Плешко М.С. Метод. указ. к практич. занятиям. Способы сооружения тоннелей. 2017

3. Назначают расстояние между шпурами: для врубовых - по схеме принятого вруба, для отбойных и подошвенных - по таблице 11, для контурных - по таблице 12.

Таблица 11 - Расстояние между шпурами для отбойных и подошвенных

В практике обычно принимают расстояния между шпурами и рядами

При использовании контурных шпуров с профильными надрезами - концентраторами напряжений - расстояние между этими шпурами принимают равными расстоянию между отбойными шпурами.

4. Определяют необходимое количество шпуров:

где pk - периметр выработки по линии расположения контурных шпуров, м;

ak - расстояние между контурными шпурами, м. Линия наименьшего сопротивления контурных шпуров, м:

an

где В - ширина выработки по подошве, м;

12

ап - расстояние между подошвенными шпурами, м. Площадь сечения забоя, взрываемая подошвенными шпурами, м2:

где Sо = S - ( Sк + Sп + Sвр ) - площадь сечения забоя, взрываемая отбойными зарядами, м2;

kзап - коэффициент заполнения шпура при заряжании (таблица 14); ky - коэффициент уплотнения зарядов ВВ в процессе заряжания,

для россыпных и пластинчатых ВВ ky =1,05 1,15, для патронированных ky = 1. Таблица 14 - Коэффициент заполнения шпура при заряжании

5. После определения количества шпуров составляют схему расположения шпуров на чертеже поперечного сечения выработки, на которой уточняют количество отбойных шпуров и общее количество шпуров (рисунок 2).

6. Определяют расход ВВ на цикл (заходку). Вначале получают ориентировочный расход ВВ (кг) по формуле:

где lk - глубина контурного шпура, м;

kk - коэффициент концентрации контурных зарядов, кг/м (таблица 15).

При расчете массы патронированного заряда необходимо иметь в виду, что в шпуре должно размещаться целое число патронов ВВ.

13

Затем составляют схему расположения шпуров в трех проекциях, а также характеристику шпуров и зарядов ВВ (таблица 17) и таблицу показателей буровзрывных работ (таблица 18).

Таблица 17 - Схема расположения шпуров в трех проекциях, а также характеристика шпуров и зарядов ВВ

Площадь сечения выработки, м2

Коэффициент крепости породы

Подвигание забоя за цикл (глубина заходки), м

Коэффициент использования шпуров

Глубина отбойных шпуров, м

Количество шпуров на цикл, шт

Объем бурения на цикл, шп.м Тип ВВ

Расход ВВ на цикл, кг

Удельный расход ВВ, кг/м3

Тип электродетонаторов Количество электродетонаторов, шт

15

2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2. ПРОВЕТРИВАНИЕ ТОННЕЛЯ ПРИ ПРОХОДКЕ

Для выбора схемы вентиляции при проходке тоннеля учитывают способ разработки породы в забое и вид применяемого транспорта (рисунок 3).

При буровзрывных работах, применении тоннелепроходческих машин и рельсового транспорта используют вытяжную схему, при буровзрывных работах и автотранспорте - комбинированную (при взрыве – вытяжную, при погрузке породы – приточную), при тоннелепроходческих машинах и автотранспорте

– тоже комбинированную (у забоя – вытяжную, по тоннелю – приточную).

Рисунок 3 - Схема вентиляции при проходке тоннеля: а - приточная; б - вытяжная; в - комбинированная; 1 - вентиляторы; 2 - трубопровод; 3 – перемычка

Необходимое количество воздуха для проветривания должно определяться с учетом следующих факторов:

по наибольшему числу людей, находящихся одновременно в тоннеле; минимальной скорости движения воздуха в тоннеле; количеству ядовитых газов, образующихся при производстве взрыв-

ных работ; количеству вредных газов, образующихся при работе двигателей

внутреннего сгорания и при производстве электросварочных работ. Необходимое количество воздуха для проветривания:

1) При взрывных работах у забоя, м3/с

3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3. ВЫБОР ПРОХОДЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЯ

3.1 Выбор оборудования для механизации бурения шпуров и скважин при буровзрывном способе производства работ

При сооружении тоннелей наибольшее распространение получили механические способы бурения, которые по принципу разрушающего воздействия инструмента на горную породу делятся на вращательное и ударное бурение.

