Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Строительство тоннелей и метрополитенов Минимаркер Разработка грунта

Разработка грунта

Страница 2 из 16
Содержание лекции:
Технология строительства тоннелей горным способом

Одной из наиболее трудоемких операций при проходке выработок является разработка грунта, выполняемая различными способами.

Выбор наиболее рационального способа проходки и назначение необходимых механизмов и оборудования во многом зависят от свойств грунта и инженерно-геологических условий строительства. При проходке подземных выработок на степень разрабатываемости грунта наибольшее влияние оказывают следующие его свойства: твердость, т. е. сопротивляемость проникновению разрушающего инструмента, вязкость – сопротивление отрыванию кусков от общей массы грунта, упругость – способность грунта быстро возвращаться в первоначальное положение после деформаций, вызванных внешними воздействиями. Кроме того, надо учитывать и такие характеристики, как выветриваемость грунтов в результате воздействия различных атмосферных агентов (воды, газов, мороза и т. д.) и трещиноватость, которая зависит от действия геологических факторов.

В настоящее время разработан ряд классификаций, подразделяющих грунты по различным признакам и свойствам (крепости, буримости и т. д.).

Разработка грунта может производиться ручным способом, с помощью ручных механизированных инструментов, взрывным способом, специальными машинами (проходческие агрегаты, комбайны), механизированными щитовыми комплексами и специальными методами (термический, гидравлический, ультразвуковой и др.).

Разработка грунта ручным способом

Ручная разработка грунта с помощью лопат, кайла и ломов ввиду большой трудоемкости и малой производительности в настоящее время применяется только в исключительных случаях, когда необходимо провести работы в небольшом объеме в слабых неустойчивых грунтах, а также при выполнении вспомогательных работ по подчистке подошвы выработки.

Разработка слабых мягких грунтов и грунтов средней крепости (f = 0,6÷1,5) производится обычно отбойными молотками, которые представляют собой пневматические ручные машины ударного действия. По массе пневматические отбойные молотки подразделяются на легкие (8 кг), средние (9–10 кг) и тяжелые (12,4 кг). Сменным рабочим инструментом, непосредственно разрушающим грунт, является пика отбойного молотка, длина и форма которой зависят от физико-механических свойств грунта. В крепких грунтах принимают короткие пики с большим углом заострения (60–80°). В вязких мягких грунтах типа глин вместо пики применяют лопатку с клинообразным заострением.

Достоинства отбойных молотков: простота конструкции и безопасность в работе, небольшая стоимость, отработанный сжатый воздух позволяют производить частичную вентиляцию выработки. Недостатки: необходимость создания компрессорного хозяйства, малый коэффициент полезного действия (менее 0,15), использование дорогой энергии сжатого воздуха, шум при работе, пылеобразование и вибрация.

Кроме пневматичесских отбойных молотков, находят применение и электрические, которые исключают недостатки пневматических, но имеют большую массу (до 12 кг), подвержены нагреванию, менее надежны в эксплуатации и не рекомендуются к применению в обводненных грунтах ввиду возможности поражения людей электрическим током. В связи с этим в практике подземного строительства пневматические отбойные молотки получили наибольшее распространение.

Разработка грунта буровзрывным способом

Наиболее универсальным и эффективным способом разрушения скальных и полускальных грунтов является взрывание. Применение этого способа охватывает грунты с широким диапазоном крепости и ввиду экономичности, получило широкое распространение. Взрывной способ проходки подразумевает бурение шпуров, служащих для размещения зарядов взрывчатых веществ (ВВ). Обычно, говоря о взрывном способе, употребляют термин «буровзрывные работы». На строительстве тоннелей и метрополитенов до 65% общего объема горнопроходческих работ выполняются буровзрывным способом. Сущность буровзрывного способа состоит в том, что в забое выработки с помощью специальных механизмов пробуривается на некоторую глубину (глубину заходки) определенное количество шпуров (шпур – цилиндрическая выработка, служащая для размещения зарядов). Цикл буровзрывных работ состоит из отдельных последовательных во времени операций, производимых для разрушения забоя на глубину заходки.

