книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство горизонтальных и наклонных выработок
.pdfразработка подсводовой части камеры 1, 2, устройство кре пи свода 3, затем разработка основного массива породы (ядра) 4—7 и закрепление стен камеры 4—7 (рис. 4.2,а);
создание прорези по периметру камеры 1 с закреплением стен 2 и свода камеры 3, 4 из этой прорези, затем разработка основного массива породы (ядра) 5—8 под защитой установлен ной крепи (рис. 4.2,6).
Цифры на рис. 4.2 указывают на очередность выполнения горностроительных работ, каждая из них включает в себя ряд этапов.
Как правило, первое решение применяют при строительстве подземных сооружений, располагаемых в сравнительно креп
ких породах, а второе —в породах средней крепости и |
мягких |
||
или же при значительных пролетах камер. |
|
||
Первое решение |
реализуется в так |
называемом уступном |
|
способе разработки |
породы и способе |
опертого свода, |
второе |
решение — в способе опорного ядра. Имеются также отдельные модификации этих решений.
Вскрытие подземного сооружения удобнее всего производить с обеих торцовых сторон с тем, чтобы организовать работы вдоль оси камеры встречными забоями. Однако это не всегда удается, приходится проходить вспомогательные подходные вы работки и примыкать их в различных местах сооружения к тор цам или к средней части по длине камеры.
Подходные выработки к подземным сооружениям камерного типа по своему назначению делят на постоянные (эксплуатаци онные) и временные (строительные). При решении вопросов выбора типа и числа подходов следует иметь в виду, что каж дое сооружение имеет определенное число подходов, обеспечи вающих нормальную эксплуатацию этого сооружения. Для ус ловий строительства в первую очередь проверяется, можно ли ограничиться только этими выработками, т. е. использовать эксплуатационные подходы в качестве строительных.
Необходимость проведения дополнительных строительных подходов может возникнуть, если число эксплуатационных под ходов или продолжительность их проведения не обеспечивают заданного срока окончания строительства камеры, если местопримыкания подходов к подземному сооружению не позволяет организовать разработку и вывоз породы из всех участков ка меры или если размеры постоянных подходных выработок не достаточны для пропуска по ним строительного оборудования.. В принципе устройство дополнительных строительных подходов, требует технико-экономического обоснования.
При разработке камерных сооружений число подходов, име ющих самостоятельный выход на поверхность, должно быть не* менее двух. Это правило диктуется требованиями обеспечения безопасности подземных работ. Один из подходов должен при мыкать к нижней части камеры, а второй — к верхней или сред ней части. Три подхода и более могут быть применены при не обходимости форсировать сроки строительства подземного со оружения и когда длины третьего и последующих подходов соизмеримы с первыми двумя, а объем разрабатываемой в ка мере и вывозимой по каждому строительному подходу породы составляет не менее 20 тыс. м3.
Подходные выработки к подземному сооружению выполняют в виде горизонтальных или слабонаклонных тоннелей, верти кальных или наклонных стволов; возможно также сочетаниетоннелей и стволов. Горизонтальные тоннели, наиболее дешевые- и удобные для проезда крупногабаритного оборудования, реко мендуется применять в горной местности, когда боковая врез ка позволяет сократить длину подхода.
Подходы в виде вертикальных или наклонных стволов сле дует устраивать лишь там, где применение тоннелей по ряду причин нецелесообразно. Соотношение трудоемкости проведе ния стволов и тоннелей составляет 1:5—1:4, т.е. выгоднее пройти тоннель длиной 100 м, чем ствол глубиной 20—25 м. Кроме того, применение шахтных подходов ограничивает воз можность механизации производственных процессов. Для ис пользования при разработке подземного сооружения экскавато ров и автосамосвалов требуется проводить стволы очень боль шого сечения, также затрачивается много времени на монтаж:: крупного оборудования, спущенного в разобранном виде постволу.
Число, типы, размеры и расположение подходов устанавлива ют в каждом отдельном случае на основании выбора вариан тов в соответствии со схемой компоновки разрабатываемых под земных сооружений, топографическими и инженерно-геологиче скими условиями. На рис. 4.3 показан пример применения раз личных типов подходов при строительстве крупного подземного1 сооружения камерного типа.
