книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок

сообразно проходить с применением комплексов типа КПВ или КПН, основные технические данные которых приведены ниже.

Проходческий комплекс КПВ (рис. 14.5) состоит из само­ ходного проходческого полка 1, который при помощи пневмо­ двигателя 2, редуктора и шестеренчатого зацепления 3 переме­ щается по монорельсу 4 с цепочной рейкой. Монорельс состоит из отдельных секций длиной 0,75—1,5 м и закрепляется к по­ родным стенкам клино-распорными анкерными штангами 5 дли­ ной 1,2— 1,5 м. Сжатый воздух к пневмодвигателю полка пода­ ют по шлангу 6, который при подъеме и спуске полка наматы-

вается на ^автоматическую лебедку 7 Подачу воды и сжатого воздуха для работы перфораторов производят по трубам 8 и 9, которые смонтиройаны в монорельсе. Включение и отключение подачи воды и воздуха производятся при помощи блока пита­ ния, расположенного на полке.

Работа по проходке передовой выработки комплексом КПВ производится следующим образЪм. Проходчики, погрузив в клеть инструмент и секцию монорельса, поднимаются в забой ствола.

В забое проходчики переходят на полок, надевают на моно­ рельспредохранительную цепь, которая предотвращает само­ произвольное опускание полка, и наращивают очередную сек­ цию монорельса.

Закончив подготовительные работы для проходки, телеско­ пическими перфораторами бурят шпуры. После бурения шпуров самоходный полок с проходчиками спускается вниз и затем вместе с взрывником снова поднимается в забой. Взрывник за­ ряжает шпуры, подсоединяет взрывной провод и на полке спус­ кается вниз в укрытие. После взрывания шпуров взорванная порода падает в тоннель, где ее машиной грузят в вагонетки пли автомашины. Проветривание выработки производится сжа­ тым воздухом. Погрузка породы совмещается с буровзрывными

забоя в породах с /=6ч-12 соответственно 2,5—4, глубина шпу­ ров 1,5—2 м. Схема расположения шпуров обычная для выра­ боток прямоугольной формы.

Распределение времени проходческого цикла при проходке комплексом КПВ-1А примерно следующее. Осмотр, подготовка

должительность цикла буровзрывных работ 5—6 ч, средние ско­

ния 15 м2. Применяют двигатели электрические или дизель-гид- равлические. Установка ТН-5 состоит из кабины с приводным двигателем, перемещающимся по зубчатому рельсу. Рельс со­

бирают из отдельных секций, в которые вмонтированы трубо­ проводы для воды и сжатого воздуха. Кабина имеет два яруса. В нижнем (огражденном) находятся рабочие во время подъема и опускания кабины: Здесь же расположены рычаги управле­ ния двигателем. Верхний ярус представляет собой рабочую платформу с навесом для защиты людей, производящих работу в забое. Последовательность работы применяется обычная — подъем полка в забой, наращивание секции зубчатого рельса, бурение и заряжание шпуров, спуск полка в горизонтальную; выработку, взрывание и проветривание. Для безопасности ра­ бот кабина оборудована ограничителем скорости, тормозом и устройством для ее опускания при неисправном двигателе.

Фирма .«Райзе Дрилл» (Швеция) выпускает буровую уста­ новку для проходки вертикальных и наклонных выработок круглой формы диаметром 1,2—2,4 м. Бурение выработок про­ изводят вниз вращательным способом с шарошечным долотом, бурят пилот-скважину диаметром 30 см. Разбуренная порода из забоя удаляется водой. Затем той же установкой снизу вверх пилот-скважина шарошечным долотом расширяется до полного сечения выработки. Разбуренная порода удаляется по горизон­ тальной выработке.

Буровая установка фирмы «Райзе Дрилл» применялась на строительстве гидроузла. Передовой ствол глубиной 82 м и диа­ метром 1,8 м водоуравнит'ёльной шахты был пройден за 6 рабо­ чих дней, а наклонная галерея длиной 258 м и диаметром 2,4 м пройдена з'а 3 мес 10 дней.

Проходку передовой выработки с подвесным полком произ­ водят следующим образом. В центре ствола с поверхности бу­ рят скважину диаметром 200'—250 мм.’ У скважины монтируют тихоходную лебедку, канат которой пропускается через скважи­ ну. К нижнему концу каната прикрепляют подвесной полок. Проходчики на полке поднимаются в забой и проводят буре­ ние и заряжание шпуров и подсоединяют взрывную электро­ цепь. Затем полок с проходчиками спускается вниз. Полок на тележке отвозят в безопасное место. Канат с прицепным устрой- , ством поднимается в скважину. Шпуры взрывают, и взорванная

сить скорость строительства в 1,4—2 раза (15—20 м/мес)'. Пер­ воначальные затраты на проходку передовой выработки оку­ паются повышением скорости строительства ствола, снижением трудовых затрат и стоимости работ по погрузке породы.

