Привороты

Приворот — это подземное горное выработка, соединяющая ствол скважины (шахты) с горизонтальными или наклонными выработками (горизонтами, перекрестками, камерными пунктами). Это ключевой узел шахтной инфраструктуры, обеспечивающий перегрузку полезного ископаемого, горного давления, людей и материалов со ствола на горизонты и обратно.

Назначение и значение приворотов

Грамотное проектирование и строительство приворотов определяет производительность всей шахты. Основные функции:

• Перегрузочная: Прием контейнеров (киблей, клетей) из ствола и передача их на горизонтальный транспорт (вагонетки, конвейеры, АРТ).
• Вентиляционная: Распределение воздушных потоков между стволом и горизонтами.
• Транспортно-логистическая: Обеспечение хода подъемно-транспортных машин, спуска/подъема людей, доставки материала и техники.
• Технологическая: Размещение насосных станций, подстанций, пунктов управления, складских камер.
• Аварийно-спасательная: Наличие запасных путей отхода, камер укрытия, соединений с соседними горизонтами.

Классификация приворотов

По взаимному расположению ствола и горизонта

1. Поперечные (перпендикулярные): Ось приворота перпендикулярна оси ствола. Наиболее распространенный тип для вертикальных шахт.
2. Угловые (наклонные): Ось приворота составляет острый угол с осью ствола. Применяются при наклонных шахтах или сложных геологических условиях.
3. Касательные: Приворот подходит к стволу касательно. Редко используются, в основном при глубоком залегании для снижения динамического давления.

По плану (геометрии в горизонтальной проекции)

• Прямолинейные: Простейшие в строительстве и эксплуатации.
• Криволинейные (с изгибами): Используются для обхода геологических нарушений, зон размокнутости или для совмещения с существующими выработками.
• Разветвленные (вилковые, крестообразные): Обеспечивают соединение с несколькими горизонтами или стволами одновременно.

По профилю сечения

• Прямоугольные (архированные, плоскостенные): Стандарт для большинства современных шахт (профиль П, ПА, ПГ по серии типовых проектов).
• Круговые / Овальные: Применяются в твердых горных породах при глубоком залегании (высокая несущая способность опор).
• Трапецеидальные / Полигональные: Для специальных условий (например, под бетонную обделку монолитного литья).

По количеству путей (путей катания)

• Однопутные: Для незначительных интенсивностей перевозки.
• Двухпутные: Стандарт для основных горизонтов высокопроизводительных шахт.
• Трех- и четырехпутные: Для центральных камерных пунктов, узлов с высокой интенсивностью трафика.

Основные элементы конструкции приворота

Структурно приворот делится на несколько зон:

Ствольная часть (Устье приворота)

Самая ответственная зона, переживающая максимальное горное давление и динамические нагрузки от подъемных контейнеров.

• Укрепление устья: Монолитный железобетон (МЖБ), трубчатые обделки (стальные, ЖБ), закладные детали для направляющих/подпорок.
• Защита от ударов: Установка металлических балок (швеллеров, двутавров), резиновых амортизаторов, защитных сеток.
• Водозащита: Глиноупорные заборы, гидроизоляционные экраны (ПВХ-ленты, пенетронирующие составы) для предотопления прорыва грунтовых вод.

Перегрузочная камера (Приворочная камера)

Пространство для манипулирования контейнерами.

• Габариты: Рассчитываются по габаритам контейнера + зазоры (минимум 0.5–0.7 м сбоку, 1.0–1.5 м по длине для разворота/перевода).
• Полы: Железобетонные плиты на подготовке, устойчивые к ударам и абразивному износу. Устройство желобов для стока воды.
• Оборудование: Перегрузочные устройства (ПУ-1, ПУ-2, роторные, карусельные), рельсовые пути, конвейерные галереи, краны-манипуляторы.

Приворочные выработки (Стыковки, Дожимки, Отстойники)

• Стыковка: Участок, соединяющий ствольную часть с камерой.
• Дожимка (Дожимной приворот): Короткая выработка для временного хранения вагонеток перед подъемом.
• Отстойник: Выработка для накопления пустых/нагруженных вагонеток, сглаживающая пульсацию потока от подъемника.

