Файл: Мостков, В. М. Подземные сооружения большого сечения.pdf

Рис. 72. Очередность разработки крупных выработок уступами:

интенсивность работ при этом значительно возрастает и, как пока­ зывает практика, доходит до 20 тыс. м3 породы в месяц.

Тем не менее, при высоте уступа больше 10 м наиболее целесо­ образно разработку его вести послойно. В этом случае уступ, пред­ ставляющий собой породный массив, разрабатывают отдельными горизонтальными слоями на всю длину выработки. Примеры разде­ ления массива на слои показаны на рис. 72. Высота слоев зависит

170

от инженерно-геологических условий, при которых обеспечивается устойчивость забоя и стен выработки, а в камерных выработках — также от типа и месторасположения строительных подходов. В креп­ ких малотрещиноватых породах высота слоев задается 8—10 м, при этом для каждого слоя может быть самостоятельный горизон­ тальный подход или ответвление от основного строительного подхода.

В отдельных случаях вместо подходных выработок к каждому слою можно использовать породоспускные вертикальные или наклон­ ные выработки, соединяющие верхний и нижний (транспортный) горизонты. В трещиноватых породах и при шахтных подходах высота слоев ограничивается 3—6 м. В зависимости от состояния породы каждый слой можно разрабатывать на всю ширину выработки или же по частям, например, с первоочередной проходкой средней части, а затем боковых. Можно также применить следующий способ. В пределах каждого слоя вначале на длину 1—2 заходок разрабаты­ вают одну из сторон с менее благоприятными инженерно-геологи­ ческими условиями, шириной примерно 2/3 пролета выработки. Боковую поверхность уступа закрепляют анкерами и набрызгбетоном, после чего разрабатывают оставшуюся часть уступа. Как показал опыт, в нарушенных породах подобная последовательность, принимаемая в пределах каждого слоя уступа, обеспечивает меньшие смещения боковых сторон выработки по сравнению с разработкой слоя сразу на всю ширину [110].

В длинных камерах (примерно 100 м и более) можно взамен подходов к каждому горизонту применить наклонные съезды в самой камере. На рис. 73 показана схема разработки подземного машинного зала станции Круахан (Англия, 1965 г.), причем на этапах 7 и 8 породу вывозят по наклонному съезду.

Размеры верхней части сечения выработки должны обеспечить безпрепятственную работу не только погрузочного и транспортного оборудования, но и пропуск транспорта и вентиляционных труб под опалубочными агрегатами. Поскольку нижний уступ разраба­ тывают значительно быстрее, чем верхнюю часть выработки, высота последней обычно назначается минимальной в зависимости от габа­ ритов указанного оборудования (6—8 м).

Способом нижнего уступа построены почти все туннели в Со­ ветском Союзе с площадью поперечного сечения более 100 м2: строи­ тельные туннели Нурекской, Чарвакской, Ингурской, Хантайской ГЭС, напорный туннель Ингурской ГЭС, крупные транспортные туннели, а также большинство камерных выработок для подземных помещений.

К достоинствам метода относятся: возможность быстрого закреп­ ления кровли на нарушенных участках и сравнительная простота перехода к другим способам проходки туннеля при пересечении зон залегания слабых пород; небольшие размеры буровых установок; высокие темпы работ при проходке нижнего уступа благодаря воз­ можности совмещения во времени процессов бурения и погрузки; существенное снижение стоимости буровзрывных работ в уступе,

171

левой части уступа останавливают, взорванную породу выравнивают для съезда и начинают проходку правой части уступа и т. д.

Сложнее решить проблему совмещения разработки верхней части сечения и нижнего уступа в туннелях пролетом от 6 до 20 м. Это вызывается сложностью узла перегрузки, подачи бетона и материалов на верхний горизонт, трудностью выполнения взрывных работ на

в отечественной, ни в зарубежной практике строительства туннелей большого сечения не имеется.

Разработанная в институте Оргэнергострой схема совмещения работ применительно к конкретному туннелю с сечением площадью 100 м2 в породах VI—VIII категории по СНиП позволяет решить перечисленные вопросы при специальной механизации работ.

Верхнюю часть туннеля проходят обычным способом с примене­ нием погрузочной машины ПНБ-Зк и буровых установок СБУ-2, с той лишь разницей, что взамен автотранспорта применяют само­ ходные вагоны ВСД-20 емкостью 20 т с челночным ходом. На рас­ стоянии 200—250 м от забоя бетонируют свод с помощью бетоно­ укладочного агрегата на пневмоходу, передвигаемого вперед перед взрывом зарядов в уступе. Нижний уступ разрабатывают на рас­ стоянии 250—300 м от забоя. Работа узла перегрузки обеспечивается применением как самоходных вагонов в верхней части, так и пе­ редвижных бетонных узлов и тельферов для подачи материалов в нижней части туннеля.

