Организация внетоннельного комплекса
|
Открытие фронта работ При горном способе тоннельные работы наиболее удобно начинать от порталов, т. е. со стороны подходных выемок. В этом случае уровень расположения транспортных путей может быть постоянным как в пределах тоннеля, так и на подходах. В случае применения одноштольневого метода опертого свода допустима временная недоработка поперечного сечения на период проходки калотты с последующим переходом на нормальный уровень откатки. При сравнительно коротких тоннелях (до 300 м) этот способ работ позволяет достаточно быстро осуществить проходку тоннеля. В случае сооружения более длинных тоннелей следует открывать дополнительные забои, для чего применяют вспомогательные выработки— штольни-окна, стволы шахт. Принятие того или иного решения зависит от инженерно-геологических условий и глубины заложения тоннеля, а также от топографических условий. В случае недостаточной устойчивости массива горных пород на участках подходов к тоннелю иногда до разработки выемки проходят в ее пределах штольню, впоследствии раскрываемую до профиля выемки (рис. Х.8). Места расположения стволов шахт выбирают с таким расчетом, чтобы в дальнейшем они были использованы как вентиляционные и в то же время удовлетворяли строительным требованиям — обеспечивали одновременность сбойки всех встречных забоев. При сооружении автомобильных тоннелей в городских условиях подобный способ ведения работ имеет наибольшее распространение. В этом случае для транспортной связи ствола шахты и сооружаемого тоннеля осуществляют ряд дополнительных подходных выработок. Число и протяжение таких выработок должно быть возможно меньшим и экономически обоснованным. При щитовом способе работ основное различие в организации работ (через ствол шахты или от портала) сводится к способам подачи щита к забою, монтажа и первоначального выдвижения.  При щитовой проходке от порталов, что характерно для холмистой местности в условиях городов, организация работ имеет ряд особенностей. Для открытия фронта работ необходимо либо возведение щитовой сборочной камеры в пределах головного участка тоннеля, либо непосредственный монтаж щита в пределах открытой выемки. Целесообразность того или иного решения зависит от степени устойчивости горного массива. В случае применения камеры ее можно осуществлять из тюбингов большого размера (например, при диаметре основного тоннеля в 6 м камера требует 8,2 м). Для обеспечения надежной опоры при выдвижении щита в этом случае возводят своеобразные железобетонные упоры-шпоры. Для выдвижения щита из открытой выемки ее выполняют в виде котлована, торцовую стенку которого и используют в качестве упора. Таким образом, после сооружения и оборудования камеры или соответственно котлована сборку щита ведут обычными приемами. Вывод щита на трассу требует особой тщательности и внимания, так как возможны просадки щита. С целью предотвращения просадок, щиту придают предварительный строительный подъем 50 мм. Для вывода щита обычно пользуются 3—5 нижними домкратами, питающимися от временных гидронапорных станций, находящихся у портала, или от компактного гидравлического насоса, расположенного на щите. Ведение щита может быть значительно осложнено при расположения трассы на кривой в плане и профиле; здесь требуется исключительно точное включение определенных групп щитовых домкратов, и поэтому следует избегать при проектировании трассы тоннелей совпадения кривых в плане и профиле. Организация устройств на поверхности Строительный генеральный план должен дать полную картину взаимного расположения тоннеля, подходных участков, строительных площадок и находящихся в их пределах временных сооружений и подсобных предприятий. Состав последних зависит от принципа построения организационной схемы строительства. Могут быть два возможных решения по организации строительства: 1) с централизованным расположением всех подсобных предприятий и ремонтных мастерских вне строительной площадки с оставлением на ней лишь устройств для выдачи породы и строительных материалов; 2) с поточной организацией внетоннельного комплекса при помощи специализированных контор, последовательно осуществляющих отдельные виды работ согласно общестроительному графику и имеющих на своем балансе все необходимые устройства, оборудования и предприятия. Это решение позволяет более четко организовать и провести строительство, более рационально использовать рабочую силу и материальные ресурсы, но требует плановой перспективы ведения тоннелестроительных работ. Размещение вспомогательных механизмов и отдельных устройств на поверхности зависит от способа ведения проходки — от шахтного ствола или от портала.  