При сооружении тоннелей правильное ведение буровзрывных работ имеет очень важное значение. Эффективным называется такой взрыв, который обеспечивает расчетное продвижение забоя при максимальном использовании длины шпуров и оконтуривание выработки, приближающееся к проектному очертанию. Кроме этого, взрыв должен обеспечить равномерное и достаточное (для удобства погрузки) дробление скалы и возможно меньший разлет обломков породы при взрыве (кучность взрыва). Оптимальные параметры буровзрывных работ обеспечиваются в основном за счет рационального расположения шпуров, правильного выбора типа и количества ВВ, конструкции зарядов и способа взрывания.

Типы шпуров. При проходке тоннелей способом сплошного забоя взрываемый грунт имеет только одну свободную плоскость обнажения (лоб забоя). Для более эффективного использования энергии взрыва, уменьшения расхода ВВ и снижения вредного сейсмического воздействия на окружающий грунтовый массив необходимо образовывать дополнительные плоскости обнажения.

Качество взрыва в значительной мере зависит от расположения шпуров в забое. Располагаемые в забое выработки шпуры разделяют (рис. 1.12) на врубовые (1), отбойные (вспомогательные) (2) и контурные (3). Выбор схемы расположения шпуров в основном сводится к размещению врубовых и контурных шпуров.

Расположение шпуров в забое

Рис. 1.12 – Расположение шпуров в забое

Тип вруба выбирают в зависимости от физико-механических свойств грунта, площади поперечного сечения выработки, а также средств бурения.

Назначение врубовых шпуров – образование дополнительной плоскости обнажения путем их первоочередного взрывания зарядами повышенной мощности. Это создает более благоприятные условия для работы остальных шпуров.

В практике широко применяют клиновые и прямые врубы. Клиновые врубы применяют в грунтах любой крепости, но чаще всего в крепких грунтах. Рекомендуется применять их в выработках шириной до 4 м при глубине шпура до 2,5 м. Из клиновых врубов наиболее распространены вертикальный и горизонтальный (рис. 1.13). Достоинство этих врубов – возможность использования структуры грунтового массива: напластований, трещиноватости и т. д. Кроме этого, в связи с наклонным расположением зарядов облегчается отрыв грунта при взрыве. Недостатки врубов с наклонными шпурами: ограниченная глуби на шпуров, большой разброс грунта по выработке, трудность бурения наклонных шпуров.

Клиновые врубы с наклонными шпурами

Рис. 1.13 – Клиновые врубы с наклонными шпурами: а – вертикальный; б – горизонтальный

Прямые врубы применяют при бурении шпуров тяжелыми бурильными машинами, смонтированными на самоходных бурильных установках и буровых агрегатах. Различают следующие основные типы прямых врубов: щелевой (рис. 1.14, а), с центральной скважиной (рис. 1.14, б), призматический ярусный (рис. 1.14, в), призматический спиральный (рис. 1.14, г), прямой (рис. 1.14, д).

Прямые врубы

Рис. 1.14 – Прямые врубы

Достоинства этих врубов – простота обуривания забоя, умеренное сейсмическое воздействие на массив, не зависящая от ширины выработки величина заходки, возможность полной механизации работ.

Прямые врубовые шпуры получили преимущественное распространение. Число врубовых шпуров и взрываемую ими площадь сечения забоя определяют по схеме принятого вруба. Обычно число врубовых шпуров составляет от 4 до 8.

Отбойные (вспомогательные) шпуры, располагаемые между врубовыми и контурными (периферийными) шпурами, предназначены для разрушения основной массы грунта в забое. Располагают их под прямым углом к забою, реже с наклоном 75–80° к центру забоя и взрывают после врубовых, т. е. работают они при двух обнаженных поверхностях. Располагают отбойные шпуры в один, два или три ряда в зависимости от площади забоя таким образом, чтобы на каждый шпур приходился примерно одинаковый объем взрываемого грунта.

Контурные шпуры предназначены для разрушения грунта по контуру выработки и поэтому их располагают равномерно по периметру выработки на расстоянии примерно 15 см от проектного контура. Концы шпуров в слабых и средней крепости грунтах располагают на проектном контуре выработки; в грунтах, склонных к обрушению, концы шпуров не доводят до проектного контура, а в очень крепких породах они должны заходить за проектный контур выработки на 5–10 см.

При отсутствии отбойных шпуров в выработках малого поперечного сечения контурные шпуры разрушают основную массу грунта в забое.

