книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок

3) значительное количество стволов на 1 км трассы тоннеля за счет малого расстояния между ними.

Особенно большое число стволов (ежегодно,около трехсот) строят в Москве. Это объясняется тем, что при сравнительно малой протяженности трасса тоннеля имеет много криволиней­ ных участков и дополнительных подсоединений примыкающих “коммуникаций.

Анализ данных большинства специализированных организа­ ций, занимающихся строительством коллекторных тоннелей, показал, что в среднем суммарная протяженность стволов, приходящаяся.на каждый километр тоннеля, составляет около

100м;

4)малый срок службы большинства стволов. Срок их служ­ бы складывается Из срока строительства собственно ствола, времени монтажа необходимого оборудования в- нем для веде­ ния тоннеля, срока строительства тоннеля со всем его обустрой­ ством и времени возведения в заключительный период камеры или колодца в стволе. В зависимости от протяженности тонне­ ля и от характера его внутреннего обустройства срок службы стволов колеблется от 3—8 мес до 1,5—3 лет. Исключение со­ ставляют стволы, которые проходят с постоянным креплением, которые служат в качестве готовых камер для целей эксплуа­ тации тоннелей. В этом случае срок их службы соответствует сроку службы тоннеля;

5.) относительно стёсненные условия стройплощадок, на ко­ торых строят стволы. В городах и на промышленных объектах

участок, на котором трудно расположить оборудование, необ­ ходимое при проходке.

Указанные специфические особенности стволов при строи­ тельстве коллекторных тоннелей находят свое отражение также при определении формы и размеров поперечного сечения.

Выбор формы поперечного сечения ствола в основном опре­ деляется горно-геологическими условиями, назначением, глуби­ ной и сроком службы.

В настоящее время стволы строят в основном круглые диа­ метром 4—9 м, рёже прямоугольной формы. В отдельных слу­ чаях применяют и другие формы поперечного сечения стволов, например, пятиугольную, восьмиугольную и др. Это обычно связано с выполнением в таких стволах специальных камер соответствующей конфигурации.

Критерием для определения необходимого размера попереч­ ного сечения ствола при строительстве коллекторных тоннелей являются условия безопасного ведения работ/ в стволе. Если диаметр ствола определяется габаритами будущей камеры, то при определении его размеров между стенками камеры и ствола должен быть оставлен зазор не менее 0,5 м;' если диаметр ство­ ла определяется по линейным габаритам щита, то необходимо соблюдение условия:

том, м.

В зависимости от основного назначения размеры поперечно­ го сечения стволов определяются следующими факторами.

1.. Размеры сечения монтажных стволов должны определять­ ся исходя из условия опускания (монтажа) щитов и комплек­ сов; из условия размещения в стволе камеры или колодца для эксплуатации тоннеля и из условия размещения необходимого оборудования в стволе с соблюдением зазоров согласно нормам

иправилам техники безопасности.

2.Размеры демонтажных стволов определяются возмож­ ностью подъема (демонтажа) щитов, их элементов и комплек­ сов; возведения в нем камеры или колодца необходимых разме­ ров, заданных проектом.

3.Промежуточные стволы, как правило, служат для раз­ мещения смотровых колодцев и камер подключения соседних коммуникаций, а при строительстве протяженных тоннелей.для подъема породы, опускания различных материалов и спускаподъема людей. Размеры таких стволов и определяются этими факторами.

4..Размеры поперечного сечения поворотных стволов долж­ ны выбираться из расчета поворота щита в стволе в нужном направлений, размещения в нем в дальнейшем камеры или ко­ лодца и возможности вписать криволинейный участок рельсо­

вого пути для подвижного состава, если откатка производится

кмонтажному шахтному стволу.

15.2.ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ ГОРНОПРОХОДЧЕСКИХ РАБОТ

Проходка .ствола в городских условиях включает подготови­ тельные работы, разработку и погрузку породы, подъем ее на поверхность, возведение временной крепи и, при необходимости, возведение постоянной крепи.

После подготовки, строительной площадки на месте будуще­ го ствола, по всему его сечению экскаватором вынимают поро­ ду на глубину 2—2,5 м, на поверхности земли укладывают ме­

таллическую раму, на которую устанавливают опорное кольцо. К опорному кольцу в последующем подвешивают инвентарные металлические кольца временной крепи.