LPHC. |
4.3. |
Схема |
подход |
|
ных |
выработок |
при |
||
•строительстве камеры: |
||||
1 — камерная |
выработ |
|||
ка; |
2 — эксплуатацион |
|||
ная |
шахта; 3, |
4 — под |
||
ходные |
строительные |
|||
тоннели; |
5 — эксплуата |
|||
ционный |
грузовой |
тон- |
||
лель |
|
|
|
|
JJT — |
JÏÏ |
и |
и |
шb» |
и |
*I
У? 7 7 7 7 7 /7*77777 7 7 7 7 77Т7 7> x'у7 7/7/ )/ / / / / .
т |
6-6 |
|
|
y-/zzzA Ь^////////; 2///МУ |
|
у/Л |
-1I— 4I - |
Н - |
НÓà |
Как следует из рис. 4.2, подземные сооружения камерного типа в поперечном сечении условно можно подразделить на две •основные части:
на |
подсводовая часть (1—3 на рис. 4.2, а) или прорезь (1—4 |
рис. 4.2,6); |
|
.на |
основной массив породы — ядро (4—7 на рис. 4.2, а и 5—8 |
рис. 4.2,6). |
При разработке подсводовой части (или прорези) механиза ция подземных работ при наличии горизонтальных подходов
..в принципе не отличается от применяемой при проведении круп- -ных тоннелей. Это .не относится к случаям, когда подсводовая часть (/—2 на рис. 4.2, а и 3 на рис. 4.2,6) по своим размерам превышает обычные тоннельные сооружения, т. е. ширина его по почве составляет 15—20 м, а высота 7—10 м. В этих услови ях и когда горизонтальный тоннельный подход выведен на от метку подошвы подсводовой части камеры, комплексная меха низация подземных работ при разработке подсводовой части имеет свою специфику и может обеспечить высокую интенсив ность производственных процессов.
В табл. 4.1 приведено серийно выпускаемое оборудование, которое может быть использовано для комплексной механиза ции проведения подсводовой части камерных выработок.
Для определения потребного числа бурильных машин (на пример, типа БГА на манипуляторах) на буровых установках можно исходить из условия, что одна машина должна обслужи вать забой площадью поперечного сечения 10—15 м2. Для фор мирования погрузочно-транспортных работ целесообразно при-
Тип
ком п
лек са
О бл асть прим енен ия |
|
|
п р оход ч еск ого |
к ом |
|
плекса |
б у р ов ое |
п огр узоч н ое |
1 |
При |
проведении 2—3 самоходные |
уста Две машины непрерывно |
||||||||||
|
подсводовой |
части новки типа СБУ-2к |
(на го |
действия |
типа |
||||||||
|
камеры |
площадью 2 машины каждая) |
или ПНБ-ЗД |
|
|
|
|||||||
|
поперечного |
сече буровые |
каретки |
на |
|
|
|
|
|||||
|
ния не более 60 м2 пневмоходу типа ЗБК-5Д |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
(на 3 машины каждая) |
|
|
|
|
||||
2 |
При |
проведении 2—3 самоходные |
уста Экскаватор |
типа |
|
||||||||
|
подсводовой |
части новки типа СБУ-4 |
(или ЭО-5114 (ковш емкостью |
||||||||||
|
камеры |
площадью буровые |
каретки |
на 1,25 |
м3) |
(2 |
или |
типа |
|||||
|
поперечного |
сече пневмоходу |
|
типа ЭО-2501 |
м3) |
или |
|||||||
|
ния 60—100 м2 |
ЭБК-5Д, |
ББК-4м |
на 2 машины |
непрерывного |
||||||||
|
|
|
|
|
4 |
машины) или 2 мо действия типа ПНБ-4д |
|||||||
|
|
|
|
|
дульные |
буровые |
рамы |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
на |
4—5 |
машин каждая |
|
|
|
|
||
3 |
При |
|
|
(на манипуляторах) |
|
|
|
|
|
||||
проведении 2 модульные буровые ра Экскаватор типа ЭО-2501 |
|||||||||||||
|
подсводовой |
части мы |
на 6—8 машин |
каж |
|
|
|
|
|||||
|
камеры |
площадью дая |
(на манипуляторах) |
|
|
|
|
||||||
|
поперечного |
сече |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
ния |
более 100 м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4 |
При |
проведении Установки типа |
КБУ-50 Экскаватор типа ЭО-2501 } |
||||||||||
|
уступов |
высотой (или |
типа |
КБУ-80, или типа ЭКГ-3,2 |
(ковш |
||||||||
|
до |
10 м |
|
2ПБУ-80, 1СБУ-125) |
или емкостью 3,2 |
м3) |
|
||||||
|
|
|
|
|
станки* НКР-Ю0М |
|
|
|
|
|
|||
|
* Ч исл о |
у ста н а в л и в а ется |
расчетны м |
п утем . |
|
|
|
|
|
|
менять погрузчики с ковшом объемом более 2 м3 и автосамосва лы грузоподъемностью более 25 т (по аналогии с лучшими за рубежными примерами).