Вентиляционные и аварийные устройства

• Вентиляционные двери (герметичные, пожарные).
• Воздушные шлюзы (при проходке через залежь газоносящих пород).
• Камеры укрытия (КУ-10, КУ-20 и т.д.) каждые 100–150 м длины приворота.
• Запасные выходы на поверхность или на соседние горизонты.

Технология строительства (Проходка)

Подготовительный период

1. Геолого-разведочные работы: Сверление разведочных скважин из ствола или соседних выработок для оценки состояния массива, гидрогеологии, газового фактора.
2. Проектирование: Выбор профиля, системы опор, метода проходки, схемы вентиляции.
3. Укрепление устья в стволе: Выполняется до начала проходки приворота. Устройство монолитного ограждения, установка временных опор в стволе.

Методы проходки

Опоры приворотов

Выбор системы опоры зависит от категории устойчивости горных пород (по протоколам ГЗР) и глубины:

• Металлические арки (СВП, СВС, Ю-опоры): Для временной и постоянной опоры в породах средней устойчивости.
• Железобетонные арки и блоки: Постоянная опора, высокая несущая способность, пожаробезопасность.
• Монолитный железобетон (МЖБ): Наиболее надежная постоянная опора. Выполняется опалубками (подвижными, телескопическими). Обеспечивает идеальную геометрию и водонепроницаемость.
• Анкерно-сетчатая опора (АСО) / Обеспечивающая опора: В твердых породах для удержания вываливающихся блоков. Часто комбинируется с МЖБ (анкеры + бетон).
• Трубчатые обделки (стальные, ЖБ, полимерные): В неустойчивых, водонасыщенных, подвижных горных породах (суглинки, супеси, размокнутые зоны). Устанавливаются виброзатвором или гнетением.

Особенности проходки в сложных условиях

Глубокое залегание (Горное давление, Горизонтальное напряжение)

• Применение круговых/овальных профилей (лучше воспринимают объемное сжатие).
• Устройство обеспечивающей опоры (анкерирование кровли и стен до глубины 3–6 м) перед раскрытием полного сечения (метод «зонд-анкер»).
• Использование высокопрочных бетонов (В40–В60) и арматуры (А500С, А800).
• Оставление защитных столбов вокруг устья приворота в стволе.

Водонасыщенные и подвижные горные породы

• Предварительная замораживание массива или цементация/химизация (углекислотание, силикатизация).
• Применение трубчатых обделок (ТТ-опоры) с гидроизоляцией стыков (герметичные муфты, ПВХ-ленты).
• Проходка защитными скважинами (передовым, боковым) для дренажа воды и снижения фильтрационного давления.
• Метод «Стенка в грунте» (Slurry wall) или ЖБ трубы гнетением для устьевой части.

Газоопасные шахты (Метан, CO2, H2S)

• Обязательное использование взрывозащищенной техники (ЭКГ-18А, ПРМ-Г, КПШ-Г).
• Организация воздушных шлюзов на входе в приворот.
• Постоянный мониторинг газового фактора (стационарные и портативные газоанализаторы).
• Вентиляция только принудительная (надувная) с контролем расхода воздуха не менее 6–10 м³/кг выработанной породы.

Оборудование приворотов (Снабжение)

Перегрузочное оборудование

• ПУ-1, ПУ-2 (Перегрузочные установки): Для кибельной/клетной подъемки. Обеспечивают автоматический выкат/закат контейнеров.
• Роторные установки (РУ-1, РУ-2): Для высокопроизводительных шахт (до 10–12 млн т/год). Непрерывный цикл.
• Карусельные установки: Для работы с клетями большой вместимости.
• Конвейерные привороты: Прямая загрузка на конвейер (бункеры-приемники, дозаторы, металлоискатели).

Транспортные пути

• Рельсы Р-43, Р-50, Р-65 на швунах (деревянных, ЖБ, стальных) или на бетонном основании (бестоничные).
• Стрелки переводные (ручные, электропневматические, гидравлические).
• Тормозные устройства (глушители, шоночные тормоза) на сходовых участках.

Вентиляция и климат

• Вентиляторы местные (ВП-10, ВП-20) или центральные.
• Кондиционирование воздуха (при глубоком залегании, термических водах), установки охлаждения воздуха (УОВ).
• Пылеподавление: системы распыления воды на перегрузке, по пути следования.