Описываемая совмещенная схема может быть применена в тех же условиях, что и способ проходки нижним уступом, но лишь в забоях длиной более 1 км, поскольку при коротких забоях не удается обеспечить требуемые длины участков, на которых выполняются отдельные процессы и освоить новые технологические приемы. Эффективность совмещенного способа повышается с увеличением высоты туннеля.

Продолжительность цикла для верхней части туннеля предусмот­ рена 24 ч, для нижней части — 6 суток. В воскресные дни произ­ водятся необходимый ремонт, потягивание коммуникаций и завоз основных материалов в верхний забой на неделю. Такая продолжи­ тельность циклов принята из следующих соображений. Верхнюю часть туннеля проходят заходками по 2 м, а подвигание забоя нижней части за взрыв составляет 12 м. Взрывание зарядов в сква­ жинах нижней части туннеля один раз в неделю позволяет значитель­ но упростить организацию работ в верхней части туннеля. С отста­ ванием 30 м от верхнего забоя бурят скважины предварительного откола, взрывание зарядов в этих скважинах производят одно­ временно со взрывом в верхнем забое.

Как показывают расчеты, предлагаемое решение позволяет примерно на 30% сократить срок строительства туннеля.

Рассмотрим сооружение строительного туннеля Хантайской ГЭС в 1967 г. Туннель протяженностью около 300 м и сечением площадью

174

янии.

Верхнее сечение высотой 7,25 м и площадью 66 м2 проходили сплошным забоем. Шпуры бурили с буровой рамы на базе автотя­ гача МАЗ-502, которая переставлялась на другую сторону плоскости забоя. На раме установлено девять ручных перфораторов ПР-24Л с пневмоподдержками. Глубина шпуров 4 м, подвигаііие забоя за взрыв 3,6 м. В забое располагали 122 шпура. Одновременно с обуриванием забоя со второй рамы на пневмоходу бурили шпуры под анкера и вели их установку. Металлическую сетку навешивали с под­ мостей, смонтированных на автопогрузчике (рис. 74, а).

Уступ начали разрабатывать после окончания проходки верхней части. Схема разработки нижнего уступа показана на рис. 74, б. Была достигнута скорость проходки туннеля 80 м/мес.

Интересен также пример проходки транспортного туннеля Страйт-Крик в Колорадо (США) длиной 2485 м со сводчатой кров­ лей шириной 12,5 м, высотой 11,6 м и общей площадью 130 м2, который разрабатывали на высоте 3600 м над уровнем моря двумя встречными забоями [101].

От западного портала на длину 1,2 км проходку вели способом нижнего уступа. По трассе туннеля залегают граниты и гнейсы различной крепости и степени трещиноватости. Качество породы было детально изучено при проходке штольни размерами 3,4 X X 3,4 м, пройденной параллельно туннелю на расстоянии 80 м от него. Высота верхней части 6,2 м, площадь 62 м2. Шпуры бурили

сдвухъярусной рамы шириной 9,3 м, высотой 4,5 м, длиной 12,4 м

имассой 86 т. На ней устанавливали 12 тяжелых колонковых перфо­ раторов. В забое располагали 120 шпуров глубиной 3,0—3,2 м. Подвигание забоя за взрыв в среднем составляло 2,6—2,7 м. Про­ ветривание осуществляли двумя вентиляторами производительностью

50 м3/с по воздуховоду диаметром 1,5 м.

Уборку породы выполняли погрузчиком с ковшом емкостью 3 м3 в полуприцепы грузоподъемностью 28 т на тягачах. Автомашинъ! были оборудованы нейтрализаторами выхлопных газов.

Крепление осуществляли металлическими арками из двух секций, масса их на 1 м туннеля составляла 316 кг. Секции устанавливали на металлические плиты, уложенные на двутавровые балки вдоль пят свода, и стыковали в замке. Монтаж секций крепи производили с буровой рамы.

Проходческий цикл составлял в среднем 9 ч, в том числе: 120 мин бурение; 70 мин заряжание и взрывание; 10 мин проветривание; 150 мин уборка и транспортирование породы; 190 мин крепление. В смене работало 25 человек. За сутки проходили примерно 7 м, наибольшая скорость составила 9 м/сут. Работы но проходке верх­ ней части были начаты в марте 1968 г. и закончены в сентябре того же года, т. е. участок туннеля длиной 1,2 км был пройден за 7 ме­ сяцев при средней скорости 175 м/мес.

175