Комплексная механизация подземных работ при разработке отдельных ярусов основного массива породы отличается от при веденной выше главным образом буровым оборудованием. Вме сто буровых кареток и рам с горизонтальным бурением в этом случае применяют установки и станки для вертикального буре ния скважин, причем взрывание зарядов в скважинах произво дят, как правило, при наличии у откоса уступа неубранной (частично или полностью) породы после взрыва зарядов в пре дыдущем цикле. Такое решение уменьшает воздействие взрыва на сооружение.
об о р у д о в а н и е
тр ан сп ор тн ое*
На и б о л ь ш а я
пр о и зв о д и
тел ьн ость
ком п л ек са,
мэ/м е с
На и б о л ь ш а я
пр о и зв о д и
тел ьность о д
ного |
п р о х о д |
чика |
в за б о е , |
ма/с м е н у
Самоходные вагоны тина 1 бульдозер |
типа |
Д-492, |
6 |
10 |
||||
4ВС-10, ВПК-Ю, 5ВС-15, Д-271, |
1 |
автопогрузчик |
|
|
||||
ВСДЭ-20М |
(грузоподъ типа |
4008 |
или |
4045, |
|
|
||
емность 10—20 т) |
или 1 монтажный гидроподъ |
|
|
|||||
автосамосвалы |
емник |
типа |
МШТС-2тп, |
|
|
|||
МОАЗ-6411 |
(грузоподъ СП-8А |
|
|
|
|
|
||
емность 20 |
т, челночное |
|
|
|
|
|
|
|
движение |
|
типа 1 автокран СМК-7, ПК- |
|
14 |
||||
Автосамосвалы |
10 |
|||||||
МОАЗ-6401 или |
6411 5М, 2 |
бульдозера |
типа |
|
|
|||
(грузоподъемность 20 т) Д-498, Д-271, 2 монтаж |
|
|
||||||
|
|
ных гидроподъемника ти |
|
|
||||
|
|
па МШТС-2тп, СП-8А |
|
|
||||
|
|
или |
2 |
автопогрузчика |
|
|
||
|
|
типа |
4045, |
1 автокран |
|
|
||
|
|
СМК-7, ПК-5М |
|
|
|
|||
Автосамосвалы |
Два |
бульдозера |
Д-498, |
12 |
16 |
|||
МОАЗ-6401 или 6411 или Д-271, |
два |
монтажных |
|
|
||||
БелАЗ-540 |
(грузоподъ гидроподъемника |
|
|
|
||||
емность 27 т) |
МШТС-2тп, |
СП-18А, |
|
|
||||
|
|
1 автокран СМК-7, |
|
|
|
|||
Автосамосвалы |
ПК-5М |
|
|
Д-498, |
16 |
30 |
||
типа Дна |
бульдозера |
|||||||
МОАЗ-6401 |
или 6411 или Д-271, |
дна |
монтажных |
|
|
|||
БелАЗ-540 |
|
гидроподъемника |
|
|
|
|||
|
|
МШТС-2тм, СП-18А, |
|
|
||||
|
|
1 автокран |
СМК-7 |
|
|
Г л а -в а 9
РАЗРАБОТКА СЕЧЕНИЯ КАМЕРЫ В КРЕПКИХ ПОРОДАХ
9.1. РАЗРАБОТКА ПОДСВОДОВОЙ ЧАСТИ КАМЕРЫ |
|
|||
На рис. 4.4 показано, что верхняя часть камер |
разрабаты |
|||
вается в два этапа |
(1,2). Разработка может быть осуществлена |
|||
на полное сечение и в один этап. Существующими |
норматив |
|||
ными документами |
(СНиП III—45—76, |
п. 2.100) |
проведение |
|
подсводовой части |
подземного |
сооружения пролетом до 20 м |
||
в устойчивых крепких скальных |
породах |
(коэффициент крепо- |
f a |
B ^ |
Рис. 4.4. Схема разработки |
||
подсводовой части |
под |
|||
|
|
земного |
сооружения |
на |
|
|
полное сечение: |
|
а — проведение подсводово го пространства сплошным забоем; б — проведение подсводового пространства с опережением на 1 заходку (цифрами показана по следовательность выполне ния работ)
сти по шкале М. М. Протодьяконова / > 8) рекомендуется вы полнять, как правило, на полное сечение с последующим возве дением постоянной крепи (обделки) свода.
