Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Элементы горных выработок и способы их проходки

Элементы горных выработок и способы их проходки



Штольни

Горно-тоннельные работы обычно начинают с проходки штолен, т. е. горизонтальных или наклонных выработок. По своему назначению штольни разделяют на направляющие, транспортные, подходные и дренажные, а по расположению — на верхние, нижние, боковые и центральные. Так как во многих случаях нижнюю штольню сооружают в первую очередь, то она является опережающей все дальнейшие проходческие работы.
Благодаря наличию опережающей штольни проводят уточнение геологических и гидрогеологических данных, обеспечивают водоотлив и используют штольню в качестве основы для расширения выработки, а также для размещения транспортных, водоотливных и вентиляционных средств. В большей степени этим требованиям отвечает нижняя штольня, так как она дает возможность одновременной проходки тоннеля из нескольких забоев. В случае применения верхней опережающей штольни возникает ряд затруднений, связанных с транспортными, проходческими и водоотливными работами, но зато уменьшается стоимость проходки; поэтому данный вариант целесообразен в случаях, не требующих открытия дополнительных забоев, т. е. при сооружении сравнительно небольших тоннелей (до 300 м).
Необходимо строго увязывать величину опережения штольни с геологическими и гидрогеологическими условиями, а также с методами работ по дальнейшему расширению выработки. He следует допускать длительного использования временных крепей штолен, но в то же .время нельзя создавать .помех для последующих работ при малой величине опережения. При проходке в крепких устойчивых породах опережение достигает нескольких сотен -м, а в глинистых — нескольких м (во избежание излома крепей вследствие разбухания глин).
Расположение нижней и верхней штолен в плане совпадает с осью тоннеля; высотное расположение штольни должно обеспечивать пропуск воды по лотку готовой части тоннеля, а верхней штольни — оставление верхнего элемента крепи за пределами наружного очертания обделки. Форму поперечного сечения штолен выбирают прямоугольной и трапециевидной; последняя обеспечивает крепи штольни большую устойчивость и неизменяемость формы при наличии бокового давления породы и более удобна при эксплуатации.
Поперечные размеры штолен устанавливают, исходя из их назначения и условий производства работ, при этом наименьшую высоту в свету принимают в 1,8 м и наибольшую — 3,5 м. Ширина штольни зависит от габаритных размеров транспортных средств (рис. VI.1). Так, при однопутном движении ширину штольни нa уровне верха вагонетки определяют по формуле
Элементы горных выработок и способы их проходки

При трапециевидном сечении штольни ширину поверху принимают на 0,5—0,7 м меньше, чем понизу. В породах, оказывающих значительное вертикальное давление, ширину штольни поверху ограничивают 2,5 м. При назначении размеров сечения штольни необходимо предусматривать возможность размещения различного оборудования (труб для воды и сжатого воздуха, вентиляционных коробов, кабелей, осветительной арматуры и т. п.).
Элементы горных выработок и способы их проходки

Наиболее употребительны крепи штольни следующих типов: неполный дверной оклад (полурама) и полный дверной оклад (рама). Неполный дверной оклад (рис. VI.2, а) применяют в твердых и неразбухающих породах; он представляет собой простейший вид крепи и состоит из верхнего бруса — верхняка и двух стоек. Нижние концы стоек ставят в лунки или на деревянные подкладки. В породах менее твердых и пластичных обязательна укладка нижнего, замыкающего крепь элемента — лежня. В этом случае крепь и носит название полного дверного оклада (рис. VI,2, б).
Все элементы крепи тщательно расклинивают. Элементы дверного оклада соединяют при помощи простых врубок и стальных скоб. Дверные оклады устанавливают на расстоянии 1,0—1,5 м друг от друга и распирают при помощи бревен-коротышей (рошпаны). При сильном давлении это расстояние уменьшают до 0,5 м подведением промежуточных рам, или же дверные оклады устанавливают сплошь — рядом друг с другом. Диаметр леса для элементов крепей и расстояния между окладами назначают по расчету. В среднем для верхняков и лежней употребляют круглый лес диаметром 20—30 см, для стоек 18—25 см, для распорок 12—15 см. При очень сильном давлении в качестве дверных окладов применяют рамы из рельсов или двутавровых балок. Промежутки между дверными окладами крепят затяжками из досок толщиной 5—7 см и длиной на 30—40 см больше расстояния между рамами.
Элементы горных выработок и способы их проходки