При проходке от шахтного ствола особенностью является расположение на территории площадки устройств, связанных с вертикальным перемещением и распределением породы и строительных материалов. К этим устройствам относят копер, бункерную и тельферную эстакады и машинное здание (рис. Х.9) с соответствующим оборудованием. Копер представляет собой металлическую пространственную конструкцию, в верхней части которой располагают шкивы для подъемных канатов, клетей, скипов или бадей, а в средней (на высоте 5,0—5,5 м от уровня земли) — приемный полок, на котором происходит выгрузка породы. К приемному полку копра обычно примыкает эстакада с бункерами, в которые выгружают породу из вагонеток, поднятых на поверхность. В дальнейшем породу перегружают в автомобили-самосвалы или в другие средства наземного транспорта. Тельферная эстакада служит для крепления к ней монорельса, по которому перемещают самоходную таль (тельфер) с элементами сборной обделки. Машинное здание представляет собой сооружение, в котором на прочных фундаментах размещают подъемные лебедки и двигатели. Кроме перечисленных устройств, на строительной площадке размещают целый комплекс вспомогательных сооружений: трансформаторную подстанцию (ТП), противопожарные приспособления, склады тюбингов или блоков (двухсуточного хранения), запас леса и других материалов, контору, душевую, ремонтную мастерскую, арматурный цех, компрессорную, деревообделочную мастерскую и пр. Бетонную смесь, как правило, завозят из центрального бетонозавода и лишь, как исключение, располагают бетономешалку на строительной площадке. На территории строительной площадки размещают только расходные склады с ограниченным запасом. Склады при подсобных предприятиях и, тем более, базисных прирельсовых долговременного хранения располагают вне пределов площадки. Специфичным для щитовой проходки от порталов является наличие открытого портала и способ размещения временных устройств. Открытый портал по сравнению со стволом шахты создает ряд удобств для выдачи породы и подачи строительных материалов. В соответствии с этим располагают все припортальные сооружения, обеспечивающие рациональную организацию транспортных работ: эстакаду с узкоколейными путями и боковыми опрокидывателями, пластинчатые питатели и бункеры, тельферную эстакаду для тюбингов. Электроприводные боковые опрокидыватели на эстакаде обеспечивают быстроту разгрузки породы из глухих вагонеток емкостью 0,8 м3 и более и значительно облегчают труд рабочих. То же относится и к пластинчатым питателям по загрузке породой автомобилей из бункеров емкостью 6 м3 и более. Прочие временные устройства включают в себя обычные для шахтных площадок сооружения (склады, мастерские, конторы и пр.).   При ведении щитовой проходки в горных условиях с применением крупных железобетонных блоков строительная площадка (рис. X. 10) должна иметь целый ряд устройств для изготовления этих блоков. Удобное расположение всех основных сооружений а устройств позволяет быстро и бесперебойно выполнять все вспомогательные работы, необходимые при сооружении тоннеля. Расположение непосредственно у портала, на краю откоса подходной выемки дополнительной бетономешалки и складов при ней позволяет рационально использовать силу тяжести бетонной смеси. Также весьма удобно для организации тоннельных работ расположение эстакады перед порталом на высоте, обеспечивающей проход автомобилей-самосвалов непосредственно под бункерами. К концу эстакады примыкает рельсовый путь от бетонозавода, по которому подвозят железобетонные блоки при помощи крана и грузят на блоковозки, находящиеся на эстакаде. Шахтный подъем и околоствольные выработки Принципиальная схема вертикального шахтного подъема (рис. Х.11) включает в себя, кроме копра, следующие элементы: подъемную машину с электродвигателем мощностью 75—135 квт и пускорегулирующей аппаратурой, стальные канаты специальной свивки диаметром 14—40 мм с пределом прочности разрыву 140—160 кГ/мм2 с подвешенными на конце подъемными клетями или скипами. Высоту H копра подъемной установки определяют по формуле  Расстояние L от оси ствола до оси шкива подъемной машины (см. рис. Х.11) обычно принимают исходя из условий устойчивости копра. Расчет подъемной установки сводится к нахождению времени Tп подъема клети (неравномерное движение) с учетом затрат времени ΔT на вкатывание и удаление вагонеток. Число подъемов в час при двухклетьевом подъеме можно определить по выражению   Клети на одну и на две вагонетки предназначают для подъема породы в вагонетках и спуска различных материалов, а также для спуска и подъема людей. Клеть (рис. Х.12) представляет собой стальную сварную конструкцию в виде двух горизонтальных рам 3 из швеллеров, кровли, пола и боковых стенок 4 из листовой стали. Кровля состоит из трех частей: средней — неподвижной и крайних — откидных, предназначенных для размещения в клетях длинномерных материалов. По торцовым сторонам клети имеются двухстворчатые двери, запираемые снаружи специальным запором, а в основании — стопорное устройство 6. К подъемному канату клеть присоединяют при помощи прицепного устройства 1. Для направления движения клети по стволу шахты и торможения при обрыве служат проводники 5, обычно деревянные. По правилам техники безопасности клети нужно снабжать парашютными приспособлениями 2, надежно обеспечивающими остановку клети в случае обрыва каната. Принцип их работы основан на врезании в деревянные проводники стальных стопорных челюстей парашюта. Для безопасности работы подъемной установки ее оборудуют двухсторонней светозвуковой сигнализацией, обеспечивающей полную согласованность всех операций по приему и отправлению клетей. Перечень сигналов должен быть вывешен в околоствольном дворе, на верхней площадке и в машинном здании. Правом подачи сигналов машинисту обладает только рукоятчик, т. е. лицо, находящееся на верхней площадке, после получения им соответствующих сигналов снизу от стволового. Для увеличения производительности подъема применяют скиповой подъем с использованием стальных сосудов — скипов — опрокидного типа емкостью 1,5 м3 и более. Скипы загружают породой внизу ствола шахты из глухих вагонеток при помощи устройств в виде опрокидывателя, бункера и механических питателей. Для автоматической разгрузки скипов на поверхности применяют криволинейные направляющие, благодаря которым скипы опрокидывают, а породу выбрасывают в бункер большой емкости (6— 10 м3).  Для обеспечения всего комплекса транспортных работ, проводимых через ствол шахты, подъем должен быть комбинированным, т. е. оборудован, помимо скипов, дополнительными клетями. Сечение стволов шахт при такой системе подъема должно быть не менее 5—6 м в свету. В стволах шахт размещают (рис. Х.13): лестничное, клетевое и скиповое отделения; лесоспуск, водоотливные, вентиляционные, водопроводные и пневматические трубы; силовые, осветительные и сигнализационные электрокабели. Для правильной организации бесперебойной работы шахтного подъема необходимо предусматривать также развитие околоствольных выработок (рис. Х.14): околоствольных дворов, подходных и обгонных штолен, камер для размещения опрокидывателя, вентиляторов и водоотливных насосов. Наиболее целесообразно такое расположение выработок, которое обеспечивает полную поточность движения вагонеток с породой, элементами сборной обделки и материалами. Организация и технология проходки стволов шахт Шахтные стволы служат для развития фронта работ при значительном протяжении тоннеля, а также для целей вентиляции. Наилучшая форма поперечного сечения ствола шахты круговая; при деревянной крепи применяют прямоугольную. Размеры сечения стволов шахт полностью зависят от их назначения и размеров подъемных устройств. Различают две принципиально отличные системы организации проходки: одна основана на последовательном выполнении отдельных операций по сооружению ствола, вторая — на параллельном Очевидно, что последовательная система организации работ характеризуется большой продолжительностью строительного периода й соответственно большей стоимостью работ; при этом применение открытого водоотлива также удлиняет срок строительства.  Проходку стволов шахт с закреплением их деревом осуществляют с предварительным укреплением главной венцовой рамы; углубляют заходками по 1,5—2,0 м с креплением забоя дополнительной рамой, раскрепляемой при помощи бревен-коротышей (бабок). Бока крепят затяжками. Через каждые 5—10 м глубины устанавливают основные венцы с удлиненными на 0,4—0,7 м концами бревен. После проходки всего ствола шахты венцовую крепь усиляют вертикальными брусьями и распорками (через 1,0—1,5 м). При значительном боковом давлении применяют сплошную венцовую крепь, укрепляемую стальными полосами после проходки на некоторую глубину. В слабых сухих породах проходку стволов шахт ведут косой забивной крепью. При работе в водоносных породах впереди забоя делают углубление — приямок, используемый для откачивания воды. В сильно насыщенных водой породах применяют прямую забивную крепь из металлического шпунта с забивкой его в водоупорный слой не менее чем на 1 м для предотвращения прорыва плывуна в проходимый ствол шахты. Стволы шахт, предназначенные в дальнейшем для эксплуатации тоннелей, закрепляют бетоном или железобетоном; они имеют обычно круговое поперечное сечение. При проходке стволов временных шахт в слабых и неустойчивых породах им тоже придают круговое сечение и закрепляют теми же материалами. Проходка стволов шахт состоит из трех основных операций: 1) разработка и удаление породы; 2) постановка временной крепи; 3) возведение постоянной крепи. Проходку начинают с устройства оголовника на глубину 5—10 м; вокруг него устраивают жесткое кольцо — воротник, закладываемый на глубину промерзания грунта. Эти устройства необходимы для удержания ствола шахты от опускания. Воротник рассчитывают как кольцевую пластинку, жестко защемленную по внутреннему краю и нагруженную по нижней поверхности равномерно распределенной нагрузкой от реакции грунта. Толщину стенок оголовника определяют расчетом, но принимают ее не менее 20 см. Стенки армируют двойной арматурой в продольном и поперечном направлениях. Поперечную арматуру рассчитывают по усилиям, вызываемым боковым давлением породы (конструктивно 0,2% от площади бетона). Продольная арматура должна полностью воспринимать растягивающие усилия от веса временных крепей.  В слабых породах проходку стволов шахт ведут при помощи металлических колец с применением закладной (рис. Х.15,с), или забивной (рис. Х.15, б) крепи, в зависимости от состояния пород. Металлические кольца изготовляют из швеллеров № 16—18, состоящих из трехчетырех сегментов, соединяемых между собою накладками и штырями диаметром не менее 1,6 см. Каждое последующее кольцо подвешивают к предыдущему при помощи стальных подвесок в виде прямых или Z-образных крючьев. Стволы шахты бетонируют снизу вверх звеньями от 2,5 до 10 м с устройством башмаков в основании каждого звена. При креплении ствола шахты тюбингами проходку ведут в том же порядке с последовательным подведением колец чугунной обделки (рис. Х.16). Применяют также впервые предложенные и испытанные московским Метростроем способы вдавливания тюбинговой обделки при помощи мощных гидравлических домкратов, опирающихся в заранее возведенный оголовник, и проходки опережающей крепью.  При проходке стволов шахт опускной крепью ее материалом служат преимуществен, но железобетон и чугун (тюбинги); в плывунах применяют сжатый воздух и искусственное заморажйвание. После проходки стволов шахты тем или иным способом для обеспечения водонепроницаемости швы тюбингов зачеканивают свинцовой проволокой или замазкой из расширяющегося цемента. Применяют два типа кессонов: опускные с подвижным потолком (рис. Х.17) и наращиваемые снизу с неподвижным потолком. В обычных условиях применяют первый тип, требующий устройства оголовника. В случаях, исключающих опускание кессона (включения твердых водоносных пород, обжатие породой) или представляющих опасность осадок наземных построек, применяют второй — наращивание снизу. В потолке кессона должно быть предусмотрено обычное кессонное оборудование.  При скоростной проходке стволов шахт характерными мероприятиями являются: 1) прекращение доступа воды в забой путем замораживания на всю глубину ствола; 2) применение взрывных работ в зоне замороженных пород; 3) ведение работ с применением более совершенных и производительных машин и обустройств; 4) применение постоянных наземных устройств (копров, эстакад и пр.) для подъема породы и подачи материалов. Указанные мероприятия привели к улучшению условий труда проходчиков, сокращению сроков сооружения стволов, повышению качества работы, уменьшению стоимости и более скорому началу основных работ по проходке тоннелей. Применение замораживания для проходки стволов шахт оправдано водоносностью пород с большим притоком воды (250—400 м3/ч) и наличием плывунов с мощностью слоя 15—30 м, требующих закрепления. Главные преимущества проходческих работ в замороженных породах — малая вероятность отказов при взрывных работах в сухом забое и полное предотвращение осадок поверхности около ствола. Последнее обстоятельство весьма важно, так как обеспечивает возможность монтажа постоянных наземных устройств (копров и эстакад) и их использования при проходке ствола.  Особенность работ по замораживанию пород на полную глубину ствола шахты (рис. X.18) — опускание замораживающих скважин через толщу обводненных известняков ниже основания ствола на 1,5—2,0 м. Вначале при проходке в замороженных супесях и глинах породу разрабатывают отбойными молотками на глубину 1 м в средней части забоя на площади, описанной радиусом до 2 м. Оставшуюся кольцевую полосу шириной 1 м разрабатывают взрывным способом. Шпуры в количестве 16 шт. располагают по окружности, отстоящей на 0,5 м от внешнего контура обделки ствола. Все отбойные шпуры — вертикальные. Расход взрывчатых веществ (аммонита) составляет 150 г на один шпур, или 2,4 кг на забой. Взрывание шпуров — электрическое при помощи детонаторов замедленного действия (с тремя степенями замедления). Первые пять шпуров взрываются мгновенно, вторые пять — через 2 сек и последние шесть — через 4 сек. При проходке в замороженных крепких коренных породах применяют два способа работ. По первому способу предусматривают ведение взрывных работ в два приема по три степени замедления в каждом. Вначале подрывают внутреннюю часть забоя диаметром 3,6—4,0 м по следующей схеме (рис. Х.19). Оставшуюся кольцеобразную берму шириной 1,0—1,2 м взрывают во второй прием также с тремя степенями замедления. Вес заряда при этом доходит в отдельных случаях до 450 г, а суммарный расход BB на 1 пог. м проходки ствола — до 18—20 кг. По второму способу взрывные работы ведут за один прием при весе заряда до 600—750 г. Число шпуров принимают 40—48. В крепких известняках концентрических окружностей может быть доведено до четырех; расход BB составляет при такой схеме от 600 до 1200 г на 1 м2 породы и до 32 кг на забой. Протяжение шпуров составляет до 2,2 пог. м на 1 м2. Потребность электродетонаторов — до 2 шт. на 1 м3 взорванной породы. Проветривание после взрыва обычно длится 10—15 мин (вентиляторы № 12 производительностью в 18 000 м3/ч, электродвигатель мощностью 40 кет с 1500 об/мин).  Взорванную породу убирают бадьями емкостью до 0,85 лг3, которые перемещают вертикально вместе со специальными устройствами — ползунами, которые охватывают постоянные направляющие и двигаются вместе с прицепным устройством. Направляющие устанавливают вслед за проходкой ствола участками по 3 м в каждом и заменяют в дальнейшем брусьями длиной по 6 м. Такое устройство надежно и безопасно. В целях механизации погрузки породы применяют пневматический грейферный грузчик производительностью 8 м3/ч при емкости зачерпывающего приспособления 0,1 м3. Вес грузчика 500—600 кг. Обделку ствола собирают из тюбингов при помощи несложного приспособления (рис. Х.20), прикрепленного к концу подъемного троса. Трос, перекинутый через шкив, находящийся на конце поворотной стрелы, обеспечивает возможность установки тюбинга без его оттягивания в сторону. |
Добавлено Serxio 29-01-2016, 04:13 Просмотров: 21 950