В результате взрыва шпур разрушается, но не на всю длину. Отношение разрушившейся части шпура lp к его полной длине lш называют коэффициентом использования шпура (КИШ):

η = lp/lш

Коэффициент η в горизонтальных выработках равен 0,8–0,9. Проекцию отбойных и контурных шпуров на продольную ось выработки называют глубиной комплекта шпуров lк. Глубина заходки lз = lкη. Ориентировочные значения допускаемой глубины заходки по условию устойчивости обнаженной выработки приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

24032014_t1

Длина врубовых шпуров примерно на 10% должна превышать длину отбойных для того, чтобы получающаяся врубовая воронка была достаточно большой для увеличения КИШ.

Бурение шпуров. Наиболее трудоемким процессом является бурение шпуров, которое занимает от 40 до 75% времени проходческого цикла. Для бурения шпуров и скважин применяются механические машины вращательного, ударно-поворотного и вращательно-ударного действия. Выбор типа бурильных машин определяется в первую очередь механическими характеристиками грунта.

Вращательное бурение с помощью электросверл обеспечивает высокие скорости бурения в мягких и средней крепости неабразивных грунтах (f = 1÷7). Электросверла подразделяются по массе на ручные массой до 20 кг (для бурения в мягких грунтах с f = 1÷2), ручные массой 20–24 кг с принудительной подачей (для бурения в грунтах мягких и средней крепости с f = 1÷4) и колонковые массой 110 кг с механизмом подачи (для бурения с колонки или манипулятора в крепких грунтах с f = 4÷7). В практике подземного строительства применяют электросверла марок ЭР-14Д-2М, ЭР-18Д-2М, СЭР-19М и СРП-2. Бурение машинами вращательного действия, основанными на принципе резания, по сравнению с ударными значительно уменьшает пылеобразование и повышает скорость бурения. При этом резко сокращается расход энергии и ее стоимость за счет применения относительно дешевой электрической энергии (вместо пневматической). Однако такие машины имеют ограниченный диапазон применения (малоабразивные грунты сравнительно небольшой крепости).

В тоннелестроении получило наибольшее распространение ударно-поворотное бурение, осуществляемое пневматическими бурильными молотками (перфораторами), которые используются для бурения шпуров и неглубоких скважин малого диаметра в грунтах различной крепости (f = 2÷20).

Пневматические бурильные молотки подразделяются на ручные, предназначенные для бурения горизонтальных и наклонных шпуров; телескопные для бурения шпуров и скважин в направлении снизу вверх; колонковые для бурения горизонтальных и наклонных шпуров и скважин.

Ручные перфораторы при бурении устанавливаются на пневматические поддержки (рис. 1.15). Поступательное движение вперед обеспечивается усилием рабочего или давлением сжатого воздуха.

Бурильный молоток на пневматической поддержке

Рис. 1.15 – Бурильный молоток на пневматической поддержке (пневмоколонке): 1 – канал поступления сжатого воздуха; 2 – корпус молотка; 3 – буровая штанга; 4 – пневматическая поддержка

Телескопные перфораторы соединены в одно целое с цилиндрической пневматической раздвижной стойкой, которая обеспечивает подачу бура вперед.

Осевая подача наиболее тяжелых колонковых перфораторов (3) (рис. 1.16) производится на специальных салазках (автоподатчиках) (1), закрепляемых на распорных колонках (2). Автоподатчики могут устанавливаться также на манипуляторах погрузочных машин и буровых кареток.

Автоподатчик с распорной колонкой

Рис. 1.16 – Автоподатчик с распорной колонкой

Производительность бурильных молотков зависит от их массы и давления сжатого воздуха и возрастает с их увеличением. Бурильные молотки, применяемые в тоннелестроении, снабжены устройствами для промывки шпуров водой, что уменьшает пылеобразование, повышает скорость бурения на 15–20% и увеличивает срок службы бурового инструмента.

Когда подача воды при бурении по различным причинам невозможна (бурение в мерзлых грунтах, в породах, склонных к пучению, и т. д.),применяется отсос пыли. В этом случае буровая пыль вместе с воздухом засасывается в канал бура и через осевую трубку диаметром 10 мм подается в пылеуловитель, который периодически очищается.