Автоматизация и диспетчеризация (АСУ ТП)

• Датчики положения контейнеров/вагонеток (индуктивные, оптоэлектронные).
• Системы видеонаблюдения (в т.ч. тепловизоры для контроля перегрева подшипников).
• Автоматический контроль веса (тензометрические платформы).
• Интеграция в Единую Диспетчерскую Систему Шахты (ЭДСШ).

Капитальный и текущий ремонт

Привороты работают в самых тяжелых условиях (удары контейнеров, вибрация, агрессивные воды, горное давление).

Основные виды работ:

1. Ремонт обделки: Заделка трешин в бетоне (инъекции цементными/полимерными растворами), замена разрушенных сегментов арк/труб, армирование внешней стороны (обмотка углеволокном, набивка сетки + шоткрет).
2. Ремонт путей: Замена рельсов, швунов, закрепок, выравнивание гейджеля и уровня.
3. Ремонт перегрузочного оборудования: Замена изношенных деталей (ролики, цепи, зубчатые колеса, гидроцилиндры), балансировка роторов.
4. Водозащита: Восстановление гидроизоляции (прокладка ПВХ-лент, гидрофобные уколы).
5. Очистка дренажа: Промывка дренажных скважин и труб забортного дренажа.

Безопасность труда и нормативная база

Проектирование и строительство регулируются:

• ПБ 03-606-03 «Правила безопасности в шахтах и на рудниках» (Основной документ).
• СП 346.1325800.2017 «Проектирование шахт и рудников. Основные положения».
• СП 58.13330.2018 «Строительство подземных сооружений» (актуализированный СНиП 3.05.06-85).
• ГОСТ Р 55627-2013 «Шахты подземные. Основные параметры и размеры».
• Отраслевые стандарты (ОСТ) на типовые проекты приворотов (серия 3.407.1-XXX).

Ключевые требования ПБ 03-606-03:

• Минимальные габариты приворотов для прохода людей и техники (п. 153-156).
• Наличие камер укрытия (п. 157).
• Требования к устьям приворотов (укрепление, ограждения, сигнализация) (п. 158-160).
• Организация вентиляции при проходке (п. 300-310).
• Газоанализ и действия при превышении ПДК (п. 311-320).

Современные тренды и инновации

1. Цифровые двойники (Digital Twin): 3D-моделирование приворота на этапе проектирования с учетом геологии (BIM-технологии), оперативный мониторинг осадок и напряжений в обделке через датчики (фиброволоконные, вибрионные).
2. Беспилотный транспорт: АРТ (Автоматизированные Рельсовые Транспортеры) и АГВ (Автоматизированные Направляемые Погрузчики) в приворотных камерах. Требует идеальной геометрии путей и навигационных маяков.
3. Роботизированная проходка: Комплексы удаленного управления (КУУ) для КПШ/ПРМ, позволяющие оператору находиться в безопасной зоне.
4. Новые материалы обделки: Волокнобетоны (стальные/полипропиленовые волокна вместо арматурной сетки), геополимерные бетоны (устойчивы к кислотам), композитные арматуры (СТЭК/АК) в неагрессивных средах.
5. Модульное строительство: Предварительная сборка участков обделки (ЖБ блоков, стальных арк) на поверхности и монтаж подземно краном/манипулятором.

Приворот — это «сердце» горизонта шахты. Ошибки на этапе проектирования (неверный профиль, слабая опора, недостаточные габариты камеры) или строительства (нарушение технологии бетонирования, плохая гидроизоляция устья) приводят к катастрофическим последствиям: аварийным остановкам подъемника, затоплению ствола, потерям производительности в миллионы тонн в год.

Современный подход требует:

• Тщательной геолого-разведки до начала работ.
• Применения надежных постоянных опор (МЖБ, трубчатые) с гарантированной водонепроницаемостью.
• Максимальной механизации и автоматизации процессов проходки и перегрузки.
• Внедрения систем мониторинга состояния выработки в реальном времени.

Только системный подход к жизненному циклу приворота — от геологии до диспетчеризации — обеспечивает бесперебойную работу шахты на протяжении десятилетий.