Размеры верхней подсводовой части сечения камеры долж ны обеспечить беспрепятственную работу не только погрузочно го и транспортного оборудования, но и пропуск транспорта и вентиляционных труб под опалубочными агрегатами. Посколь ку нижние уступы разрабатывают значительно быстрее, чем верхнюю часть камеры, высота последней обычно назначается минимальной в зависимости от размеров указанного оборудова ния (6—9 м).
Условиями осуществления разработки подсводовой части камеры на полное сечение являются не только наличие крепких пород, а также наличие горизонтального или слабо наклонного подходного тоннеля, выведенного на подошву подсводовой части, и надлежащая длина подземного сооружения (порядка 100 м и более). Это вызвано тем, что при вертикальных подхо дах или в коротких камерах нет возможности организовать про
ведение с использованием |
комплексной |
механизации (см. |
табл. 4.1), обеспечивающей высокую скорость работ. |
||
На рис. 4.4, а показана принципиальная |
схема проведения |
|
подсводовой части подземного |
сооружения |
на полное сечение. |
Подходной тоннель 1 был пройден по подсводовой части на длину 40 м (/'), затем было сделано расширение (7"), после чего проведение осуществлялось на полное сечение 2 и бетони ровался железобетонный свод 3.
На сравнительно коротких нарушенных или ослабленных участках, с тем чтобы не менять принятую технологическую схему проведения подсводовой части на полное сечение, можно рекомендовать способ, показанный на рис. 4.4,6 с опережением на одну-две заходки. По этому способу (применительно к ка мере затворов второго строительного тоннеля Нурекской ГЭС) работы выполняют в следующем порядке:
первоначально на длину 9 м проводят центральную часть шириной 13—15 м (1) и добавляют боковые части до проект ного пролета (/');
бетонируют свод на полный пролет длиной 6 м. Участок длиной 3 м, примыкающий к забою, оставляют незабетонированным, что позволяет обуривать забой для следующей заход ки 3 м. В дальнейшем цикл повторяют.
При такой технологии можно не бетонировать свод практи чески вплотную к забою, а для ускорения работ применить ком бинированную анкерно-набрызгбетонную крепь, очередность возведения которой 'будет отличаться от обычно практикуемой. Сразу же после взрыва зарядов в забое и оборке кровли до начала погрузки породы на поверхность выработки следует наносить покрытие из набрызгбетона толщиной до 5 см. После погрузки породы через это покрытие пробуривают шпуры, уста
навливают анкеры и при необходимости |
навешивают сетку. |
|||||
Этот процесс |
совмещается по |
времени |
с бурением |
шпуров |
||
в |
забое. Далее |
с отставанием |
примерно |
10 м, т. е. |
через |
2— |
3 |
сут после нанесения первого |
слоя, наносят второй |
слой |
на |
брызгбетона, доводя общую толщину покрытия до расчетного значения (10—15 см).
На коротких участках в сильно нарушенных породах также с целью избежать поэтапного раскрытия подсводовой части камеры возможно осуществлять проведение сплошным сечением с применением опережающих анкеров и металлических арок. Для этого по контуру камеры бурят горизонтальные шпуры, заполня ют их цементно-песчаным раствором и вставляют в них анкеры из арматуры периодического профиля. Концы анкеров привари вают к металлической арочной крепи, устанавливаемой вплот ную к забою. Подвигание забоя после взрыва осуществляется под прикрытием опережающей крепи, причем концы анкеров заделаны в массиве.