После выполнения этих работ приступают к проходке ство­ ла на проектную глубину. По мере проходки ствол крепят вре­ менной крепью. Для спуска и подъема людей в сечении ствола устраивают лестничное отделение.

Разработку и погрузку породы при этом осуществляют вруч­ ную с помощью лопат, отбойными молотками, грейферными погрузочными машинами или погрузчиками ковшового типа.

Грейферные погрузочные машины могут быть подвешены на штанговой подвеске (экскаваторы ЭО-4121, Поклен С-150 и др.) или же на гибкой подвеске (КС-3, Темп-1, Темп-2).

Наиболее высокая производительность у экскаватора Пок­ лен С-150, однако его технические возможности ограничивают­ ся 16 м.

Несколько ниже производительность грейферов Темп-1,. Темп-2, но по техническим возможностям их можно использо­ вать на более глубоких стволах. Однако грейферы типа Темп малоэффективны при использовании их по породам II катего­ рии, так как их собственный вес не обеспечивает полного внед­ рения в породы.

Комплекс КС-3 используется в основном при погрузке пред­

варительно разрыхленной породы.

Из погрузчиков ковшового типа используются погрузчики вращающиеся на центральной трубе или же перемещающиеся

по монорельсу.

К погрузчикам экскаваторного т ипа, вращающимся по цент­ ральной трубе относится шагающий экскаватор Э-1514 (рис. 15.1), основными элементами которого являются детали серийно выпускаемого трактора «Беларусь». Неподвижной ос­ новой для его навески служит труба диаметром 219 мм, забури­ ваемая по центру будущего ствола шахты.

Ковш 1 экскаватора, закрепленный шарнирно на нижнем

нижним концом переднего вала механизма изменения вылетов шарнирно, с верхним концом — цилиндром 6 стрелы. Все эти узлы — базового экскаватора Э-1514. Изменение вылета ковша относительно центральной оси осуществляется механизмом из­ менения вылетов, который шарнирно соединен с поворотной платформой 7 и приводится в действие гидроцилиндром 11. Ре­ дуктор 10, установленный на платформе 7, позволяет осуще­ ствлять поворот экскаватора на 360°

Управление экскаватором осуществляется с площадки 8, укрепленной на поворотной платформе. При работе экскаватор”

крепление ствола шахты Ш

Рис. 15.1. Схема работы шахтного экскаватора ЭШ-1514

закрепляется на осевой трубе 9, заранее забуренной по оси будущего ствола на нужную глубину плюс 2 м.

По мёре проходки ствола экскаватор передвигается вниз по осевой трубе при помощи механизма подъема и опускания 12; в верхнёй части шахты осевая труба закрепляется при помощи оголовника 14 и телескопических растяжек 15. Силовой установи кой насосной станции служит трактор базового экскаватора Э-1514. От трактора масло подается к механизмам экскаватора при помощи шлангов 13.

При работе экскаватора в начале проходки шахт грунт по­ дается непосредственно на поверхность земли, а в дальнейшем загружается в бадьи, поднимаемые вспомогательным автокра­ ном на поверхность. Ковш на стреле позволяет разрабатывать крепкие грунты'(глины), часто не поддающиеся разработке грейфером.

Из погрузчиков ковшового типа, перемещающихся по моно­ рельсу, наиболее известны машины шведской фирмы «Алимак».

Подъем породы на поверхность может быть непосредствен­ ным и ступенчатым с применением бадей вместимостью 0,4— 1 м3. Непосредственный подъем породы на поверхность приме­ няется в основном при использовании грейферных погрузчиков

при проходке ствола на глубину до 16—20 м. В этом случае порода поднимается в грейфере на поверхность и разгружается в бункер или самосвал. При ступенчатом подъеме породу гру­ зят в подъемный сосуд, чаще всего в бадью, а затем подъем­ ный сосуд поднимают на поверхность для разгрузки.

Подъем бадьи осуществляют чаще всего с помощью кранов, различной грузоподъемности (СПК-Ю00, СПК-2000, К-124 и:

др.).

Небольшая глубина и малое время эксплуатации стволовколлекторных тоннелей предопределяют тип временной крепи.

Стволы круглой формы крепят металлическими инвентар­ ными кольцами с затяжкой стен досками (рис. 15.2).

Кольцо инвентарной крепи (рис. 15.3) изготовляют из швел­ лерной стали № 16—40 в зависимости от размеров ствола, его глубины, геологической характеристики проходимых пород.

