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

203

в породах крепких, но трещиноватых и породах средней крепо­ сти — нижним уступом. Способ нижнего уступа в данных условиях по сравнению с проходкой сплошным забоем обеспечивает снижение затрат труда и стоимости примерно на 15%;

в породах нарушенных и мягких — сравнительные данные по способам производства работ приведены в табл. 35, составленной применительно к слабому участку (/ = 3) одного из отечественных туннелей площадью 140 м2 и длиной примерно 0,5 км.

В камерных выработках при разработке основного массива породы увеличение высоты слоев позволяет сократить срок строи­ тельства. Например, при увеличении высоты слоев вдвое (от 4 до 8 м) продолжительность проходки камеры уменьшается примерно на 10—20%, а стоимость работ — на 5—15%. Разработка массива отдельными блоками через воронки по стоимости примерно равна стоимости отработки массива высокими слоями, но затраты труда при отдельных блоках возрастают, а интенсивность работ сни­ жается.

По данным шведской практики, в табл. 36 приведены соотноше­ ния стоимостей проходки различными способами в очень крепких породах [92].

Таблица 36

204

Как отмечалось выше, окончательный выбор способа производ­ ства устанавливают на основе сопоставления вариантов. Оптималь­ ный способ сооружения крупных подземных выработок в заданных конкретных условиях целесообразно определять с использова­ нием методов математического программирования.

Задачи оптимального программирования в данном случае могут быть сформулированы следующим образом.

Пусть способ сооружения туннеля характеризуется п факторами производства (хі, х г, . . ., хп), где xt — производительность приме­ няемого оборудования или затраты труда, материалов, или же опре­ деленные объемы работ и др. Производственная (в данном случае целевая) функция Z, представленная объемом выломки породы или уложенного бетона за определенный период времени (сутки, месяц), при данном способе работ может быть записана как функция тех

Имеющие место в действительности соотношения между пере­ менными могут быть выражены в виде уравнений или неравенств связи (балансовых ограничений) типа

где Сі — издержки производства; может означать, например, стои­ мость 1 м туннеля или камерной выработки при данном способе производства работ или, например, затраты труда на 1 м3 выработки.

Кроме того, полагаем, что переменные xt ограничены в опреде­ ленных пределах

Искомая задача формулируется так: для данного способа соору­

Решение примерно аналогичной задачи применительно к опре­ делению максимальной скорости проходки для заданных условий приведено в § 19.

В зависимости от поставленной цели задача может быть преобра­ зована в двойственную относительно сформулированной выше: для данного способа сооружения выработки необходимо найти такие факторы производства x t , х 2, . . ., х п , чтобы Ct = min при соблю­ дении условия (81) Z = Z 0 (где Z 0 — заданный объем производства, например скорость сооружения туннеля), а также при выполнении граничных условий (83). Двойственная задача эквивалентна перво­ начальной, т. е. приводит к тем же значениям х,-.

205

Найденные (с помощью известных методов программирования) оптимальные значения х и х 2, ■. хп подставляем в балансовое уравнение (82) и определяем Ct. Таким образом, для каждого спо­ соба производства работ, обеспечивающего заданную скорость сооружения выработки, находим факторы (производительность обо­ рудования, затраты и пр.), при которых стоимость сооружения выработки окажется минимальной. Сравнивая полученные значения стоимости, определяем наиболее выгодный способ производства подземных работ для данных условий.

Можно представить, например, что число переменных факторов для оптимизации равно трем: длина туннеля х и площадь его попе­ речного сечения х г и категория породы по СНиП хъ. Пусть ограни­ чения этих переменных имеют вид неравенств (83). В этом случае при разработке туннеля способом сплошного забоя скорость про­ ходки выражается функцией

стоимость 1 м туннеля С == min. Таким образом, в результате реше­ ний уравнений (84) и (85) определяем длину туннеля, площадь его поперечного сечения и категорию породы, при которых для задан­ ного способа производства работ стоимость проходки окажется наименьшей.

Если подобные условия будут найдены для всех практикуемых способов проходки, то можно будет установить наиболее целесооб­ разные области их применения, т. е. получить взамен данных, при­ веденных в табл. 34, рекомендации по оптимальным способам про­

института Центрогипрошахт и др. Для подземных сооружений боль­ шого сечения развитие этих прогрессивных методов пока сдержи­ вается из-за недостатка специальных наблюдений и исследований, позволяющих вывести балансовые уравнения типа (82).

Вместе с тем следует отметить, что оптимальный способ проходки выработок должен определяться с учетом ряда вопросов, связанных со строительством подземного сооружения (выбор количества забоев, оборудования, установление требуемых темпов, решения по органи­ зации строительства и пр.). В этой связи решение всей совокупности вопросов должно быть комплексным одним из путей такого решения может явиться создание автоматизированной системы проектиро­ вания организации и производства подземных работ. Основные поло­ жения подобной системы приведены в § 27.

206