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

данный метод применяли при сооружении некоторых тоннелей ГЭС Храм II, Самгори, Арзнп и др., однако присущие этому методу недостатки резко сократили его применение.

§ 2. СООРУЖЕНИЕ ВЫРАБОТОК С РАЗДЕЛЕНИЕМ ЗАБОЯ НА УСТУПЫ

Существуют три разновидности этого способа: соору­ жение выработок способом нижнего уступа; сооружение выработок способом верхнего уступа; сооружение выра­ боток способом бокового уступа.

$б/$н

Рис. 4. Зависимость отношения раз­ меров п,г 'дадеи верхнего уступа к нижнему iD/Sn от площади сечения тоннеля 5

Сооружение выработок способом нижнего уступа. Сущность данного способа производства работ заключа­ ется в том, что в первую очередь на всю длину выра­ ботки (участка выработки) проходят верхнюю часть се­ чения, после чего разрабатывают нижний уступ. -

Соотношение между площадями уступов зависит от принятого горнопроходческого оборудования и устойчи­ вости горных пород. Как показывает обобщение практи­ ки сооружения тоннелей, наблюдается четкая тенденция к возрастанию значения этого соотношения с увеличе­ нием поперечного сечения выработки (рис. 4).

10

Разработка верхней части выработки ничем не от­ личается от сооружения выработки на полный профиль сплошным забоем.

■Дли обеспечения работ по разработке нижнего уступа в зависимости от высоты его сооружают либо пандус с уклоном 1 : 8—1 : 10 (строительные тоннели Нурекской ГЭС), либо специальный подъездной тоннель, почва ко­ торого совпадает с подошвой сооружаемой выработки (тоннели Чарвакской, Токтогульской и других ГЭС).

Нижний уступ разрабатывают бурением и взрывани­ ем вертикальных, наклонных или горизонтальных сква­ жин (шпуров), которые бурят одновременно с погрузкой породы.

На рис. 5 показан один из вариантов организации ра­ бот по разработке тоннеля способом нижнего уступа. Обуривание забоя верхней части выработки предусмот­ рено производить при помощи бурильной установки, по­ грузку породы — подземным экскаватором.

К достоинствам способа можно отнести следующее: возможность сооружения выработки в породах, требую­ щих несущей обделки, поскольку крепят свод непосред­ ственно после проведения верхней части сечения, когда небольшая высота выработки (по сравнению с сооруже­ нием выработки на полный профиль) позволит произве­ сти работы по креплению с меньшими затратами вслед­ ствие отсутствия громоздкой опалубки, необходимости подавать бетон на большую высоту и т. д.; отсутствие громоздких буровых рам; возможность быстрого перехо­ да к другим способам сооружения выработки при пере­ сечении зон залегания слабых пород; высокие темпы ра­ бот при разработке нижнего уступа благодаря совмеще­ нию во времени процессов бурения и погрузки; низкую стоимость буровзрывных работ при разработке нижнего уступа, поскольку уход забоя может быть (теоретически) неограничен и имеется вторая плоскость обнажения; вы­ сокую безопасность работ при разработке нижнего усту­ па.

К недостаткам способа следует отнести: необходи­ мость производства двух самостоятельных проходческих циклов — для верхней и отдельно для нижней частей тон­ неля, в результате чего увеличиваются сроки строитель­ ства по сравнению с сооружением выработки на полное сечение; необходимость устройства дорог и коммуника-

11

ций на обоих горизонтах; наличие разнотипного обору­ дования (при разработке уступа методом скважинных зарядов).

Данный способ производства работ наиболее целесо­ образно применять для сооружения выработок большой высоты и значительной протяженности, причем особенно он эффективен в породах, требующих крепления кровли выработок.

Основные данные по сооружению некоторых тоннелей этим способом приведены в табл. 2.

Сооружение выработок способом верхнего уступа. Сущность данного способа сооружения выработок зак­ лючается в том, что вначале на всю длину выработки (участка выработки) проходят нижнюю часть сечения,

азатем разрабатывают верхний уступ.

Втабл. 3 приведены некоторые данные по сооруже­ нию важнейших тоннелей этим способом. Как видно из приведенной таблицы, соотношение площадей уступов

принимают

SH:SB= 1 :(1 -1,5).

Нижнюю часть сечения разрабатывают ' способом сплошного забоя.

Верхнюю часть сечения тоннеля обуривают либо с отвала породы, либо с почвы выработки.

На рис. 6 показана организация работ по сооруже­ нию тоннеля способом верхнего уступа. Бурение шпуров при разработке осуществляется с отвала породы. Сле­ дует отметить, что в этом случае параметры буровзрыв­ ных работ для верхнего уступа подбирают из таких ус­ ловий, чтобы отвал был удобен для производства с него зачистки кровли и обуривания забоя. При погрузке по­ роды следят за тем, чтобы площадка породы, на которой располагаются бурильщики, оставалась пригодной для бурения.

Поскольку верхний уступ, как правило, разрабаты­ вают по окончании работ по проведению нижней части сечения, Операции по бурению шпуров и погрузке поро­ ды целесообразно организовать с противоположных сто-, рон тоннеля, т. е. сразу с обоих порталов.

К достоинствам этого способа следует отнеси»: отсут­ ствие необходимости в буровой раме; возможность по-

14

лучения достоверных сведений геологического характера при разработке нижней части; низкую стоимость буро­ взрывных работ при разработке верхней части сечения вследствие наличия второй обнаженной поверхности; возможность совмещения погрузки породы с бурением шпуров при разработке верхнего уступа; возможность эффективного отвода вод в случае большого притока.

К недостаткам данного способа производства работ следует отнести необходимобть производства двух само­ стоятельных проходческих циклов и связанные с этим большие потери времени (соответственно большая трудо­ емкость разработки 1 м3 породы) по сравнению с разра­ боткой выработки на полный профиль; отсутствие удоб­ ства и малую безопасность работ при бурении шпуров с отвала породы; применение способа в определенных геологических условиях.

Сооружение выработок способом верхнего уступа це­ лесообразно применять при строительстве высоких выра­ боток ограниченной длины в крепких, не требующих крепления породах, когда экономически невыгодно при­ менять буровые рамы.

15

Данный способ производства работ был успешно применен при сооружении гидротехнических тоннелей в Швеции. Так, например, при сооружении водоотводяще­ го тоннеля ГЭС Харспронгет длиной 2900 м и площадью сечения 190 м2 были достигнуты средние скорости при проведении нижней части 130 м/мес, а при разработке верхней части сечения 250 м/мес.

|//ау//ОУА^/АУ/АХ/^У/ЛО-//ОѴАУ/Л.У

Рис. 6. Сооружение выработки способом верхнего уступа

Дальнейшим развитием этого способа производства работ можно считать способ, примененный при сооруже­ нии отводящего тоннеля Чильфорсен (Швеция), ко­ гда нижнюю часть тоннеля площадью сечения 88 м2 про­ ходили с одновременным обуриванием верхнего уступа снизу вверх с помощью буровой рамы. Угол наклона шпуров к горизонту составлял 60°. Шпуры верхнего усту­ па заряжали и взрывали по окончании обуривания тон­ неля на всю длину. Такой способ сооружения тоннеля позволил сократить удельный расход ВВ на 10%, шпурометров — на 25%, увеличить производительность труда бурильщиков на 60°/0 по сравнению с подводящим тон­ нелем, где обуривание верхнего уступа производили с рам, смонтированных на автомашинах, которые перед­ вигали по отвалу взорванной породы [23].

16