5. Производство работ

Выбор способа производства работ зависит от следующих условий:

- инженерно-геологических условий;

- размеров выработки;

- конструкции временной крепи;

- конструкции и технологии возведения постоянной обделки.

Сооружение тоннелей подковообразного очертания может производиться следующими способами:

в полускальных породах:

- способ полностью раскрытого сечения;

- способ опёртого свода;

- способ опорного ядра;

- способ опёртого свода с опережающей калоттой.

в скальных породах:

- способ сплошного забоя;

- способ ступенчатого забоя;

- способ нижнего уступа;

- способ центральной штольни.

Опережение забоя калотты (длина уступа) и расстояние от забоя до места бетонирования обделки определяются в основном устойчивостью выработки, закреплённой временной крепью, а также характеристиками применяемого оборудования. Минимальная длина уступа назначается таким образом, чтобы буровое оборудование, погрузочные машины и транспортные средства можно было разместить на безопасном расстоянии от места взрыва.

Опережающая калотта является рекогносцировочной выработкой, позволяющей при встрече с более слабыми, чем предполагалось, грунтами своевременно перестроить производственный процесс, не приостанавливая работ по расширению сечения. Разработку верхней части выработки производят способом сплошного забоя, допускающим высокий уровень механизации.

Достоинства способа нижнего уступа – некоторая экономия ВВ по сравнению со способом сплошного забоя и возможность применения в слабых скальных грунтах. Недостатком способа нижнего уступа является усложнение организации работ по параллельной проходке в двух забоях, взрывание в которых необходимо производить одновременно для сокращения общего времени на заряжание и проветривание. Дополнительные трудности возникают в связи с перекладкой (на время взрывания нижнего уступа) устройств, обеспечивающих переброску из опережающего забоя к месту окончательной погрузки.

5.1.Определение параметров буровзрывных работ

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 кре­ни) 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.

Разработка полускальных и скальных грунтов с коэффициентом крепости, равным или более 2, осуществляется, как правило, буровзрывным способом.

Эффективность проходки тоннелей во многом определя­ется правильным выбором параметров буровзрывных работ, к которым относятся: взрывчатые вещества (ВВ) и средства взрывания (СВ), количество, глубина и диаметр шпуров, схема их расположения

в забое и конструкции зарядов.

При разработке породы обычным взрывным способом невозможно обеспечить точное оконтуривание выработки, близкое к проектному очертанию.

В зависимости от сечения выработки и свойств горных пород образуются переборы или недоборы породы. Недобор породы по контуру выработки вызывает необходимость дополнительной доработки контура до проектного очертания. Переборы требуют повышенного расхода бетона для заполнения этого лишнего пространства.

При профильном взрывании большее внимание следует уделить правильному назначению типа вруба, количеству и расположению врубовых шпуров. Строгое соблюдение паспорта буровзрывных работ, бурение шпуров только после предварительной и тщательной разметки, правильное назначение очередности взрывания, применение детонаторов короткозамедленного действия – таковы основные обязанности условия успешного применения метода профильного взрывания.

Для данной крепости грунта используем способ уступа.

1. В соответствии с геологическими условиями принимаем гранулированное взрывчатое вещество (ВВ): Гранулит №1 (коэффициент работоспособности е=1,13, плотность1,05 г/см³).

2. Определение удельного расхода ВВ с учетом его работоспособности:

Где е- коэффициент работоспособности ВВ

Ψ- коэффициент влияния плотности заряжения (при пневмозарядке рассыпными ВВ равен 1)

ω- коэффициент структуры и трещиноватости грунтового массива, равный в слаботрещиноватых 1,0-1,8.

S- площадь сечения забоя.

3. Определить линию наименьшего сопротивления (ЛНС) отбойных шпуров:

Где k- коэффициент зажима (0,7-0,9)

d= диаметр шпура, м

γ- объемная масса грунта кг/м³

рациональный диаметр шпуров в тоннельных выработках составляет 34-38 мм при применении ручных перфораторов и 42-46 мм- тяжелых колонковых перфораторов и бурильных машин.

4. Выбрать конструкцию врубов и определить расстояние между шпурами. Выбор конструкции врубов определяется структурно геологическими условиями, формой и размерами сечений выработок и типом бурового оборудования. Расстояния между отбойными шпурами, принимается равными (0,8-0,95)*W0, между подошвенными – (0,7-0,9)*W0.

Расстояние между контурными – 0,7м.

Отбойные – 0,95*0,87=0,83м

Подошвенные – 0,9*0,87=0,78м

5. Вычислить количество шпуров на забой:

Где количество контурных шпуров

количество подошвенных шпуров

- количество отбойных шпуров

14,16+10,71+0,36)=33,57м² площадь сечения забоя, взрываемая отбойными шпурами;

S – площадь сечения забоя;

м² – площадь сечения забоя, взрываемая контурными шпурами;

m – коэффициент сближения контурных зарядов, принимаемый в грунтах с коэффициентом крепости от 3 до 5 – 0,9;

м²– площадь сечения забоя, взрываемая подошвенными шпурами;

Площадь сечения забоя, взрываемая врубовыми зарядами принимается по схеме вруба

–коэффициент заполнения шпура, принимаемый в грунтах с коэффициентом крепости от 2 до 10 равным для гранулированных ВВ – 0,35 – 0,55.

- коэффициент уплотнения, принимаемый для гранулированных – 1,15

6. Составить схему расположения шпуров в забое, уточнить общее количество шпуров и количество шпуров по группам: врубовых, отбойных, подошвенных и контурных.

7. Установить длину комплекта шпуров, глубину заходки и объем взрываемой породы. Добиваясь максимального сокращения времени на проходку 1 пог. м. выработки, следует стремиться к возможно большей длине шпуров. Однако с учетом устойчивости кровли выработки длину шпуров необходимо корректировать в зависимости от конкретных геологических условий. ( для грунта f=3 принимаем 1,6м).глубина заходки . Здесь η= 0,8-0,9 - - коэффициент использования шпура. Объем взрываемой породы определяется как произведение площади сечения выработки на глубину заходки:

м³.

8. Определение массы зарядов, конструкцию зарядов, общий расход ВВ и CВ, установить очередность взрывания. Ориентировочное количество ВВ на взрыв, кг

кг

Масса всех контурных зарядов, кг

кг

Где - концентрация заряда контурного шпура, зависит от конструкции заряда и принимается равной 0,35-0,4 кг/м.

– длина контурного шпура.

Средняя масса зарядов остальных шпуров, кг.

кг

Масса зарядов врубовых, отбойных и подошвенных шпуров, кг:

При взрывании зарядов следует использовать короткозамедленное взрывание с 6-12 степенями замедления в зависимости от количества шпуров в забое.