Вращательное – бурение, при котором разрушение забоя производится за счет вращения породоразрушающего инструмента с приложением к нему осевой нагрузки. Область применения инструментов и оборудования для вращательного бурения приведена в табл. 20.

Таблица 20 Область применения оборудования для вращательного бурения

Ударное – бурение, при котором используется энергия удара инструмента

опороду. Его разделяют на:

–ударно-поворотное – бурение, при котором поворот инструмента производится в момент между ударами инструмента по забою;

–ударно-вращательное – бурение, при котором удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту;

–вращательно-ударное, при котором породоразрущающий буровой инструмент находится под большим осевым давлением в постоянном контакте с породой и разрушает её за счёт вращательного движения по забою и периодически наносимых по нему ударов.

Ударное бурение шпуров и скважин производят:

–пневматическими бурильными молотками (перфораторами), которые по конструкции делятся на ручные, телескопные и колонковые, а по весу на легкие (18-20 кг), средние (20-30 кг) и тяжелые (более 30 кг);

–буровыми станками с погружными пневмоударниками – легкие (диаметр скважин 85-125 мм), средние (160 мм) и тяжелые (более 200 мм). Максимальный диаметр – 850 мм – обеспечивают станки фирмы Интерсол Рэнд

(США);

–оборудованием, смонтированным на буровых каретках;

–самоходными бурильными установками.

Наибольшую механизацию и безопасность работ обеспечивают современные самоходные буровые и многофункциональные установки фирм – лидеров мирового тоннелестроения. Рассмотрим характеристики некоторых из них.

18

Доказали свою надежность на практике, в т. ч. при проходке тоннелей в г. Сочи, высокопроизводительные, мощные, экономичные буровые установки Atlas Copco Boomer, рассчитанные на любую рабочую зону – от 6 до 206 м2. Уникальная система стрел Atlas Copco выгодно отличается гибкостью и точностью, обеспечивая высокую точность бурения шпуров с применением перфораторов с силой удара от 5,5 до 22 кВт и высокое качество проходки.

Для тоннелей небольших и средних размеров поперечного сечения (до 45 м2) рекомендуется использование установки Rocket Boomer 282 (рис. 4), обладающие высокой маневренностью за счет возможности разворота минимальным радиусом, что позволяет использовать их как в основных тоннелях, так и в сбойках и других вспомогательных выработках.

Область применения современных самоходных бурильных установок фирмы Atlas Copco приведена в табл. 21.

а)

б) в)

Рис. 4. Гидравлическая самоходная бурильная установка Rocket Boomer 282:

а – габариты установки; б – размеры обуриваемого забоя; в – радиусы разворота установки

19

Таблица 21 Характеристики самоходных бурильных установок

фирмы Atlas Copco

Другим известным производителем тоннелепроходческого оборудования является фирма Sandvik [30], выпускающая самоходные бурильные установки для проходки тоннелей различных типоразмеров (табл. 22).

Таблица 22 Характеристики самоходных бурильных установок фирмы Sandvik

Отличительной особенностью современных бурильных установок является высокоточная система управления на основе применения технологии лазерного наведения и разметки шпуров в забое и использования программного обеспечения, позволяющего автоматизировать процесс бурения в соответствии со схемой расположения шпуров. Большинство установок, кроме бурения горизонтальных и наклонных взрывных шпуров по забою, способны бурить шпуры в кровлю выработки и механизировать процесс установки анкерной крепи. Кроме манипуляторов с буровым оборудованием установки могут комплектоваться дополнительным манипулятором, на который подвешивается люлька,

20