На тоннельных работах, главным образом, в штольнях и при расширении профиля, употребляют также временные металлические крепи в виде разборных рам и из железобетонных стандартных элементов.
В неустойчивых породах применяют забивную крепь (марчеваны) из заостренных досок толщиной 5—7 см, забиваемых наклонно в породу по мере проходки. Длину досок принимают на 40—50 см больше расстояний между осями смежных рам. Забивной крепью обеспечивают возможность разработки породы в защищенном пространстве.
Для усиления штольни применяют подхваты (унтерцуг) из длинных бревен-прогонов (лонгарины и бантины) толщиной 27—30 см (ом. рис. VI.2, б), помещенных в углах штольни, и наклонных стоек (штендеры) толщиной 20—25 см на взаимном расстоянии между ними в 1,0—1,5 м. Прогоны распирают коротышами толщиной 20—25 см. Все сопряжения крепей осуществляют при помощи врубок в паз и скрепляют скобами. В случае появления воды устраивают вторую опалубку из досок в 5—7 см по прогонам с заполнением пространства между забивной крепью и опалубкой сеном или иным пористым материалом для фильтрования воды (рис. VI.2, б).
Для элементов крепей применяют лес, преимущественно хвойный (сосну, ель, лиственницу и пихту), в возрасте от 40 до 100 лет, а также лиственных пород (дуб) в возрасте от 50 до 150 лет.
Элементы поперечного сечения — затяжки, забивная крепь, верхняки и стойки дверных окладов — рассчитывают как балки на двух опорах, нагруженные сплошной, равномерно распределенной нагрузкой от давления породы. Стойки рассчитывают на совместное действие изгибающего момента от бокового давления породы и нормальной силы от давления верхняка на стойку. При построении грузовой схемы по гипотезе проф. М.М. Протодьяконова необходимо учитывать возможность образования разгружающих сводов в зависимости от состояния породы и степени использования штольни при дальнейшем расширении профиля. При небольшой глубине заложения, когда образование разгружающих сводов в породе невозможно, необходимо принимать для расчета полную высоту давящего слоя.
Во всех случаях нагрузку рассматривают как сплошную и равномерно распределенную и рассчитывают по правилам строительной механики.
Проходку штолен ведут следующим способом (рис. VI.3 а). Первоначально устанавливают первый дверной оклад и забивают (или закладывают) в породу заостренные доски (марчеваны) толщиной 5—7 см с опережением забоя выработки на 0,2—0,3 м. Затем разрабатывают породу верхней части забоя и постепенно забивают доски с поддержкой их временными подпорками. После забивки досок на всю ширину под их концы подводят новый дверной оклад; «ад верхняком его укладывают горизонтальную доску, так называемую поперечину (филата), толщиной 6—8 см, которую плотно прижимают к забивной крепи временными клиньями. После этого постепенно забивают новый ряд досок под некоторым углом (вверх), с заведением их между поперечиной и верхняком; временные клинья заменяют постоянными, более тонкими.
Элементы горных выработок и способы их проходки

Забой крепят лобовыми досками. В сыпучих и сильно увлажненных породах дощатую крепь располагают горизонтально с опиранием ее на стойки последнего установленного дверного оклада (рис. VI.3 б). Дальнейшую разработку ведут последовательным перемещением сначала забивной, а затем лобовой крепи (по одной доске, начиная с верхней) с выборкой породы небольшими заходками. Каждый этап работы требует соответственного перекрепления. После проходки таким способом на длину, равную расстоянию между рамами штольни, устанавливают очередной дверной оклад, ведя эту работу сверху вниз.
В менее слабых породах лобовую крепь ставят вертикально, заводя ее в верхней половине забоя за горизонтальные поперечины; в нижней части крепь забивают в подошву штольни и опирают свободным концом на поперечину.
Соединительные выработки

Для обеспечения связи между нижней и верхней штольнями с целью перемещения людей, подачи материалов и сбрасывания породы осуществляют вспомогательные вертикальные, наклонные и уступчатые выработки (рис. VI.4).
Элементы горных выработок и способы их проходки

