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

Таким образом, формула (14) для определения числа шпуров при сооружении выработок большого сечения примет вид

Ы2(0,34у1 + 0,66у.,)

Впрактике сооружения тоннелей коэффициент заря­ жания шпуров в СССР составляет 0,6—1,0, в США —

0,7—0,9, в Швеции — 0,5—0,8.

На рис. 38 показаны зависимости коэффициента ис­ пользования шпуров к. и. ш. и среднего диаметра куска

112

§ 11. ГЛУБИНА ШПУРОВ

Глубина шпуров является важнейшим параметром, определяющим трудоемкость работ и продолжитель­ ность проходческого цикла.

В отечественной практике сооружения тоннелей глу­ бина шпуров нередко определяется техническими воз­ можностями бурового инструмента.

Проф. В. П. Волков [5] рекомендует определять глу­ бину шпуров из условий возможности заведения в на­

где а — угол наклона шпура, градусы; b — ширина выработки, м.

Аналогичный вид имеет формула проф. А. Ф. Суха­ нова, рекомендованная для применения при строитель­ стве транспортных тоннелей

(21)

4tg a/2 '

В немецкой и американской практике сооружения тоннелей глубину шпуров также определяют в зависи­ мости от ширины выработки. Для крепких пород

Не останавливаясь на подробном анализе приведен­ ных зависимостей, отметим, что в настоящее время при сооружении выработок большого сечения все большее применение находит прямой вруб, эффективность взрыва которого не зависит от размеров выработки. Вследствие этого формулы (20) — (22) теряют свой физический

смысл.

Для выработок сравнительно небольшого сечения предложено значительно большее число зависимостей,

114

анализ которых показывает, что наиболее распростра­ ненной в практике проектирования организации работ является методика проф. Н. М. Покровского, согласно которой глубину шпуров определяют в зависимости от организационно-технических факторов. При этом глуби­ ну шпуров принимают такой, чтобы время проходческо­ го цикла было равно целому числу рабочих смен.

а

шпуров также находится в прямой зависимости от чис­ ла бурильных машин, установленных в забое, а следо­ вательно, от производительности обуривания забоя и от мощности погрузочных средств. При этом крепость пород и к. и. ш. не являются сдерживающим фактором. При одной и той же крепости пород глубина шпуров изменяется в широких пределах; к. и. ш. колеблется от

115

шпуров с увеличением размеров тоннеля можно объяс­ нить тем, что при увеличении сечения выработки откры­ вается более широкий фронт работ, позволяющий при­ менять более мощное и высокопроизводительное обору­ дование, которое и оказывает соответствующее влияние на глубину шпуров.

Для выработок большого сечения кратность времени цикла целому числу смен приобретает особое значение. В настоящее время глубины шпуров, найденные по лю­ бой иной методике, корректируют в соответствии с про­ должительностью рабочей смены. Большое значение этому фактору придается также за рубежом. В Шве­ ции,'например, при сооружении некоторых гидротехни­ ческих тоннелей запрещалось приступать к дальнейшей работе, если проходческий цикл завершен раньше окон­ чания смены.

В Канаде, чтобы время проходческого цикла было равно времени рабочей смены, нередко при сооружении выработок большого сечения увеличивают время рабо­ чей смены до 9—10 ч.

Учитывая, что сооружение выработок большого се­ чения характеризуется применением весьма мощного горнопроходческого оборудования, необходимо иметь такую глубину шпуров, чтобы бурение шпуров и за­ ряжание забоя происходили в течение времени, крат­ ного целому числу смен. Это позволит избежать присут­ ствия бурильщиков при погрузке породы и экскаватор­ щиков при обуривании забоя. При такой организации работ бригады, работающие в забоях, будут произво­ дить в течение смены одни и те же операции. В этом случае сооружение выработки можно сравнить с поточ­ ным методом производства на заводах, позволяющим, как известно, достигнуть наибольшей производительно­ сти труда рабочих.

На основании изложенного можно написать

t2 — продолжительность бурения шпуров, ч;

^— продолжительность заряжания шпуров ВВ и забойки их, ч;

116

погрузки породы. Очевидно, что

% + «п = и.

Определив значения отдельных элементов, слагаю­ щих эти работы, через длину шпуров, и подставив их в выражение (24) по фактору бурения имеем:

одним рабочим, ч; р —число рабочих, занятых на заряжании шпу­

временной крепи, ч;

117

k' —число одновременно работающих в забое бу­ рильных машин;

V - средняя скорость бурения шпуров, м/ч. Найденная глубина шпуров должна соответствовать

глубине шпуров, определенной по фактору погрузки по­ роды, исходя из равенства (25). Подставив значения от­ дельных элементов, получим

зная принятую продолжительность проходческого цикла и ориентировочное распределение времени проходческо­ го цикла по операциям.

Анализ передовой практики сооружения тоннелей по­ казывает, что процесс погрузки породы занимает около половины времени проходческого цикла, т. е. при проек­ тировании одного проходческого цикла в сутки глубину шпуров необходимо принимать из расчета производства погрузочных работ в две шестичасовые смены.

Если значение глубины шпуров по фактору бурения будет значительно отличаться от значения глубины шпуров по фактору погрузки породы, необходимо соот­ ветствующим образом изменить число бурильных ма­ шин. При невозможности изменения бурильных машин (например, в случае применения буровых установок СБУ-2, СБУ-4) глубину шпуров можно корректировать. Если глубина шпуров по фактору бурения оказывается несколько меньше глубины шпуров по фактору погруз­ ки породы, то целесообразно взрывание шпуров и про­ ветривание производить в одну смену с погрузкой по­ роды, т. е. формулы (26) и (27) примут вид:

118

Перенесение величины tt из формулы (26) в форму­ лу (29) позволит увеличить величину k и уменьшить величину /п. Если значение глубины шпуров по фактору бурения окажется выше значения глубины шпуров по фактору погрузки породы, целесообразно производить подгребку породы в одну смену с обуриванием и взры­ ванием забоя, в результате чего формулы (26) и (27) примут вид:

n„TСМЯ

Если разница между k и Іа велика, следует прове­ рить правильность распределения времени проходческо­ го цикла. , Определенное по формулам значение глубины шпу­ ров будет при заранее намеченной продолжительности проходческого цикла обеспечивать наиболее полное ис­

пользование оборудования и рабочей силы.

§ 12. РАСПОЛОЖЕНИЕ ШПУРОВ В ЗАБОЕ

Рациональное расположение шпуров в забое выра­ боток большого сечения имеет весьма важное значение, поскольку оно обеспечивает высокий к. и. ш., точное оконтуривание выработки, удобный для погрузки развал породы и необходимую степень раздробленности горной массы при минимальных затратах энергии и труда.

В настоящее время было бы неправильным считать, что схемы расположения шпуров в забое отличаются друг от друга лишь конструкцией вруба. Возросшие в последнее время требования к соблюдению точного про­ ектного контура выработки послужили причиной возник­ новения новых схем расположения и взрывания шпу­ ров, позволяющих значительно снизить переборы и

119

уменьшить разрушение породы за контуром выработки. В настоящее время одни и те же схемы расположения и взрывания шпуров и типы врубов в различных ме­ стах получили разные названия. Отсутствие единого взгляда на название прямых врубов создает определен-

ные трудности. Нередко принятая на практике класси­ фикация врубов под различными национальными назва­ ниями (канадский, мичиганский, итальянский и т. д.) не отражает основных принципов и особенностей бурения

ивзрывания врубовых шпуров.

Взависимости от положения врубовых шпуров отно­ сительно плоскости забоя и принципа их действия все применяемые типы врубов целесообразно разделить на две группы: I — наклонные врубы (отрывающего дейст­ вия); II — прямые врубы (дробящего действия).

120

Наклонные врубы. К этой группе относятся врубы, образуемые шпурами, наклоненными к забою и горизон­ тальной оси выработки (клиновой, пирамидальный, ве­ ерный и т. д.).

Клиновой вертикальный вруб (рис. 40, а) получил весьма большое распространение при сооружении выра­ боток большого сечения в СССР, Англии и ГДР.

Рис. 41. Необходимые условия успешного при­ менения основных наклонных врубов:

расположение шпуров

Из рис. 41, а видно, что максимальная величина подвигания забоя с помощью применения этого вруба со­ ставляет около 40—45% от ширины выработки (острый угол при вершине больше 60°). Можно достичь хоро­ ших результатов и при более остром угле встречи шпу­ ров, однако возросшее сопротивление породы отрыву не­ обходимо компенсировать дополнительным количеством ВВ. На рис. 42 показана взаимосвязь величины заряда

121