Тоннели, сооружаемые горным способом

Часть 11

Справочные материалы для курсового проектирования.

Иванес т.В.

1. Горные Способы сооружения тоннелей и проходки выработок

В зависимости от конструкции и устойчивости забоя при горном способе сооружения тоннелей применяют способы сплошного забоя, нижнего уступа, опертого свода, опорного ядра. В слабых грунтах при недостаточной устойчивости большепролетной выработки забой разрабатывают под защитой опережающего экрана из труб или устраивают бетонный козырек в предварительно разработанной по контуру выработки прорези. В зарубежной практике при сооружении тоннелей в слабых необводненных грунтах широко используется новоавстрийский способ в различных его модификациях

Сооружение тоннеля горным способом состоит из двух основных операций: проходки (раскрытия) выработки, с установкой в случае необходимости временной крепи, и возведения обделки. В зависимости от характера сооружения и геотехнических условий эти процессы выполняют в различной последовательности и по-разному развертываются по длине выработки, чем и определяется способ производства работ.

1.1. Разработка грунта. Взрывные работы

Разрабатываемость – характеризует степень сопротивления грунта разрушающему действию механизмов или энергии взрыва. Разрабатываемость влияет на выбор способа разработки грунта, норму времени и расценки. Все грунты разделены на XI групп в порядке увеличения разрабатываемости и возрастания крепости (таблица 8.1, Приложение).

Таблица 8.1.

Категория грунта по разрабатываемости	Коэффициент крепости грунта	Способ разработки грунта
I	0,3…0,6	Ручной
II	0,6…0,8	Ручные механизированные инструменты
III	0,8…1,0
IV	1,5…2,0	Ручные механизированные инструменты, комбайны, БВР
V	2…3
VI	4…5	Комбайны, БВР
…….	Более 5	БВР
XI	19…25

Наиболее распространенный и эффективный способ разработки скальных и полускальных грунтов — их взрывание. Оно дешево и обеспечивает высокие скорости проходки. К преимуществам взрывного способа относятся его универсальность, мобильность и низкая энергоемкость, а также высокая производительность труда, несмотря на многооперационность и прерывистость цикла работ.

При производстве БВР приходится иметь дело в основном со скальными грунтами. К скальным грунтам относятся: изверженные, метаморфические и осадочные горные породы с жесткими связями между зерна­ми. Скальные грунты могут залегать в виде монолитного или трещиноватого массива, который пересекается тоннелем.

Для размещения зарядов ВВ при взрывном способе бурят шпуры (диаметром менее 75мм и длиной не более 5м), либо скважины (диаметром более 75мм или длиной более 5м). Поэтому обычно применяют термин «буровзрывные работы». Буровзрывные работы – это комплекс буровых и взрывных работ, выполняемых с целью рационального и безопасного разрушения горных пород энергией взрыва. Все буровзрывные работы производят в соответствии с Правилами безопасности при взрывных работах.

Главные задачи БВР:

- равномерное дробление горных пород;

- обеспечение заданной крупности кусков;

- создание необходимого объема взорванной массы грунта (обеспечение глубины заходки);

- соблюдение заданных параметров развала грунта.

Цикл буровзрывных работ представляет собой ряд последовательных операций, производимых для разрушения забоя на некоторую глубину, называемую глубиной заходки. В состав цикла входят основные работы (установка бурового инструмента, бурение, заряжание и взрывание шпуров, проветривание забоя после взрыва, оборка контура и забоя выработки, уборка взорванного грунта и в случае необходимости установка временной крепи) и вспомогательные (наращивание путей, кабелей и трубопроводов, водоотлив и операции по разбивке оси и сечений выработки). Вспомогательные работы ведут одновременно с основными, их производство не влияет на продолжительность цикла.

В результате взрыва стенки шпура разрушаются не по всей его длине. Донная часть шпура (так называемый «стакан») подвергается лишь некоторому расширению, и часть шпура оказывается неиспользованной. Отношение длины W использованной части шпура к его полной длине l_k называют коэффициентом использования шпура:

η = W/ l_k.

В горизонтальных выработках η обычно составляет 0,8—0,9.

Взрываемый грунт зажат окружающим горным массивом, поэтому целесообразно образовывать дополнительные поверхности обнажения, освобождающие грунт от зажима и облегчающие условия его взрывания.

Для этого в первую очередь взрывают более глубокие врубовые шпуры 1, сходящиеся под углом и имеющие большие заряды, создавая в забое врубовую воронку 2. Остальные шпуры (отбойные вспомогательные шпуры 3 и контурные 4) работают при взрыве с уменьшенной ЛНС и разрушают грунт более эффективно.. В результате взрывания комплекта шпуров, забуренных на его глубину l_k забой продвигается на глубину заходки W (рис. 8.13).

Рис. 8.13. Основные виды шпуров

На каждый вид БВР составляется паспорт буровзрывных работ, который содержит:

- схему расположения шпуров в трех проекциях;

- таблицу показателей взрыва;

- характеристику шпуров.