2527

Г л а в а 5

ПОГРУЗКА ПОРОДЫ. ПОДЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ

5.1. МЕХАНИЗАЦИЯ ПОГРУЗОЧНЫХ РАБОТ В ЗАБОЕ

Одной из наиболее ответственных и трудоемких операций при проведении тоннелей является погрузка отбитой породы и её удаление из забоя. Погрузка породы как по трудоемкости, так и по продолжительности занимает в процессе проходки до 40 %. Большая трудоемкость погрузки вызывает необходимость ее механизации, т.к. затруднительно переместить огромную массу разрушенной породы (до 300 м3 и более) от забоя вручную. Поэтому в тоннелях применяют специальные породопогрузочные машины и экскаваторы.

Основным средством погрузки являются породопогрузочные машины непрерывного или периодического действия на гусеничном или рельсовом ходу (рис.5.1).

Погрузочные машины периодического действия – это машины, имеющие в качестве исполнительного органа ковш. В нашей стране они имеют индекс ППН и применяются в основном при проходке штолен и тоннелей метрополитенов. Машины типа ППН выпускают в основном на рельсовом ходу. Они имеют ковши вместимостью 0,25 0,6 м3 и техническую производительность погрузки 0,8 2,5 м3/мин. Недостатком всех погрузочных машин ковшового типа на рельсовом ходу является ограниченный фронт погрузки, поэтому их применять в выработках шириной более 5 6 м нецелесообразно. Другим основным недостатком ковшовых погрузочных машин является периодический (цикличный) характер работы. На черпание породы затрачивается не более10 15 % машинного времени, а остальное время идет на передвижение машины от забоя и к забою, разгрузку ковша и его обратное движение к породе. Поэтому эти машины применяют при работе в выработках малого сечения с небольшим объе-

250

странение такие погрузчики получили в горно-рудной промышленности и в зарубежном тоннелестроении.

В забоях тоннелей высотой более 6 м и шириной более 10 м применяют подземные экскаваторы типа прямой лопаты с электрическим приводом (ЭП-1, Э-7515 и др.). Они отличаются по конструкции от экскаваторов, работающих на земной поверхности, наличием укороченной стрелы и уменьшенным радиусом поворота, а также меньшей длиной ходовой части. Подземные экскаваторы обладают высокой производительностью (до 100 150 м3/ч) и маневренностью, надежны в эксплуатации (рис. 5.2). Но их применение в транспортных тоннелях несколько сдерживается ввиду громоздкости и большой металлоемкости (35 60 т на 1 м3 вместимости ковша).

252

5.2. ПОДЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ

В практике тоннелестроения для транспортировки разработанной породы от забоя применяют рельсовый транспорт в вагонах различной вместимости и безрельсовый транспорт в автосамосвалах и самоходных вагонах на пневмоколесном ходу, в отдельных случаях – конвейерный транспорт. Выбор вида транспорта обусловлен конкретными условиями: размерами тоннеля, его длиной, уклоном, типом применяемого проходческого оборудования.

Опыт строительства тоннелей во многих странах и экономическое сравнение показали, что рельсовый транспорт наиболее целесообразен при расстоянии откатки породы от забоя свыше 2 3 км и уклоне до 30 ‰, безрельсовый – при расстоянии меньше 2 км и уклоне до 120 ‰, конвейерный – при расстоянии более 3 км и уклоне до 180 ‰, а также при механизированной проходке тоннелепроходческими машинами.

Рельсовый транспорт обычно применяют при сооружении тоннелей значительной протяженности, при возникновении трудностей с проветриванием забоя, а также при проходке нешироких тоннелей, штолен и других выработок малого сечения. При этом явно проявляются преимущества рельсового транспорта перед другими видами: сравнительная дешевизна и малые капитальные затраты; простота конструкции и большая износоустойчивость вагонов; малые затраты на обмен вагонов у забоя; возможность применения в выработках небольшой ширины. Основными недостатками рельсового транспорта, которые особенно сказываются при сооружении тоннелей небольшой длины, являются: довольно высокие эксплуатационные расходы и затраты труда на содержание и перестилку рельсовых путей и пунктов обмена вагонов, навеску троллейного провода для эксплуатации электровозов, содержание электровозов.

