2.2.3 Выбор бурового оборудования.

Для бурения шпуров в забое выработки применяются электросвёрла, пневматические перфо-раторы (ручные, телескопные и колонковые), а также бурильные машины БГА-1 и БУ-1. Для установки их в забое используются самоходные бурильные установки, буровые рамы и буровые подмости. После сравнительно несложного анализа условий проходки участка тоннеля способом нижнего уступа, параметров и объёмов БВР, а также параметров и возможностей бурового оборудования можно сделать вывод:

Рационально использовать на проходке опережающей калотты самоходные буровые установки на гусеничном ходу СБУ-2К в количестве двух штук. СБУ-2К оборудована двумя бурильными машинами типа БГА-1 и одной рабочей площадкой и имеет возможность обуривать забой высотой до 6 м и шириной до 8 м с одной позиции. Для бурения скважин уступа глубиной 5,2 м и диаметром 48 мм следует использовать буровой станок ГП-1.

Характеристики бурильной головки БГА-1:

Показатель	БГА-1
Тип действия	Ударно-вращательный
Привод	Пневматический
Частота вращения инструмента, мин-1	80 - 100
Крутящий момент, Н*м	196 – 235
Энергия единичного удара, Дж	83,3
Частота ударов, мин-1	26

Характеристики бурильной установки СБУ-2К:

Показатель	СБУ-2К
Число бурильных машин	2
Число рабочих площадок	1
Высота обуриваемого забоя, м	5,8
Ширина обуриваемого забоя, м	6,2
Глубина бурения, м	4
Максимальное усилие подачи, кН	11,8
Расход воздуха, м3/мин	20 - 24
Расход промывочной жидкости, л/мин, при давлении 0,5 – 0,6 МПа	20 - 24
Размеры (длина, ширина, высота), мм	1000024002750
Масса, т	14,8
Установленная мощность, кВт	18
Тип ходовой части	Гусеничный

Характеристики бурового станка ГП-1:

Показатель	ГП-1
Диаметр скважины, мм	66 - 36
Глубина бурения, м	100
Потребляемая мощность, кВт	4,5
Расход сжатого воздуха, м3/мин	-
Размеры (длина, ширина, высота), мм	20006001100
Масса, т	0,50

Число буровых станков ГП-1 определяется из условия равенства времени бурения скважин и уборки и породы при заданной длине заходки.

2.2.4 Временное крепление выработки (конструкция, расчётные параметры,

технология установки).

В зависимости от крепости и состояния грунтов проходку выполняют с временным креплением выработки или оставляют её незакреплённой. Временную крепь (из дерева, стали или железобетона) применяют с целью предотвращения деформаций контура выработки и связанного с ними развития горного давления. Поэтому крепь должна иметь достаточную жесткость, устанавливать её нужно как можно скорее после обнажения грунта с плотным примыканием к нему. Период пребывания выработки на временной крепи следует, как правило, уменьшать до минимума, так как только постоянная обделка с заполнением зазора за ней нагнетанием цементно-песчаного раствора обеспечивает стабилизацию напряжённого состояния горного массива вокруг тоннеля. Если при проходке тоннелей в неустойчивых грунтах наиболее широко применяются лишь два вида крепи – веерная деревянная и арочная металлическая, то в устойчивых грунтах разнообразие используемых видов крепи значительно больше.

Наибольшее распространение получила анкерная и набрызгбетонная крепь как в виде самостоятельных конструкций, так и в различных сочетаниях друг с другом. Преимущество такой крепи – включение её в обделку составной частью или отдельным элементом.

Выбор вида временной крепи обуславливается следующими факторами:

• назначением, размерами и формой выработки;

• физико-механическими свойствами грунтов, обуславливающими устойчивость выработки, величину и характер проявления горного давления. Показатель устойчивости является определяющим исходным фактором при выборе конструкции крепи и паспорта крепления выработки;

• сроком работы временной крепи;

• взаимным расположением выработок;

• экономической целесообразностью.

В качестве временной крепи для участка тоннеля в песчанике сильно трещиноватом крепостью f=5 следует использовать анкерную крепь в сочетании с набрызгбетонной. Анкерная крепь является крепью принципиально нового типа, так как она не только поддерживает кровлю сверху, но и превращает её в конструктивный элемент, способный выдержать значительные нагрузки. Наряду с указанными достоинствами анкерная крепь обладает по сравнению с другими видами крепи следующими преимуществами:

• некоторое увеличение производительности машин и механизмов, работающих в совершенно свободной выработке;

• возможность механизации крепёжных работ с уменьшением затрат времени и увеличением скорости проходки;

• сокращение расходов на перевозку крепёжных материалов;

• устранение опасности повреждении крепи при взрывании;

• уменьшение сопротивления выработки движению воздуха и улучшение проветривания выработки.

По характеру восприятия и передачи нагрузок анкеры подразделяются на две группы: закреплённые в породе и омоноличенные по всей длине. Для заданной выработки будут использоваться клинощелевые анкера из первой группы, этот тип анкеров наиболее прост по конструкции и надёжен в эксплуатации, его изготовление просто, дёшево и может быть организовано в условиях строительства.

Параметры анкерной крепи:

К основным параметрам анкерной крепи относят длину анкера, предельное расстояние между анкерами, расчётную нагрузку на анкер и диаметр стержня анкера.

1. Общая длина анкера, м,

, где

– расчётная длина анкера (L = 10,6 м – ширина выработки, К_т = 1,5 – коэффициент учёта трещиноватости массива, f = 5 – коэффициент крепости);

l_з = 0,2 м – длина замковой части;

l_к = 0,1 м – длина концевой части;

2. Предельное расстояние между анкерами, м,

, где N = 60 кН – расчётная прочность закрепления в грунте;

С целью исключения возможности вывала грунта должно быть выполнено условие , в сильнотрещиноватых условиях .

3. Расчётная нагрузка на анкер

4. Диаметр стержня анкера, см

, где

R_a = 210 МПа – расчётное сопротивление стержня из стали горячекатаной круглой класса A-I;

Так как опорные шайбы под гайками имеют небольшие размеры (20020010), то в промежутке между анкерами происходит разрыхление грунта, иногда приводящее к выпадению отдельных камней. Для ограничения развития этого процесса и обеспечения безопасности работ поверхность кровли следует затянуть стальной сеткой из проволоки  2 – 6 мм и размерами ячеек 100100 мм, которую необходимо зажать опорными шайбами. Для повышения прочностных и изолирующих характеристик крепи необходимо нанести слой набрызгбетона. Толщину набрызгбетонного покрытия принимаем

равной 15 см.

Таким образом технология возведения данной комбинированной крепи следующая:

Наносят первый слой набрызгбетона, которым производится некоторое выравнивание поверхности выработки. После твердения первого слоя бурят шпуры, в которые устанавливают анкеры. На выступающие из шпуров концы анкеров навешивают металлическую сетку, а затем повторно наносят слой набрызгбетона до полного закрытия сетки.

Анкеры в сводчатой выработке следует располагать по радиальным направлениям, а расстояние между рядами необходимо увязать с продвижением забоя W, чтобы в каждом проходческом цикле нужно было устанавливать одинаковое число анкеров, с = 0,5W = 900 мм.

Оборудование для нанесения набрызгбетона состоит из смесителей (С-868), дозирующих устройств, машины для нанесения набрызгбетона (БМ-68 или БМ-70), устройства для механизации нанесения смеси и безопасности ведения работ (передвижная тележка).