Непосредственным инструментом, с помощью которого производится разрушение грунта, является бур. Буры могут быть сплошные с несъемной коронкой (1) (рис. 1.17) и составные, состоящие из штанги (6), .съемных армированных коронок (7) и хвостовика (5). Для ручных и телескопных молотков применяют штанги шестигранного сечения, а для колонковых – круглого. Съемные коронки армируются пластинками твердых сплавов (ВК-6В, ВК-8В, ВК-ПВ, ВК-15) и по форме различаются на долотчатые (2), крестовые (3) и звездчатые (4). Армировка коронок значительно повышает их стойкость (по сравнению с неармированными) и позволяет увеличить среднюю скорость бурения примерно в 1,5 раза. Долотчатые коронки применяют для бурения грунтов различной крепости, крестовые и звездчатые – для бурения трещиноватых грунтов. Наружный размер (диаметр) буровых коронок может составлять 28, 32, 36, 40, 43, 52, 60, 75 и 85 мм.

Конструкция бура с буровыми коронками

Рис. 1.17 – Конструкция бура с буровыми коронками

Механизированное бурение шпуров осуществляется различными буровыми установками (каретками), буровыми рамами и агрегатами, а также с помощью навесного оборудования, смонтированного на погрузочных машинах.

Буровые установки (платформы на колесном или гусеничном ходу) снабжены манипуляторами, на которых закрепляются несколько (до 6) бурильных молотков с автоподатчиками.

Буровые установки позволяют увеличить скорость проходки на 20–25% и производительность труда на 20–23% при снижении трудоемкости работ в 2–3 раза.

Наиболее широкое распространение при строительстве автодорожных и железнодорожных тоннелей в устойчивых грунтах получили буровые подмости и буровые рамы, представляющие собой передвижные металлические конструкции портального типа (2) (рис. 1.18), позволяющие пропускать под собой транспорт. В передней части подмостей и рам размещается ряд вертикальных колонок с передвижными кронштейнами (3), на которых кренятся автоподатчики с перфораторами (1) ручного, телескопного (буровые подмости) и колонкового (буровые рамы) типов.

Буровая рама

Рис. 1.18 – Буровая рама

В выработках большого сечения при безрельсовом транспорте грунта буровые рамы или подмости размещаются на автомашине и обуривают последовательно обе половины забоя. Кроме бурения шпуров, с буровых рам и подмостей производится также установка временной крепи (анкеров, арок и т. д.).

Параметры шпуров. На основании практических данных в зависимости от принятого бурового оборудования и крепости грунтов диаметры шпуров в тоннельных выработках назначают 34–38 мм при использовании ручных перфораторов, 42–46 мм при применении тяжелых колонковых перфораторов и бурильных машин вращательно-ударного действия.

Общее количество шпуров определяется из выражения

24032014_f1

где Рк – периметр выработки по линии расположения контурных шпуров, м; ак – расстояние между контурными шпурами, м, которое в зависимости от крепости грунтов и степени их трещиноватости принимается по данным таблицы 1.3; Рп – ширина выработки по подошве, м; ап – расстояние между подошвенными шпурами, м; d – диаметр патрона ВВ, см; Кз – коэффициент заполнения шпура (при f = l÷l,5 Kз = 0,3÷0,5; при f = 2÷3 Kз = 0,5÷0,6; при f = 4÷6 Кз = 0,55÷0,65; при f = 7÷9 Kз = 0,65÷0,70; при f = 10÷14 Кз = 0,70÷0,75; при f = 15÷20 Кз = 0,754÷0,80); Δ – плотность патронирования или заряжания ВВ, г/см (в зависимости от вида ВВ Δ = 1,0÷1,45); КΔ – коэффициент уплотнения заряда порошкообразных и пластичных ВВ в процессе заряжания (КΔ = 1,05÷1,15); Sʹ = S–Sконт – площадь ядра сечения тоннеля (площадь сечения тоннеля S за вычетом площади выработки Sконт, взрываемой контурными зарядами), м2.

Таблица 1.3

24032014_t2

В свою очередь

24032014_f2

где Nk = Pk/ak – число контурных шпуров; Wk = ak/m – линия наименьшего сопротивления (ЛНС) контурных зарядов (кратчайшее расстояние между контурными зарядами), здесь m – коэффициент сближения зарядов, принимаемый для крепких грунтов равным 1,1–1,3; для трещиноватых – 0,8–0,9.