В последнее время в Японии и некоторых других странах взамен опережающих анкеров применяют специальные полые обсадные трубы с кольцевыми твердосплавными коронками на конце. Эти трубы используют вместо буровых штанг, которы
ми обуривают периметр выработки, и оставляют в скважинах для предохранения кровли при очередной заходке вперед,
В том случае, если пролет подсводовой части камеры пре* вышает 20 м, то необходимость и возможность ее разработки на полное сечение должны быть обоснованы в проекте произ
водства работ. |
Ш-45-76 (п. 2.100) проведе |
Согласно действующему СНиП |
|
ние и бетонирование подсводовой |
части камеры пролетом бо |
лее 20 м в устойчивых скальных породах и независимо от про лета в скальных породах средней устойчивости (коэффициент крепости по шкале М. М. Протодьяконова /= 4-=-8) рекомен дуется выполнять, как правило, с опережением центральной части сечения. При этом в первую очередь центральная часть сечения должна быть пройдена на полную длину подземного сооружения или (что реже) лишь несколько опережать базо вые части сечения.
На рис. 4.5 показаны характерные примеры разработки под сводовой части подземного сооружения с опережением цент ральной части сечения. На рис. 4.5, а центральная часть сечения шириной 0,5 общего пролета пройдена на всю длину камеры, после чего расширена подсводовая часть путем одновременной разработки боковых частей 2 и возведен железобетонный свод. Порода вывозилась через транспортный тоннель 1.
Несколько иная схема разработки боковых частей показана на рис. 4.5,6. Здесь после сквозного проведения передовой вы работки 1 осуществляется поочередная разработка левой и пра вой частей 2 и 3. Пока производится погрузка взорванной поро ды у одной из боковых частей, ведется бурение шпуров в дру
гой части и наоборот. Такой способ |
позволяет |
обеспечить |
непрерывность в производстве буровзрывных и |
погрузочных |
|
работ и ускоряет разработку породы. |
На рис. 4.5, в верхняя |
центральная часть 1 имеет высоту 7 м, как и в подходном тон неле. Выдача породы из боковых частей 2 и 3 по этому тоннелю осуществляется по наклонному въезду (пандусу 4), разработка которого выполняется в последнюю очередь.
На рис. 4,4,6 показана принципиальная схема проведения подсводовой части с опережением центрального участка на две заходки. Боковые части разрабатывают поочередно (по типу, показанному на рис. 4.5,6). Подобная схема применима для коротких камер или при вертикальных подходах, когда нецеле сообразно организовывать работы с применением сложной ком плексной механизации.
Для того, чтобы начать разработку боковых частей по всем этим схемам, необходимо обеспечить соответствующее рабочее пространство, позволяющее разместить буровое оборудование.
На рис. 4.5, г показана одна из возможных схем создания такого пространства.
Рис. 4.5. Примеры разработки подсводовой части подземных сооружений с опережением центральной части сечения (цифрами показана очередность выполнения работ)
В камерах длиной более 100 м при наличии центральной пе редовой выработки, пройденной на всю длину, имеется возмож ность организовать расширение подсводовой части из несколь ких участков (через 50—80 м).
В процессе разработки подсводовой части |
осуществляется |
||
установка крепи |
(преимущественно анкерной |
и |
набрызгбетон- |
ной)— вначале |
в центральной части, а затем |
в |
боковых — по |
мере их проведения. |
менее 50 м) от |
||
С определенным отставанием (обычно не |
|||
забоя возводят |
постоянную железобетонную крепь (обделки) |
свода. При коротких камерах бетонирование свода осуществля ется после окончания проведения подсводовой части подзем ного сооружения на всю его длину.
Параллельно с разработкой подсводовой части камеры осу ществляется бурение ряда скважин гладкого откола вдоль стен для предварительного щелеобразования перед началом разра ботки первого уступа основного массива камеры. К разработке нижних уступов и сооружению конструкции стен камеры при ступают по окончании возведения постоянной крепи (обделки) свода.
9.2.РАЗРАБОТКА ОСНОВНОГО МАССИВА (ЯДРА) КАМЕРЫ
Всоответствии со СНиП Ш-45—76 (и. 2.101) разработку яд ра камеры, в которой проектом предусмотрено устройство по стоянной крепи (обделки), следует осуществлять в направлении сверху вниз:
в устойчивых скальных породах — уступами высотой до Юм; в скальных породах средней устойчивости — уступами высо
той до 5 м.
Б "Б \ Я - я
?Рис. 4.6. (Схема разработки ядра камеры в крепких породах уступами (циф*
.рами показана очередность выполнения работ)