выдача горной массы
на поверхность в виде пульпы — с использованием элеватора;
— стволопроходческие агрегаты (оборудование с конструктивными
связями), представляющие собой дальнейшее развитие конструкций стволопроходческих комбайнов, позволяющих совместить во времени процессы механического разрушения массива
горных пород, уборку горной массы, наращивание ставов труб
и крепление ствола бетоном.

Известно несколько технологических схем проведения сопряжений ствола с околоствольным двором [2] и сооружения приствольных
камер. Наряду с использованием стволового проходческого оборудования для сооружения сопряжений и камер применяют машины и
комплексы для возведения анкерных крепей, погрузочные, погрузочнодоставочные машины и скреперные установки.
Во втором основном периоде строительства осуществляют строительство системы горизонтальных и наклонных выработок, которые
проходятся буровзрывным и комбайновым способами. Используются:

— комплекты оборудования для выполнения процессов проходческого цикла буровзрывным способом — машины для бурения
шпуров; машины для заряжания шпуров; машины для погрузки горной массы — погрузочные, погрузочнотранспортные,
скреперные установки; машины и оборудование призабойного
транспорта; машины для магистрального транспорта при строительстве подземных сооружений; машины для крепления выработок монолитным бетоном, рамной крепью, анкерной крепью,
торкретбетоном и др.; машины для водоотлива и вентиляции;
компрессорные установки;
— комплексы машин для выполнения процессов проходческого цикла
буровзрывным способом: буропогрузочные машины; агрегатированные проходческие комплексы;
— комплекты оборудования для выполнения процессов проходческого цикла комбайновым способом — проходческие комбайны; средства проходческого призабойного и магистрального
транспорта.

9

К числу сложных и ответственных объектов подземного строительства относятся тоннели — протяженные подземные (подводные)
сооружения.
По назначению тоннели подразделяются на транспортные (автодорожные, железнодорожные, метрополитены, тоннельмосты — разновидности подводных тоннелей, расположенных на мостовых опорах),
пешеходные, гидротехнические, коллекторные, кабельные, горнопромышленные. Тоннели различаются длиной, формой и размерами поперечных сечений, глубиной заложения, конструкцией, способами
строительства и др.
При строительстве тоннелей применяют следующие способы: горный — буровзрывной, комбайновый; с использованием тоннелепроходческих машин и комплексов; щитовой; открытый; продавливанием (для малых тоннелей); способ опускных секций (для подводных
тоннелей). В зависимости от вида крепления (обделки) строительство тоннелей осуществляют: без обделки; с обделкой монолитным бетоном или железобетоном; сборным железобетоном; чугунными или
стальными тюбингами; набрызгбетоном; анкерной крепью.
Для сооружения тоннелей применяется различное горнопроходческое оборудование (приводятся виды оборудования, кроме указанных
ранее машин и оборудования для проведения горизонтальных и наклонных выработок):

— проходческие щиты механизированные и немеханизированные
для выполнения процессов при закрытом способе проходки,
которые выполняют процессы разрушения горных пород, погрузки, транспорта, обделки тоннеля, передвижки щита, обеспечения направленного движения;
— тоннелепроходческие машины и комплексы при буровзрывном
способе проходки: мощные погрузочные машины, тоннельные
экскаваторы, большегрузные думперы, самоходные вагоны на
пневмоколесном ходу, средства конвейерного и трубопроводного транспорта, передвижная опалубка, бетоносмесители и бетононасосы, пневмонагнетатели, средства возведения тюбинговой
и анкерной крепи.

Возведение подземных сооружений выполняется следующими методами:

— закрытыми (горными способами); закрытые способы реализуются, как уже указывалось, с использованием буровзрывных работ, проходческих комбайнов, проходческих щитов (основные
процессы — разрушение массива, погрузка разрушенной гор10