Глубина шпуров является одним из решающих факторов, определяющим трудоемкость и скорость проведения выработки. При выборе глубины шпуров учитывают поперечные размеры выработки, свойства пересекаемых грунтов, тип бурового оборудования и схему организации работ.

Практика показала, что при бурении шпуров ручными перфораторами глубину их следует принимать 2–2,5 м. При бурении шпуров бурильными установками глубина шпуров ограничивается техническим паспортом установки и принимается от 2,7 до 4 м, а в тоннелях большого поперечного сечения – 5–6 м.

Взрывчатые вещества. Выбирая ВВ, следует руководствоваться условиями их размещения, крепостью взрываемых грунтов, стоимостью ВВ, а также безопасностью при обращении с ними. По степени опасности при хранении и перевозке все ВВ разделены на пять групп.

При строительстве тоннелей для ведения буровзрывных работ используют ВВ второй группы – для открытых и подземных работ, неопасных по газу и пыли. Наиболее широко используют смеси аммиачной селитры с тротилом в порошкообразном (аммониты) или гранулированном (гранулиты, граммониты) виде. Гранулированные ВВ обладают повышенной водоустойчивостью, что позволяет их применять в обводненных выработках.

Классификация наиболее распространенных ВВ, применяемых в тоннелестроении, приведена в таблице 1.4.

Таблица 1.4

24032014_t3

Общий расход ВВ на цикл, кг/м3, для разрушения грунта в выработке с площадью поперечного сечения S на глубину заходки lз определяется по формуле:

Q = qcSlз,

где qc – Средний расход ВВ, кг/м3.

Средний удельный расход ВВ является определяющим параметром эффективности взрывных работ и изменяется в широких пределах в зависимости от трещиноватости и прочности грунтов, сечения выработки, работоспособности ВВ, плотности заряжания и т. п.

Для выработок сечением более 20 м2 с одной плоскостью обнажения забоя и коэффициентом крепости грунта f = 16÷18 средний удельный расход ВВ:

24032014_f3

где е – коэффициент работоспособности ВВ (в зависимости от вида ВВ е = 0,65÷1,1); φ – коэффициент влияния плотности заряжения, изменяющийся в пределах от 1 (при пневмозаряжании) до 1,1 (при заряжании патронирован ными ВВ); ω – коэффициент структуры грунта (рекомендуется принимать для грунтов вязких, упругих и пористых ω = 2,0; дислоцированных с неправильным залеганием и мелкой трещиноватостью ω = 1,4; с напластованием, перпендикулярным направлению шура, ω = 1,3; массивных и плотных ω = 1; мелкослоистых сильнотрещиноватых ω = 0,6÷0,8).

При взрывании грунта в забоях с двумя плоскостями обнажения величину среднего удельного заряда, определенную по приведенной формуле, умножают на коэффициент, принимаемый в пределах 0,60–0,75. Полученный теоретически удельный расход ВВ уточняется в процессе проведения опытных взрывов.

Средства и способы взрывания. Взрывание зарядов может быть электрическое, огневое, электроогневое и бескапсюльное – детонирующим шнуром.

Средства взрывания (СВ) обеспечивают детонацию (возбуждение взрыва) зарядов промышленных ВВ. Из средств взрывания используются капсюли-детонаторы (КД), огнепроводные шнуры (ОШ), электродетонаторы (ЭД) мгновенного действия типа ЭД-8-Э (водостойкий, непредохранительный) и ЭД-8ПМ (предохранительный, водостойкий, повышенной мощности); короткозамедленного действия типа ЭДКЗ-ПМ-15 со ступенями замедления 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120 мс; ЭДКЗ-ПМ-25 с замедлением 25, 50, 75, 100 и 125 мс; электродетонаторы замедленного действия ЭДЗД со ступенями замедления 0,5; 0,75; 1,2; 4,6; 8 и 10 с.

Огнепроводные шнуры служат для возбуждения взрыва инициирующего ВВ в капсюле-детонаторе.

Детонирующий шнур (ДШ) предназначен для передачи и возбуждения детонации. ВВ, КД, ЭД и ДШ относятся к первичным способам взрывания, а ОШ – к вспомогательным средствам взрывания.