После проходки передовой выработки любым способом в дальнейшем приступают к работам по расширению ствола до проектных размеров. При этом технология расширения может

быть реализована по трем вариантам: с бурением, шпуров в пе­ редовой скважине с подвесного полка; со стержневым затвором в скважине и бурением шпуров в забое; с многоуступной фор­

(рис. 14.6,а), или с трехэтажного с удвоенным числом буриль­ ных установок (рис. 14.6,6). С полка заряжают шпуры и мон-

а.

взрывной сети

тируют электровзрывную сеть. Затем полок поднимают и по­ следовательно взрывают шпуровые заряды: первый ряд мгно­ венно, а все последующие — с одной-двумя ступенями замед­ ления.

При такой схеме организации работ постоянная крепь воз­ водится снизу вверх после расширения ствола на всю глубину, что возможно только в крепких устойчивых породах. В менее устойчивых породах возможна схема расширения заходками снизу вверх с возведением постоянной бетонной крепи сверху вниз (рис. 14.Q,в). Этот вариант требует бурения с передовой скважины диаметром 2—2,5 м.

При расширении ствола по второму варианту (рис. 14.7) передовая выработка перёкрывается стержневым затвором, ко­ торый подвешивается на канате с поверхности, но прикреплен снизу к другому .канату с жимками для продергивания по сква­ жине и устранения возможного образования породных пробок.

забой расчленяется на четыре-пять уступов высотой 2—2,5 м. Ширина почвы уступа 1,8—2 м. На каждом уступе располага­ ются два концентрических круга шпуров с расстоянием между' кругами 0,7 м и между шпурами 0,9 м. Во время бурения шпу-

Рис. 14.7. Схема проходки ствола са стержневым затвором:

/^-стержневой затвор; 2 —скважина; 3 — лебедка; 4 —скреперная уста­ новка; 5 — забой ствола; 6 — опалубка

Рис. 14.8. Схема проходки ствола большого поперечного сечения с пере­ довой выработкой:

1— временная подъемная машина; 2 — лебедка для подвески предохрани­ тельной пробки; 3 — временная крепь; 4 —ступенчатый забой ствола; 5 — предохранительная пробка; 6 — погрузочная машина

ров (обычно ручными бурильными машинами поуступно сверху вниз) передовой ствол перекрывается подвесной предохрани­ тельной пробкой, которая при взрывании шпуров поднимается на безопасную высоту (15—20 м от з'абоя). Конструкцией под­ весной пробки предусматривается иметь ниже посадочной рамы проемы для пропуска воздуха (проветривания).

Сброшенная в передовой ствол порода на нижнем горизонте погружается экскаватором или погрузочной машиной в авто­ самосвалы или другие транспортные средства.

По мере подвигания забоя стенки ствола крепят временной крепью (анкерной, из швеллерных колец и др.). При последо­

•крепи производят с верхней ступени вслед за подвиганием за­ боя ствола без установки врёменной крёпи. Технология и орга­ низация производства работ при креплении аналогичны возве­ дению крепи при строительстве стволов с подъемом породы ' на поверхность в бадьях.

Анализируя рассмотренные варианты технологии строитель­ ства стволов большой площади сечения со спуском породы на нижележащий горизонт следует отметить, что на практике наи­ большее применение находит третий вариант, который позво- ■ ляет в 1,4—1,8 раз повысить производительность труда и ско­ рость проходки по сравнению с подъемом породы в бадьях.'

14.5. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СТВОЛА С ОТБОЙКОЙ ПОРОДЫ ГЛУБОКИМИ ВЗРЫВНЫМИ СКВАЖИНАМИ

Сущность этого способа заключается в том, что до начала строительства ствола в его сечении бурят ряд вертикальных скважин на глубину, превышающую проектную на 1,5—2 м. После бурения скважины заряжают ВВ и взрывают. После взрыва приступают к уборке взорванной породы и возведению постоянной крепи.

Взрывные скважины диаметром 200—250 мм располагают по1нескольким (3—5) концентрическим окружностям, причем

мощью бульдозеров используют для планировки площадки или экскаваторами грузят в автосамосвалы и транспортируют

вотвал.

Вдальнейшем разрушенную породу с помощью экскаватора,

расположенного в сечении ствола, выбирают на глубину 5— 6 м(. Для возможности заезда автомобилей под погрузку в се­ чении ствола оставляют часть неубранной породы и устраивают наклонный съезд под углом 10—12°

После выемки породы на глубину 5—6 м монтируют обору­ дование для выдачи породы в бадьях.

На рис. 14.9, а приведена схема, на которой разрушенную взрывом породу с глубины 5—6 м^грузят в бадьи вместимостью 3—4 м3 с помощью экскаватора с объемом ковша 1 м3

Бадьи разгружают на поверхности в устройство, которое пе­ редвигается вокруг ствола экскаватором для подъема породы.

Кроме экскаваторов погрузка и выдача породы на поверх­ ность может осуществляться с помощью грейферных грузчиков.

