книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство горизонтальных и наклонных выработок

7 В

Рис. 2.45. Комплекс К4ПП-2

5.5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

О б щ а я о р г а н и з а ц и я р а б о т при комбайновом способе строительства планируется из условия четырехсменной работы в сутки, из которых три шестичасовых смены — рабо­ чие, а одна — ремонтно-подготовительная. Рабочая неделя предусматривает 30-часовой режим с двумя выходными дня­ ми или 36-часовой с одним выходным днем. В связи с этим проходческая бригада состоит из пяти рабочих звеньев с соот­ ветствующим распределением объема работ в каждом звене.

При составлении графика проходческого цикла расчеты ве­ дутся первоначально по укрупненным показателям, а затем с учетом, надежности проходческого оборудования. На базе эко­ номико-математического моделирования процессов производит­ ся детальная разработка графика организации работ по мето­ дике, разработанной ИГД им. А. А. Скочинского:

С к о р о с т ь п р о в е д е н и я горных выработок комбай­ новым способом в отдельных шахтостроительных организациях составляет 180—200 м/мес, что в 2—2,5 раза выше чем при бу­ ровзрывном способе. Основными факторами, влияющими на величину скорости проведения, являются размеры сечений и длина выработки, крепость пород, величина коэффициента присечки (А п ), тип комбайна и оборудование призабойного транс­ порта, число проходчиков в звене и материально-техническое обеспечение и др. факторы.

Степень влияния указанных факторов зависит от горно-гео­ логических, производственных организационно-технических условий и в, каждом конкретном случае различна.

Как установлено из практики, при увеличении площади по­ перечного сечения с 6 до 13 м2 скорость проведения уменьша­ ется примерно в 1,8 раза (рис. 2.46). С увеличением крепости пород и коэффициента присечки Кп скорость проведения так­ же уменьшается.

Важное значение для скорости проведения имеют состав проходческого звена N и удельная площадь забоя на одного*

Рис. 2.46. Графики зависимости скоро­ сти проведения (м/мес) и производи­ тельности труда Р (м3/чел.-смену) от площади поперечного сечения выработ­ ки:

■1, V — скорость и производительность труда при проведении выработок ком­ байном ПК-ЗМ; 2, 2' — то же, комбай­ ном ПК-9Р

проходчика /гу= 5 вч/Л/г. Ориентировочно по условию стоимости

итрудоемкости работ оптимальное значение лу = 2,5 м2/чел. Оптимальная месячная скорость проведения vQ (м/мес) по

условию трудоемкости:

________________Nmn_____________

°° _ (6 ,7 — 33,86/S B4 + 3/Cn — 2 .5 3 Д ) Ку *

учитывающий тип комбайна, равный 0,65—0,83 для комбайна ПК-9р (4ПП-2) и 1 для ПК-3 (ГПК).

Для достижения высоких технико-экономических показате­ лей важно иметь не только высокие скорости проведения вы­ работки в отдельные месяцы, но средние скорости проведения всей выработки с учетом времени на' монтаж и демонтаж ком­ байна и транспортного оборудования:

сL+1,10,2*’

где vt — средняя скорость проведения выработки, м/мёс; L — длина выработки, м; Е*— время монтажа и демонтажа комбай­ на, перегружателя, конвейера и перевозки оборудования.

сит от типа комбайна, площади поперечного сечения выработ­ ки, способа проведения — совместная или раздельная выемка угля и породы, призабойного транспорта, типа крепи и других факторов. Оптимальное значение трудоемкости находится в пределах 4—6 м/смену при раздельной выемке и 4—8 м/смену при совместной выемке (рис. 2.48). При усредненных прочих показателях наибольшее влияние на трудоемкость, работ име-

РАЗДЕЛ III

СТРОИТЕЛЬСТВО ТРАНСПОРТНЫХ

ИГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ ТОННЕЛЕЙ

Внаучно-технической литературе под термином тоннели подразумевают подземные горизонтальные и наклонные выра­ ботки, как имеющие непосредственную связь с земной поверх­ ностью, так и не имеющую такой связи. По своему назначению тоннели имеют весьма широкое использование в самых раз­ личных отраслях промышленности.

Втранспортном строительстве различают тоннели железно­ дорожные, автодорожные, метрополитены, судоходные, пеше­ ходные и др. тоннели на путях сообщения. Широко использу­ ются тоннели в гидротехническом строительстве (водоподаю­ щие, водоотводящие, аэрационные, строительные и др.), а так­

же в практике городского подземного строительства — различ­ ные коммуникационные тоннели.