Породу и материалы перевозят в вагонетках вместимостью от 1 до 10 м3 по рельсовому пути узкой колеи. Применяют следующие типы вагонеток: ВГ – с глухим неопрокидным кузовом (рис. 5.3, в) и разгрузкой на специальном опрокидном устройстве (рис. 5.4); ВО – с глухим опрокидным кузовом (рис. 5.3, а);

253

Рис. 5.3. Основные виды вагонеток: а – с глухим опрокидным кузовом типа ВО; б – саморазгружающиеся с откидным бортом типа ВБ: 1 – откидной борт; 2 – кузов; в – с глухим неопрокидным кузовом; 1 – кузов; 2 – ходовая часть

Рис. 5.4. Круговой опрокидыватель: 1 – упоры; 2 – цилиндрический барабан; 3 – бункер

Рис. 5.5. Вагон ВПК-7: 1 – кузов; 2 – ходовая часть; 3 – рычаг подъема кузова; 4 – гидродомкрат

254

ВБ – саморазгружающиеся с откидным бортом (рис. 5.3,б); ВПК

– саморазгружающиеся с донным конвейером (рис. 5.5). Вагоны ВПК вместимостью 7 и 10 м3, получившие широкое распространение в последнее время, могут объединяться в бункерные поезда. По дну кузова этих вагонов расположен скребковый конвейер, который при погрузке породы с торца вагона равномерно распределяет породную массу по всему кузову. При объединении вагонов в состав конвейеры перегружают породу из вагона в вагон, пока не загрузится весь состав. Кузов вагона поднимается с надвигом на другой вагон с помощью пневмодвигателя и гидродомкратов. Разгрузка производится аналогично – с торца крайнего вагона за 2 3 мин.

Вагоны откатывают специальными подземными локомотивами: электровозами, тепловозами, дизелевозами. В нашей стране в основном применяются контактные и аккумуляторные электровозы со сцепным весом 50 280 кН. Контактные электровозы типа К и КР питаются постоянным током напряжением 250 В, напряжение тока аккумуляторных электровозов типа АРВ, АРП, АМ – 80 В. Контактный провод подвешивают на высоте не менее 2,2 м от головки рельса.

Для рельсового пути применяют рельсы длиной 8 12,5 м типа Р-24, Р-33 и Р-38 (число – масса 1 м рельса в кг), закрепляемые на деревянных или металлических шпалах. Ширина колеи принята 600, 750 и 900 мм.

У забоя наращивают рельсовый путь при помощи выдвижных звеньев, смонтированных на металлических шпалах (рис. 5.6). По мере продвижения забоя выдвижные звенья переносят вперед, а на их место настилают постоянный путь. Для обмена вагонеток у забоя устанавливают стрелочные переводы, разминовки и перестановщики (рис. 5.7). Скорость движения рельсового транспорта в тоннелях не должна превышать 10 км/ч.

Все большее распространение при строительстве тоннелей больших сечений получает безрельсовый транспорт – автосамосвалы. При этом виде транспорта обеспечивается большая мобильность и маневренность транспортных средств, высокая производительность и простота организации работ, не требуется устройство рельсовых путей и перегрузочных устройств. Можно без

255

дополнительных затрат осуществлять доставку в забой оборудования, материалов и ВВ, механизировать производство монтажных, такелажных и ремонтных работ. К недостаткам использования автотранспорта следует отнести высокую стоимость и сложность машин, трудности эксплуатации по сравнению с рельсовым и конвейерным транспортом, значительный износ шин, повышенную концентрацию вредных газов в выработках.

При сооружении тоннелей применяют общестроительные самосвалы МАЗ-508, МАЗ-5549, КрАЗ-256, КамАЗ-5511, оборудованные фильтрами для очистки выхлопных газов, а также авто- самосвалы-думперы с кузовом до 6 м3 и с полноповоротным управлением.За последние годы в практику строительства начали внедрять специальные подземные автосамосвалы МоАЗ-6401 и МоАЗ-7405с кузовамивместимостью 11и12,5м3,оснащенные катализаторами для очистки газов. Габариты этихсамосвалов позволяютихиспользоватьввыработкахсреднегоибольшогосечения.

Для транспортировки на небольшие расстояния, особенно при работе в калоттах и камерах, эффективно применять самоходные вагоны на пневмоколесном ходу с автономным или кабельным электроприводом. Отечественная промышленность выпускает самоходные вагоны типа ВС с донным скребковым конвейером, электрическим приводом с питанием по гибкому кабелю длиной до 400 м, который наматывается на специальный кабельный барабан. Вместимость вагонов составляет от 5 до 15 м3.

Скорости движения самосвалов в тоннеле составляют обычно 12 20 км/ч. Для обеспечения достаточных скоростей движения, снижения износа шин и других поломок на почве тоннеля устраивают дорожное покрытие из бетона толщиной 15 20 см или из слоя щебня толщиной до 30 см, пропитанного битумом. Такое покрытие обеспечивает движение самосвалов со скоростью до 30 40 км/ч при нагрузке до 120 кН на один скат. По бокам проезжей части дороги располагают колесоотбойные брусья. Для разворота автосамосвалов в нешироких тоннелях (при ширине тоннеля менее 1,8 длины машины) устраивают ниши размером 5 3,5 м или укладывают металлическую плиту, подвигаемую лебедкой, либо поворотный круг на расстоянии 20 50 м от забоя.

257