Рис. 14.9. Проходка ствола с отбойкой; породы глубокими взрывными скважи­ нами и. подъемом ее на поверхность в бадьях:

На рис. 14.9,6 показан специальный комплекс, сконструиро­ ванный на базе козлового крана. Погрузка породы в.бадьи осу­ ществляется грейфером КС-2у/40, который подвешивается на канате к тельферу грузоподъемностью 5 т. Для спуска и подъе­ ма бадей служит тельфер грузоподъемностью 10 т, который перемещается по тому жé монорельсу.

По мере выемки породы стенки ствола крепят гвременной анкерной крепью с металлической сеткой (при последователь­

ной схеме) или постоянной бетонной и железобетонной крепью (при совмещенной схеме), технология возведения которых ана­ логична с технологией возведения крепи при мелкошпуровой отбойке породы.

Описанный способ целесообразно применять при строитель­ стве стволов в устойчивых необводненных породах с f>8 диа­ метром 20—30 м и глубиной до 30—35 м.

Технология .строительства стволов, большого сечения с от­ бойкой породы глубокими взрывными скважинами наиболее часто применяется в Кривбасее для дробильно-нёрегрузочных комплексов. Так, при проходке ствола в породах с /=18ч-20 диаметром 23,5 м на глубину 29 м на Южном горнообогатитель­ ном комбинате скважины диаметром 243 мм и глубиной 30 м бурили станками шарошечного бурения СБШ-250 пятью кон­ центрическими окружностями диаметрами 1,4; 3,4; 13,4; 18,4 и 22,4 м. Четыре скважины, расположенные на первой окружно­ сти, служили для образования компенсационной полости и взры­ вались' в первую очередь. На второй, третьей и четвертой окруж­ ностях бурили соответственно 4; 8 и 8 скважин, на контурной — •36 скважин.

Конструкция заряда скважин, расположенных на всех кон­ центрических окружностях, за исключением контурной, была одинаковой и представляла собой колонковый заряд длиной 22 м и массой 1050 кг. Конструкции зарядов контурных скважин различались между собой. Заряд четных скважин представлял собой гирлянду из тротиловых шашек, расположенных друг от друга на расстоянии 6 м. Общая масса заряда в четной скважи­ не составляла 86,4 кг. Нижняя часть нечетных скважин на 11 м заряжалась тротилом (500 кг), затем на высоту 16 м помещали гирляндный заряд из тротиловых шашек. Общая масса заряда в нечетной контурной скважине составляла 551 кг. Взрывание зарядов скважин, расположенных на 2-, 3-, 4- и 5-той окружно­ стях, произведено за один прием с замедлением 15 мс.

Недостатками этого способа строительства являются боль­ шое разрушение устья и вывалы с.о стенок ствола, что приводит к значительным переборам породы и увеличивает расход ма­ териалов при возведении постоянной крепи. Так, при проходке стволов большого диаметра в Кривбасее переборы породы со­ ставляли: в устье— 41—67%; на глубине 10 м — 6—10%; 20— 25 м — 3—5%', а глубина воронки устья со значительными пере­ борами породы, превышающими 25% проектного сечения ство­ ла, достигала 6,5—7 м. Взрывание зарядов в скважинах с пред­ варительным образованием компенсационной щели по контуру поперечного сечения ствола несколько уменьшало радиус ворон­ ки устья и вывалы со стенок ствола, но не в полной мере.

15. СТРОИТЕЛЬСТВО с т в о л о в в г о ро д с к и х

УСЛОВИЯХ

15.1. ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА СТВОЛОВ В ГОРОДСКИХ УСЛОВИЯХ

Ежегодно в крупных городах для строительства и эксплуа­ тации подземных инженерных коммуникаций проходят до 600 стволов глубиной от 5 до 60.м суммарной протяженностью около 6000 м.

Стволы проходят для монтажа проходческих щитов и комп­ лексов, вывода их на трассу возводимых тоннелей, демонтажа оборудования по окончании строительства, для опускания раз­ личных материалов я подъема породы, а также для устройств ва по трассе тоннеля различных камер и колодцев.

В зависимости от назначения стволы для коллекторных тон­ нелей делятся: на монтажные, в которых производятся монтаж проходческих щитов и комплексов, опускание элементов крепи, различных материалов и выдача породы, спуск и подъем людей; демонтажные, служащие для производства демонтажа и выдачи на поверхность проходческих щитов и комплексов и необходи­

служащие в дальнейшем для целей эксплуатации тоннеля как рабочие камеры.

В отличие от шахтных стволов в угольной и горнорудной промышленности, стволы, проходимые в городском и промыш­ ленном подземном строительстве, имеют специфические особен­ ности, а именно:

1)сравнительно небольшая глубина;

2)проходка стволов в слабых или неустойчивых повторяю­

на промышленных объектах, показал, что однородные породные условия при проходке стволов встречаются только при малой их глубине. При'глубине стволов начиная уже с 10 м проходка чаще всего осуществляется в разнохарактерных горно-геологи­ ческих условиях. Они представляют собой перемеживающиеся слои мощностью 2—8 м от песчаных и супесчаных до суглини­ стых и плотных глинистых пород, встречаются и коренные породы;