Короткие вертикальные шахты (фурнели), соединяющие верхнюю штольню с нижней, для сбрасывания породы (см. рис. VI.4, а) устраивают на каждые одно-два кольца и делают квадратного поперечного сечения с длиной стороны 0,7—0,8 м. Разновидность их — ходовые воронки представляют собой вертикальную выработку, разделенную бревенчатой перегородкой на два неравных отделения. Одно из них (размером в плане 1,0х0,7 м) служит для сообщения, а другое — (1,0x0,5 м) для ссыпки породы. Проходку таких вертикальных выработок ведут снизу вверх: в скальных породах — взрывным способом без крепи, в мягких — вручную с креплением кровли и боков досками толщиной 7 см.
В местах примыкания вертикальных и горизонтальных выработок предусматривают некоторое расширение для постановки переходной крепи.
Для подачи из нижней штольни в верхнюю штольню крепежного материала применяют соединительные выработки — бремсберги.
Наиболее употребительны из них уступчатый в виде наклонной штольни и в виде наклонной плоскости. Уступчатый бремсберг (ом. рис. VI.4, в) закрепляют при помощи деревянного бревенчатого сруба. Размеры его определяют графически, нанося на чертеж последовательные положения наиболее длинного элемента крепи — прогона. Этот тип применяют исключительно при вертикальном горном давлении.
Наклонный бремсберг (см. рис. VI.4, б), примыкаемый к стойкам нижнего хода, закрепляют дверными окладами с подхватами. Сечение такой штольни высотой не менее 1,8 м состоит из двух отделений — материального с дощатым полом и людского с лестничными ступенями и перилами; такой тип применяют при боковом давлении пород.
Третий тип — в виде наклонной плоскости применяют в месте примыкания к верхней штольне полностью разработанного участка тоннеля.
Рассмотренные элементы горных выработок служат средством для увеличения фронта работ в продольном направлении при проходке длинных тоннелей.
Раскрытие калотты

Для разработки в поперечном направлении, называемой раскрытием калотты, применяют разные приемы проходческих работ и особые виды крепей. Наиболее распространенные из них — это крепи веерного типа, кружальные и полигональные.
Элементы горных выработок и способы их проходки

Крепи веерного типа (рис. VI.5) имеют продольные прогоны-лонгарины длиной от 4 до 6,5 м (в особо трудных геологических условиях 2—3 м), при помощи которых одновременно раскрывают и крепят выработку на протяжении так называемого тоннельного кольца. Прогоны поддерживают системой наклонных стоек-штендеров, образующих так называемые тоннельные фермы (4—5 на протяжении кольца) в плоскости поперечного сечения тоннеля. Для непосредственного поддержания кровли выработки служат доски, опираемые на прогоны. Жесткость крепи в продольном и поперечном направлениях обеспечивают при помощи распорок.
Все элементы крепи соединяют между собой при помощи простейших врубок, клиньев и скоб. Профиль расширяют с отставанием на два-три кольца от забоя штольни. Эту работу начинают с подведения под верхняки в углы штольни двух прогонов (лонгарин) диаметрами 22—25 см (рис. VI.6), опираемых на стойки (штендеры) диаметрами 18—22 см. Штендеры ставят на взаимном расстоянии 1,3—1,5 м на деревянные подкладки или непосредственно на породу. Для обеспечения равномерной передачи давления от верхняков на новую крепь, называемую подхватом (унтерцугом), штендеры предварительно обжимают подклиниванием снизу или шоперечным смещением нижнего конца ударами. При этом верхний конец стоек снабжают круглой врубкой, а нижний — площадкой. Эти работы ведут одновременно на протяжении нескольких колец (обычно трех). Затем удаляют верхние доски бокового ограждения и забивают (или заводят) в поперечном направлении поверх прогонов защитную дощатую крепь в пределах одного — трех колец в зависимости от метода проходки.
Разработку породы с постепенным удалением досок и стоек штольневой крепи ведут одновременно с обеих сторон штольни на полезную длину забивной (закладной) доски, т. е. на 1,1—1,3 м. Концы досок обычно углубляют в породу на 20—30 см, после чего под них подводят поперечину (филату) толщиной 5—7 см и следующий прогон. Устанавливаемые при этом поддерживающие стойки размещают в одной поперечной плоскости. Между прогоном и поперечиной забивают утолщенные клинья для возможности последующей забивки между ними нового посада защитной крепи.
Элементы горных выработок и способы их проходки

При выборе мест расположения прогонов по высоте учитывают их возможные осадки, предусматривая некоторый запас с тем, чтобы соблюсти проектный контур обделки. Как правило, перед бетонированием все деревянные крепи удаляют (за исключением защитных досок). В особых случаях, при неустойчивой кровле прогоны оставляют, для чего их размещают за пределами контура обделки.
В устойчивых твердых породах применяют закладную дощатую крепь, последовательно заводимую за прогоны по мере расширения калотты. Концы досок также расклинивают.
Этот способ раскрытия калотты может иметь несколько разновидностей в зависимости от геологических условий и размеров поперечного сечения выработки. Так, при проходке в крепких породах можно ограничиться одним этапом расширения без понижения уровня пола, в то время как в более мягких породах потребуется двух-, а иногда трехкратное понижение с соответственным перекреплением.

Добавлено Serxio 28-01-2016, 23:48 Просмотров: 2 164
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent