Файл: Мельников Л.Л. Сооружение выработок большого сечения в крепких породах.pdf

ского тоннеля площадью сечения 54 м2 ГЭС Бласджон (Швеция) [31] были получены следующие зависимости между отклонением шпуров вруба при бурении и подвиганием забоя:

Таким образом, увеличение отклонения шпуров вру­ ба на 1 см повлекло за собой уменьшение подвигания забоя на 1 м.

Из работ, посвященных изучению влияния отклоне­ ния шпуров на эффективность взрывных работ, извест-

Рис. 46. Влияние глубины шпуров и метода бурения на отклонение шпуров от заданного направления:

ны исследования шведского ученого У. Лангефорса [16, 53] и Е. Легостаева [17]. Отмечая важность соблюде­ ния точного расстояния между шпурами вообще, У. Лангефорс провел большую работу по измерению «разбро­ са» при разметке и бурении шпуров при работе раз­ личными буровыми механизмами. На рис. 46 представ­ лены некоторые результаты его исследований.

Следует отметить, что величины отклонений, приве­ денные на рис. 46, справедливы для условий сооруже­ ния тоннелей в Швеции (ручные бурильные перфорато-

ры, порода — гранит). Для отечественных условий (по­ роды — преимущественно разрушенные песчаники, алев­ ролиты) эти отклонения будут большими.

На рис. 47 показаны результаты экспериментальных взрывов по исследованию влияния отклонения заряжае­ мого шпура от холостого па требуемую величину заряда

нуть абсолютной точности в направлении шпуров. В свя­ зи с этим значительный интерес представляют лабора­ торные исследования по изучению допустимых отклоне­ ний в зависимости от диаметра холостого шпура. Рабо­

плексиглас. Отклонение считали допустимым, если пере­ городка между шпурами в модели оказывалась переби­ той не менее чем на 0,9 своей величины.

' Исследования показали, что чем меньше диаметр хо­ лостого отверстия, тем большую точность необходимо соблюдать при бурении шпуров. Зависимость, показан­ ная на рис. 48, построена для случаев, когда диаметр холостого отверстия превышал диаметр заряжаемого шпура в 3; 4 и 5 раз, для меньших диаметров такой зависимости установить не удалось вследствие невоз­ можности в тех условиях достичь необходимой для это­ го точности работ и измерений (угол наклона должен быть различный и меньше 1°; отклонения шпура — со­ тые доли миллиметра).

130

Из рис. 48 видно, что допускаемые отклонения за­ ряжаемого шпура от холостого весьма малы. Условно продолжая кривую до случая равенства диаметров хо­ лостого п заряжаемого шпуров, можно приблизительно судить о допускаемом отклонении для этого случая (оно находится в пределах 0,005ч-0,006 /).

Следует отметить, что в практике сооружения выра­ боток большого сечения применяют также комбинирован­

сколько большую глубину, чем шпуры клинового, заря­ жать только на величину перебура и взрывать во вторую очередь.

Выбор типа вруба. При проектировании буровзрыв­ ных работ нередко приходится делать выбор между от­ рывающим типом вруба и разрушающим. Анализируя основные достоинства прямых врубов и их недостатки, можно видеть, что последние устраняются с внедре­ нием более совершенной механизации и соблюдением вы­ сокой культуры буровых работ.

В этом отношении прямой вруб имеет весьма суще­ ственное преимущество перед наклонным, часть недо­ статков которого, как указывалось выше, вытекает из самой природы его.

На преимущества прямого вруба перед наклонным указывают также многие примеры из практики соору­ жения выработок большого сечения. Так, например, применение прямых врубов при проведении выработок на Белоусовском руднике позволило увеличить к. и. ш.

5* 131

на 22%, уменьшить расход ВВ на 9%, повысить произ­ водительность бурильщика на 14% по сравнению с ра­

Применение клинового вруба позволяло достичь макси­ мального подвигания 2 м. При использовании же пря­ мого вруба с центральной скважиной (D = 100 мм) сред­ нее подвпгание забоя на взрыв составило 3,5 м при глу­ бине шпуров 4,1 м [36].

В Швеции при сооружении тоннеля ГЭС в Батгусстремене [20] (площадь сечения 5 = 20 м2) производили сравнение эффективности применения клинового и пря­ мого врубов со скважиной большого диаметра. Всего было сделано 130 циклов, из них 41 цикл при приме­ нении клинового вруба. Среднее подвигание при исполь­ зовании этого вруба составило 2,58 м. С прямым вру­ бом было проведено 605 м (130 взрывов). Среднее по­ двигание составило 4,65 м.

На преимущества прямого вруба перед клиновым указывают работы как отечественных, так и зарубежных [38, 47] исследователей. Обобщение данных передовой практики сооружения тоннелей показывает, что средний к. и. ш. при применении прямых врубов составляет 0,91, наклонных 0,82. По данным П. В. Сдобникова [37], средний к. и. ш. при применении дробящих врубов в рудной промышленности составил 0,88, при применении отрывающих врубов 0,83.

В свою очередь, как в отечественной, так и в зару­ бежной литературе имеются работы, в которых освеща­ ются многочисленные случаи успешного применения вру­ бов отрывающего типа. Согласно работам профессоров А. Ф. Суханова и Н. М. Покровского, применение вру­ бов отрывающего типа особенно эффективно при соот­ ветствующем направлении трещин и напластовании по­ род в забое. При применении же прямого вруба в поро­ дах с сильным напластованием и трещиноватостью, как указывалось, наблюдается снижение его эффективно­

сти.

Кроме фактора геологического строения пород опре­ деляющее влияние на выбор типа вруба оказывает тип бурового инструмента. На рис. 49 представлено факти­ ческое распределение типов врубов в зависимости от сте­

132

пени оснащенности забоя буровым оборудованием. Как видно из рис. 49, при применении легких ручных буриль­ ных машин предпочтение как в отечественной, так и в зарубежной практике отдается отрывающим врубам; при применении же колонкового полуавтоматического буро­ вого оборудования в подавляющем большинстве слу­ чаев используют прямой вруб.

Некоторые исследователи высказывали предположе­ ние, что применение прямого вруба оправдано лишь в

ШШШ/ ' О ?

Рнс. 49. Распределение типов врубов в зависи­ мости от степени технической оснащенности забоя:

I — отечественная практика; I I — зарубежная практика; 1 — прямые врубы; 2 — наклонные врубы

выработках с площадью сечения до 60 м2. На основа­ нии изложенного следует, что площадь сечения может влиять на выбор вруба лишь косвенно в зависимости от степени механизации забоя. Учитывая некоторую тен­ денцию к отказу от тяжелого бурового оборудования при переходе на очень большие сечения, предпосылки, из которых исходили эти исследователи, находят свое

объяснение.

Таким образом, можно сделать вывод, что выбор ти­ па вруба при сооружении выработок большого сечения необходимо производить с обязательным учетом приня­ той механизации буровых работ и геологического строе­ ния разрабатываемых пород. Отрывающие врубы целе­ сообразно использовать в широких выработках при при­

133

менении легкого бурового оборудования и соответствую­ щем направлении напластования и трещиноватости гор­ ных пород.

Прямые врубы целесообразно использовать при при­ менении колонкового механизированного бурового обо­ рудования в крепких монолитных, не склонных к пла­ стической деформации породах.

Рис. 50. Схемы расположения врубов и шпуров в забое:

с — Соковое; б — верхнее; о — центральное; г — нижнее

Выбор места расположения вруба в забое. При вы­ боре места расположения вруба в забое необходимо ис­ ходить из требований, которые должны быть предъявле­ ны к дроблению породы, кучности и места ее располо­ жения в забое.

При боковом расположении вруба в забое (рис. 50, а) отбойка породы направлена в сторону вруба. Отбитая горная масса дробится равномерно и располагается у стены выработки. Такое расположение вруба целесооб­ разно применять в случае необходимости обеспечения непрерывного подхода к противоположной стороне забоя.

При верхнем расположении вруба в забое (рис. 50, б) происходит неравномерное дробление породы. Горная масса располагается в забое кучно, однако почва вы­ работки обрабатывается некачественно и нередко оста­

134