По размерам поперечного сечения тоннели можно разделить на несколько групп: тоннели поперечным сечением до 25— 30 м2 (в основном это горные выработки и коммунальные тон­ нели), тоннели поперечным сечением от 30 до 100 м2 (в основ­ ном это транспортные тоннели) и тоннели поперечным сечени­ ем более 100 м2 (гидротехнические тоннели)

Способы строительства тоннелей в -основном обусловлива­ ются гидрогеологическими условиями заложения тоннелей, а технологические схемы производства работ, в. основном, раз­ мерами поперечного сечения. Учитывая, что технология строи­ тельства горизонтальных и наклонных подземных сооружений ограниченных размеров поперечного сечения рассмотрена вы­ ше, в настоящей главе рассматривается только технология про­ изводства работ при строительстве транспортных и гидротех­ нических тоннелей поперечным сечением 60—100 м2 и более в породах мягких, средней прочности и крепких, позволяющих.

Рис. 3.1. Характерная последовательность разработки сечения туннеля прк> различных способах производства работ (цифрами показаны этапы разра­ ботки сечения туннеля):

без применения специальных мероприятий (сдециальных спосо­ бов) производить обнажения породного массива необходимой площади для возведения временной и постоянной крепи (об­ иделки) .

В указанных условиях строительство тоннелей осуществля­ ется с применением буровзрывных работ, проходческих щитов и комбайнов. В породах мягких и средней прочности (/< 4) предпочтение следует отдать щитовому и комбайновому спосо­

забоя и применяемая система крепей, поддерживающих обна­ жение до возведения постоянной обделки.

Возможно применение следующих основных методов рас­ крытия сечения забоя (СНиП HI-44-77), которые представле­ ны на рис. 3.1, а область их применения приведена в табл. 3.1 (по Мосткову В. М.).

Следует отметить, что область применения каждого из пе­ речисленных методов раскрытия сечения тоннеля условна* и решение о выборе того или иного метода принимается на ос­ нове анализа конкретных горно-геологических условий заложе-* ния тоннеля.

Г л а в а 6

СТРОИТЕЛЬСТВО ТОННЕЛЕЙ В ПОРОДАХ МЯГКИХ И СРЕДНЕЙ ПРОЧНОСТИ

В породах мягких и средней прочности кроме щитового и комбайнового способов строительства тоннелей из горных спо­ собов тоннелестроения в основном применяются методы опер­ того свода, опорного ядра, раскрытия на полное сечение по частям и их модификаций.

6.1. Мето д о перто го с в о да

Сущность, метода заключается в том,, что горностроитель­ ные работы в первую очередь направлены на раскрытие верх­ ней части тоннеля и возведения постоянной крепи свода, под защитой которой в дальнейшем выполняются работы в цент­ ральной и боковых частях тоннеля. Впервые этот метод был применен при строительстве судоходного тоннеля в Бельгии. Поэтому в горно-технической литературе этот метод иногда называют бельгийским. В настоящее время метод опертого свог да по сравнению с другими благодаря простоте работ и надеж­ ности имеет наиболее широкое применение при строительстветоннелей в указанных условиях. Различают три схемы произ­ водства горностроительных работ: одноштольневая, двухштольневая и схема с опережающей калоттой.

При одноштольневой схеме (рис. 3.2) вначале проходят на­ правляющую штольню 1, из которой через одно-три кольца (длина кольца — не более 6,5 м) производится раскрытие калотты 2 и бетонирование свода 3 в шахматном порядке.

В кольцах, примыкающих к уже забетонированному своду, раскрытие калотты допускается после того как бетон наберет" не менее 60% проектной прочности, т. е. примерно через 7—

Рис. 3.2. Одноштольневая схема производ­ ства работ методом опертого свода

8 суток. Бетонирование свода осуществляют в направлении сни­ зу вверх. Под пяту свода вначале укладывают слой тощего бе­ тона толщиной 10—15 см, который в дальнейшем при подведе­ нии под него стен тоннеля скалывается.

После набора бетоном свода проектной прочности приступа­ ют к разработке породы в центральной части тоннеля 4. При этом у пят свода оставляются бермы, ширина которых устанав­ ливается проектом в зависимости от устойчивости породного, массива и составляет 0,3—1,0 м. Крутизна откосов изменяется от 1 :0,1 (скала) до 1 :0,5 (слабый грунт).

В дальнейшем после разработки ядра тоннеля на длину не­ скольких колец приступают к разработке боковых частей тон­ неля 5,7 и бетонированию стен 6,8. Все работы ведутся в шах­ матном порядке, так чтобы вертикальные швы свода и участков стен не совпадали. Бетонирование стен производят послойно в направлении снизу вверх с тщательным уплотнением бетона. Наиболее ответственными, и сложными работами являются за­ делка контактов между стенами и сводом. Для обеспечения полной монолитности крепи бетонирование стен не доводится на 20—40 см до пяты свода. Бетон стен выдерживается в те­ чение не менее 2 сут, после чего оставшийся зазор плотно за­ бивается жестким бетоном, В зазор вмонтируется металличе­ ская труба, через которую в последующем за закрепное прост­ ранство нагнетается цементный раствор. Давление нагнетания цементного раствора не должно превышать расчетное давление грунта на крепь.