Заряд состоит из нескольких патронов ВВ, один из которых является патроном-боевиком, содержащим электродетонатор или капсюль-детонатор с огнепроводным шнуром (зажигательная трубка). Для передачи детонации от капсюля-детонатора или электродетонатора к заряду ВВ иногда применяют детонирующие шнуры ДША и ДШБ. От взрывной волны, вызванной детонацией патрона-боевика, взрывается весь заряд. При огневом взрывании огнепроводные шнуры зажигаются в установленной очередности одним взрывником, при этом за один прием разрешается зажигать не более 16 шнуров. Когда необходимо взорвать большое количество зарядов, переходят к одновременному групповому зажиганию 6–30 шт. огнепроводных шнуров с помощью зажигательных патронов типа ЗП-Б. Зажигательные патроны ЗП-Б предназначены для группового зажигания огнепроводных шнуров, количество которых назначается от 7 до-37.

При электрическом взрывании в забое производится монтаж электровзрывной цепи, состоящей из электродетонаторов и проводов. В качестве источника тока используются взрывные машинки типов КПМ-ТА, КПМ-1А, силовая или осветительная электрические сети. Соединение электровзрывной цепи может быть последовательным, параллельным или смешанным. Перед взрывом смонтированная электровзрывная цепь обязательно должна проверяться на сопротивление (оно должно быть равно расчетному с отклонением ±10%) и на токопроводимость.

Контурное (гладкое) взрывание получило широкое распространение. Особенность этого способа взрывания состоит в конструкции контурных зарядов, их взаимном расположении (расстояние между ними составляет 0,30–0,60 м), применении ВВ небольшой мощности и короткозамедленном взрывании.

Конструкция контурного заряда следующая (рис. 1.19): в донной части шпура размещают патрон-боевик (1), затем устанавливают деревянную прокладку (2), ставят следующий патрон ВВ (3) и т. д. Длина деревянных прокладок обычно составляет в крепких грунтах 3–5 см, в слаботрещиноватых – 20–30 см. Устье шпура уплотняется забоечным материалом (забойкой) (4). Взрывание производят от электрической сети или детонирующим шнуром (5).

Конструкция контурного заряда

Рис. 1.19 – Конструкция контурного заряда

Забойку применяют для повышения эффекта взрыва и предотвращения выброса ВВ из шпуров. Обычно забойку изготавливают из смеси песка и глины (3:1) в виде пыжей диаметром на 5–6 мм меньшим диаметра шпура. Послед нее время используют и водяную забойку (гидрозабойку) из пластиковых ампул, заполненных водой.

Расстояние между осью контурного шпура и очертанием выработки должно быть не более 10 см.

Контурное взрывание позволяет значительно снизить размеры переборов (до 5 см), в связи с чем уменьшается перерасход бетона в 1,5–2,0 раза и сокращаются расходы на погрузку и транспортировку грунта на 5–7%. Все это обеспечивает общее снижение стоимости сооружения тоннеля на 20–40% по сравнению с обычными способами взрывания. Кроме этого, контурное взрывание снижает сейсмическое действие взрыва на грунтовый массив.

Техника безопасности при взрывных работах. Последовательность проведения взрывных работ определена правилами безопасности, которые устанавливают безопасные расстояния для людей, машин, сооружений и подземных складов ВВ для предохранения их от повреждений при взрыве.

Взрывание в непосредственной близости от свежеуложенного бетона должно производиться не ранее 7 суток после его укладки.

В подземных выработках перед заряжанием шпуров выставляются посты охраны в местах подступов к забою.

Производство взрывных работ должно сопровождаться звуковыми, а в темное время суток – звуковыми и световыми сигналами. По первому звуковому сигналу (один продолжительный) рабочие уходят из рабочей зоны в укрытие, а взрывники осматривают, заряжают забой и монтируют электросеть. По второму сигналу (два продолжительных) взрывник зажигает шнуры (при огневом способе) или включает ток. Вход взрывника в забой для осмотра допускается после проветривания, но не ранее 15 мин после взрыва. По третьему сигналу (три коротких – отбой) рабочие допускаются к работе в забое.

Отказавшие заряды должны быть ликвидированы мастером-взрывником немедленно путем подрывания дополнительных зарядов, располагаемых в параллельно пробуренных шпурах на расстоянии не ближе 30 см от отказавшего шпура.

После взрывания и проветривания забой приводят в безопасное состояние путем обстукивания кровли и боков тоннеля и оборки отслаивающихся кусков грунта. Оборка производится металлическими штангами или отбойными молотками с рабочих подмостей или площадок гидроподъемников типов МШТС-2Т, МШТС-2ТП и др., перемещающихся на гусеничном ходу.

Строительство тоннеля с применением комбайнов

В последнее время в практике тоннелестроения все большее применение находит способ строительства подземных выработок с помощью комбайнов. Комбайновый способ обладает по сравнению с буровзрывным следующими достоинствами: обеспечивается непрерывная механизированная работа в забое при совмещении по времени основных процессов разрушения и погрузки грунта; увеличивается производительность труда рабочих (на 20–40%) и обеспечиваются высокие скорости проходки; достигается ровный контур выработки, максимально приближающийся к проектному, что практически ликвидирует переборы грунта и обеспечивает экономию бетона; устраняется вредное воздействие взрывов на окружающий выработку грунтовый массив. Недостатки комбайнового способа заключаются в высокой стоимости комбайнов с комплектом резцов и в большом расходе электроэнергии. Комбайновый способ экономически целесообразно применять только при длине тоннеля более 1,6 км и диаметре до 11 м.

По конструктивным особенностям проходческие комбайны подразделяются на комбайны бурового (роторного) и избирательного действия. Особенностью комбайнов роторного действия является разрушение грунта одновременно по всей площади забоя. К комбайнам такого типа относятся «Роббинс» (США), «Вирт» (ФРГ), «Демаг» (ФРГ) и другие, режущий орган которых представляет собой мощную круговую платформу, вращающуюся с частотой до 14,5 об/мин, на которой размещены резцы различной конструкции.

К проходческим комбайнам избирательного действия относятся машины с перемещением и вождением по забою режущего органа, который размещен на конце подвижной рукоятки. Комбайны избирательного действия используются при строительстве тоннелей только в грунтах средней крепости (f ≤ 8), что ограничивает область их применения и является основным недостатком таких комплексов. В то же время комбайны избирательного действия достаточно маневренны и позволяют разрабатывать выработки любой формы. Наибольшее распространение получили комбайны избирательного действия со стреловидным исполнительным органом (рис. 1.20).

Общий вид комбайна избирательного действия со стреловидным исполнительным органом

Рис. 1.20 – Общий вид комбайна избирательного действия со стреловидным исполнительным органом

Рабочее оборудование комбайна состоит из рукоятки (3) (рис. 1.21), перемещающей по забою исполнительный орган с фрезой (1) с помощью двух симметрично расположенных домкратов (4) и вращающейся платформы (5), а также напорного домкрата (2), позволяющего развивать значительные усилия на забой при внедрении режущего органа в скальный грунт. Платформа (5) расположена на ходовой части (6) машины, на которой также находится кабина машиниста с пультом управления (9). Передвижение таких комбайнов осуществляется чаще всего на гусеничном ходу. Уборка грунта производится в большинстве случаев с помощью загребающего устройства (8) с транспортером (7), который позволяет грузить грунт не только в большегрузные вагонетки, но и в самосвалы.

Схема комбайна со стреловидным исполнительным органом

Рис. 1.21 – Схема комбайна со стреловидным исполнительным органом

В зависимости от своих технических возможностей такие комбайны производят разработку грунта либо сразу по всей площади забоя, либо сначала разрабатывается грунт в верхней части забоя на максимально допустимую высоту для данного типа комбайна, а затем производится доработка нижней части выработки. Так, с помощью комбайна 4ПП-2 можно разрабатывать грунт в забое высотой до 4,5 м, комбайном 4ПП-5 – высотой до 5 м, а комбайна ГПК-2 – до 5,5 м. В случае необходимости строительства тоннелей высотой более 5 м нужно использовать комбайновые комплексы ТК-2 и TK-lc.

Комплекс ТК-2 (рис. 1.22) позволяет сооружать тоннели шириной и высотой от 5 до 8 м с производительностью от 30 до 80 м3/ч. Комплексом ТК-lc можно проходить тоннели сечением от 18,0 до 37 м2 с производительностью до 70 м3/ч в породах с f ≤ 6.

Разработка грунта при проходке тоннелей механизированным способом является перспективным направлением.

Тоннельный комплекс ТК-2

Рис. 1.22 – Тоннельный комплекс ТК-2: 1 – комбайн типа 4ПП-2; 2 – передвижная платформа; 3 – верхний перегружатель; 4 – нижний перегружатель


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика