книги из ГПНТБ / Мельников Л.Л. Сооружение выработок большого сечения в крепких породах

УДК 624.19+ 69.035:622.235

Гос. пгг

научно- І'йоос .

Мельников Л. Л. Сооружение выработок большого сечения в крепких породах. М., «Недра», 1974, 176 с.

В книге обобщен и проанализирован передовой опыт сооружения выработок большого сечения в крепких породах. Рассмотрены основные способы сооружений тоннелей, приведены рекомендации по их применению. Дан анализ основного бурового, погрузочного и транспортного оборудования, приме­ няемого при сооружении выработок, и освещены ос­ новные факторы, влияющие на его выбор.

Значительная часть работы посвящена исследова­ нию -параметров буровзрывных работ. Приведены ре­ зультаты исследований по изучению влияния раз­ личных факторов на удельный расход ВВ, диаметр, число, глубину и расположение шпуров при соору­ жении выработок на полное сечение и даны основ­ ные формулы для их расчета.

Рассмотрен опыт разработки нижних уступов при сооружении выработок методом нижнего уступа и даны рекомендации по расчету основных параметров буровзрывных работ для метода горизонтальных шпуров и нисходящих скважин.

Книга предназначена для широкого круга инже­ нерно-технических работников, занимающихся проек­ тированием и строительством подземных сооруже­ ний различного назначения, а также может быть полезна студентам горных вузов.

Таблиц 34, иллюстраций 58, список литературы — 59 назв.

Издательство «Недра»

Глава I

СПОСОБЫ СООРУЖЕНИЯ ВЫРАБОТОК БОЛЬШОГО СЕЧЕНИЯ В КРЕПКИХ ПОРОДАХ

Выработки большого сечения в крепких породах мож­ но сооружать следующими основными способами: сплош­ ным забоем; с разделением забоя на уступы, с по­ мощью направляющей штольни.

§ 1. СООРУЖЕНИЕ ВЫРАБОТОК СПЛОШНЫМ ЗАБОЕМ

Существуют две разновидности этого способа: соору­ жение выработок сплошным забоем на полный профиль и сооружение выработок сплошным забоем с уступным его профилем.

Сооружение выработок сплошным забоем на полный профиль. Сущность этого способа заключается в том, что всю вертикальную плоскость забоя обуривают и после этого одновременно взрывают, вследствие чего забой под­ вигается на одну заходку полным сечением.

Шпуры при этом способе бурят или с буровых рам, оснащенных большим числом бурильных машин, или при помощи бурильных установок. Погрузку породы осуще­ ствляют подземными экскаваторами или мощными пог­ рузочными машинами в автосамосвалы, оснащенные га­ зоочистителями. Одна из схем организации работ при сооружении выработки большого сечения сплошным за­ боем на полный профиль с применением буровой рамы показана на рис. 1. Следует отметить, что наилучших результатов достигают при последовательном выполне­ нии основных операций проходческого цикла. Совмеще­ ние производства работ допускается лишь для выпол­ нения подготовительно-заключительных операций.

5

Широкое распространение способа сооружения выра­ боток большого сечения на полный профиль объясняет­ ся следующими преимуществами.

1. Широкий фронт работ, позволяющий применя мощное, высокопроизводительное оборудование и достп-

Рис. 1. Сооружение выработки сплошным забоем на полный профиль:

гать высоких скоростей сооружения тоннеля. На рис. 2 показана зависимость средней скорости сооружения тон­ неля от площади его поперечного сечения. Эта зависи­

6

опыт строительства асуанских тоннелей [42]. Сравнение скоростей сооружения верхней части водосборных тощ нелей показало, что средняя скорость проходки выра­ боток шириной 20 м в 1,6 раза больше скорости соору­ жения выработок, имеющих ширину 10 м (несмотря на увеличение абсолютного объема породы на 1 м тонне­ ля), вследствие использования более производительно­ го оборудования.

2.Мощное, высокопроизводительное проходческое оборудование, создающее благоприятные условия для использования глубоких шпуров, что способствует дости­ жению высоких технико-экономических показателей.

3.Простая организация работ, позволяющая соблю­ дать цикличность работ.

4.Меньший объем подготовительных и вспомогатель­

ных операций, что значительно удешевляет строитель­

ство.

К недостаткам способа следует отнести: необходи­ мость в предварительной геологической разведке трассы; применение громоздких буровых рам или дорогих буро­ вых установок; большие затраты времени на производ­ ство работ по очистке кровли и стен выработки после взрыва, а также на установку временной крепи; труд­ ность соблюдения заданного направления при бурении шпуров при применении буровых установок; сильный шум при работе большого числа бурильных машин.

Способ сооружения выработок на полный профиль можно применять лишь в крепких монолитных или сла­ ботрещиноватых породах. Он получил широкое распро­ странение в последнее время в связи с усовершенствова­ нием средств механизации проходческих работ. В насто­ ящее время большинство железнодорожных, автодорож­ ных и гидротехнических тоннелей сечением до 90 м2 в крепких породах сооружают на полный профиль.

Втабл. 1 приведены примеры сооружения тоннелей

вСССР и за рубежом. Как видно из табл. 1, скорости сооружения выработок этим способом достигают 487 м/мес.

Сооружение выработок сплошным забоем с уступным его профилем. При сооружении выработок этим спосо­ бом забой делят по высоте горизонтальной площадкой на две (редко более) части (рис. 3). Соотношение ча­ стей по высоте обычно принимается 1 : 1 . Продвижение

7

выработки производится одновременным взрыванием всех шпуров верхней части и нижней.

Наиболее распространен вариант, когда верхняя часть забоя опережает нижнюю (рис. 3, а). Верхнюю часть выработки в этом случае обуривают бурильщики, находящиеся на площадке нижнего уступа. Нижнюю часть забоя обуривают с почвы выработки.

Глубину шпуров принимают с таким расчетом, чтобы величина подвигания как в верхней, так и в нижней части выработки была одинаковой. При этом следует

Рис. 3. Схема сооружения выработок сплошным забоем с уступным его Профилем

учитывать, что уступ имеет две свободные поверхности и коэффициент использования шпуров (к. и. ш.) его выше, чем к. и. ш. верхней части.

С учетом облегченной работы шпуров йижнего уступа целесообразно в верхней части выработки делать два взрыва, в то время как в нижнем уступе производить один (рис. 3, б). Соответственно глубину шпуров нижне­ го уступа следует принимать в 2 раза большей глубины шпуров верхней части выработки.

К достоинствам способа сооружения выработок сплошным забоем с уступным его профилем можно от­ нести отсутствие необходимости в буровой раме, возмож­ ность совмещения обуривания верхнего забоя с погруз­ кой породы, а также быстрого перехода к другому спо­ собу в случае встречи слабых пород.

Недостатками метода являются невозможность ис­ пользования мощного проходческого оборудования, боль­ шая доля ручного труда и, как следствие, низкие скоро­ сти сооружения выработки.

Способ целесообразно применять при сооружении выработок ограниченной протяженности, когда экономи­ чески невыгодно применять буровую раму. В СССР

9