В последнюю очередь разрабатывается порода в лотковой части тоннеля 9 и бетонируется обратный свод 10. Для обес­ печения устойчивости стен перед разработкой породы в лотко­ вой части тоннеля между стенами устанавливают распорки в специально вырытых для этого канавках или разработку лотка ведут не целиком, а отдельными полосами с оставлением цели­ ков, расположенных напротив стыков стен. После бетонирова-

Строительство тоннелей с применением метода опертого; свода рекомендуется вести в мергелях, твердых глинах, плот­ ных суглинках и др. породах, способных воспринять давление от пят свода крепи с учетом всех действующих нагрузок. При: строительстве тоннелей небольшой протяженности (до 300 м) предпочтение следует отдать одноштольневой схеме или схеме- с опережающей калоттой. В водоносных породах и длине тон­ неля более 300 м целесообразноприменение двухштольневой. схёмы производства рйбот.

6.2. МЕТОД ОПОРНОГО ЯДРА

Сущность метода (рис. 3.5) заключается в поочередной про­ ходке штолен 1, 3, 5 в боковых частях тоннеля и возведения монолитной бетонной или железобетонной постоянной крепи — стен тоннеля 2, 4. После этого проводится центральная штоль­ ня б, а затем раскрывается калотта 7 и возводится бетонный, свод 8, опирающийся на ранее возведенные стены тоннеля. По­ следовательность работ в сводовой части тоннеля по разработ­ ке породы и возведению постоянной крепи осуществляется так­ же, как при строительстве тоннелей методом опертого свода. В дальнейшем под защитой постоянной крепи тоннеля разра­ батывается основная центральная часть (Ядра) массива 8,. а затем лотковая часть 10 и возводится крепь обратного сво­ да 11.

В последнее время в практике тоннелестроения широкое рас­ пространение получил метод опорного ядра с податливой' крепью (новоавстрийский способ). При этом методе (рис. 3.6). разработку породы производят по контуру свода и стен тонне­ ля, оставляя нетронутым ядро сечения. Разработку породы ве-

Рис. 3.6. Схема произ­ водства работ при ме­ тоде опорного ядра с податливо'! обделкой (новоавстрийский спо­ соб)

дут небольшими заходками до 1,5 м с установкой анкеров 2. Jlo сетке, натянутой между анкерами, наносят слой набрызгбетона 3 толщиной 15—20 см, который при необходимости усили- :вается установкой металлических арок. Под защитой набрызгбетонной крепи производят разработку калотты 1, а затем раз­ работку боковых частей тоннеля 5 с возведением набрызгбетон- -ной крепи 6 с анкерами. Возведенная крепь является времен­ ной податливой крепью, которая хорошо деформируется до установления равновесия в породном массиве. После разработ­ ки ядра сечения 4, 7 возводится обратный свод 8 на полную толщину обделки. Возведение постоянной грузонесущей крепи 9 из монолитного бетона или набрызгбетона производят после того, когда деформации в породном массиве достигнут состоя­ ния равновесия. С этой целью временная крепь тоннеля обору­ дуется датчиками для замера деформаций. При необходимости между временной крепью и несущей крепью помещают пленоч­ ную гидроизоляцию.

6.3. МЕТОД РАСКРЫТИЯ СЕЧЕНИЯ НА ПОЛНЫЙ ПРОФИЛЬ ПО ЧАСТЯМ

Этот метод раскрытия сечения применяют при строительст­ ве коротких монтажных камер (для монтажа щита или тюбингоукладчика) в тоннелях, проводимых, на полное сечение. Рас­ крытие сечения производится по частям с уменьшенной дли­ ной кольца до 3—4 м в следующей последовательности. Вна­ чале разрабатывается нижняя штольня 1 (рис. 3.7), из кото­ рой рассекается штольня 2. Затем разрабатывается малая калотта 3 и далее большая калотта 4. После этого разрабатыва­ ется центральная часть сечения 5, боковые части 6 и обратный свод 7. По мере разработки породы вся выработка поддержи­ вается временной распорной крепью. После полного раскрытия сечения производится возведение постоянной бетонной крепи по всему периметру.

Метод является весьма трудоемким, требует большого рас­ хода материалов для возведения громоздкой временной рас^ порной крепи, необходимость крепления в каждом кольце двух