Сегменты кольца, должны быть длиной не более 3,5—4,0 м (для подноски в шахте двумя проходчиками). Кольцо диамет­ ром 3 м состоит из трех сегментов, 4,5—5 м — из четырех, 7,5 — из шести и 9,5 м — из восьми сегментов. Соединительные вкла­ дыши сегментов с одной стороны приваривают, а с другим сег­ ментом соединяют при помощи штырей, вставляемых в отвер­ стия сегмента и соединительной планки. Штыри изготовляют из круглой стали диаметром 22—26 мм. На одном из сегментов каждого кольца для облегчения его замыкания планку с обой­ ми смежными сегментами соединяют этими штырями. Соедини­ тельные планки изготовляют из швеллеров на два номера меньше, чем кольца крепления. В ствол сегменты опускают на специальной серьге.

В забое ствола кольца подвешивают одно к другому при помощи Z-образных подвесод. На каждый сегмент кольца должно приходиться две подвески. В зависимости от расстоя­

диаметром 25—32 мм. Для придания крепи большей жесткости кольца в вертикальном направлении раскрепляют деревянны­ ми или металлическими распорками. Металлические распорки

Рис. 15.2. Инвентарное крепление и оборудование круглого ствола:

10 — подъемное отделение

План перекрытия шахты

10

изготовляют из труб диаметром 75— 100 мм, деревянные — из круглого леса соответствующего диаметра. Для устойчивости концы распорок имеют выемку, в которую входит полка швел­ лера. На каждое кольцо устанавливают шесть-двенадцать рас­ порок, которые размещают вблизи подвесок, одну под другой, в одну линию по вертикали.

- ТГТГТГ А ~Н

61Q

Рис. 15.3. Кольцо инвентарной крепи:

а — сегмент; б — соединительная^ планка; в — штырь; г — z-образная под­ веска

Рис. 15.4. Схема проходки стволов коллекторных тоннелей с применением

передвижной компрессор ШВКС-5; 11 — автосамосвал

При устойчивых породах целесообразно применять инвен­ тарную затяжку стен ствола, равную расстоянию между осями колец. К каждой затяжке прибивают одну деревянную планку для опоры. Затяжку заводят за кольцо сбоку по периметру и вынимают. Можно применять длинную затяжку на несколько колец. В этом случае затяжку заводят за первое кольцо и по­ степенно опускают вслед за продвижением забоя шахты, рас­ клинивая в каждое кольцо.

В стволах прямоугольного сечения применяют' крепь в видесварных рам из балок двутаврового профиля № 24 и 27. Меж­ ду рамами устанавливаются распорки длиной 0,8—1 мм из швеллерного профиля № 12 и 16 и затяжки из досок толщи­ ной 50 мм. Масса одной рамы' с распорками 550—800 кг.

На рис. 15.4 приведена схема проходки ствола коллектор­

5,9 м3/чел.-смену.

На рис. 15.5 изображен комплекс оборудования для проход­ ки стволов коллекторных тоннелей с применением крана К-124 и одноканатного грейфера «Темп» конструкции ЦНИИПодземмаша. Разрушение й подъем породы производятся грейфером..

Рис. 15.5. Схема проходки стволов коллекторных тоннелей с применением крана К-124 и одноканатного грейфера:

7 — лестница металлическая; 8 — опорная рама; 9 — бункер

Рис. 15.6: Комп- леке КСБ-1

производится на глубину заходки вначале в центральной части ствола с оставлением по периферии сечения ствола бермы раз­ мером 0,2—0,3 м в зависимости от горно-геологических усло­ вий.

После выемки ядра на заходку начинают разработку бер­ мы ножом-уплотнителем, включив гидродомкраты перемеще­ ния. При этом одновременно механизированно осуществляется; оформление стенок ствола и их уплотнение, что исключает при­ менение временной крепи.

К концу выемки, породы бетон крепи предыдущей заходки. достигает проектной нормы прочности (не менее 0,07 МПа),, после чего производят отрыв секций опалубки от бетона и пе­ ремещение ее на следующую заходку, для чего всё вентилиставят в положение «на слив», включают насосную станцию йч опалубка опускается на нож-уплотнитель. После этого секции опалубки гидродомкратами отрыва разжимают в рабочее по­ ложение, опалубку центрируют, устанавливают поддоны и сг помощью бетононасосов осуществляют бетонирование стен ство-