Существенным здесь является то, что первичная и вторичная оболочки являются равноправными элементами окончательной обделки

Схема проходки тоннеля зависит от прочности и устойчивости грунтов. Проходка может производиться сплошным забоем или малыми уступами высотой 1,5–3,0 м длиной до 10–20 м. Грунт в забоях разрабатывают взрывным, механизированным способами или ручными пневматическими инструментами.

Непосредственно после разработки грунта на заходке (при взрывном способе – после проветривания забоя и оборки грунта в кровле) устраивают податливую первичную обделку, состоящую из арок или слоя набрызгбетона толщиной 3–7 см, что способствует сохранению прочностных характеристик грунтов вблизи контура выработки. Затем постепенно в соответствий с результатами наблюдений за поведением контура ее усиливают анкерами, вторичным слоем набрызгбетона. Общая толщина первичной оболочки из набрызгбетона может составлять в среднем 10–20 см.

К концу первой стадии работы системы "крепь-грунт", когда прекращаются упругие деформации контура, возводят вторичную стабилизующую бетонную обделку толщиной 25–35 см.

В курсовом проекте принимаем способ производства горных работ по новоавстрийскому методу.

4.2. Разработка грунта буровзрывным способом

Буровзрывным способом разрабатывают грунт при проходке тоннелей в скальных и полускальных грунтах с коэффициентом крепости f>1,5. Процесс разработки забоев этим способом состоит из следующих операций: бурения шпуров или скважин, заряжания их взрывчатым веществом, взрывания зарядов и проветривания забоев. Шпурами принято называть взрывные выработки диаметром менее 75 мм и длиной менее 5 м, скважинами – взрывные выработки d>75 мм. Обычно применяют шпуровые заряды, скважинные – при разработке нижнего уступа высотой более 4,5 м.

Чтобы качественно разработать забой, т.е. разработать грунт в пределах проектного контура без "переборов" сечения и на полную глубину заходки при требуемом дроблении и допустимом разбросе взорванного грунта, необходимо правильно назначить вид взрывчатых веществ, способ взрывания и параметры, паспорта буровзрывных работ.

В качестве взрывчатых веществ для подземных работ, в основном, используют аммониты – смеси специально обработанной аммиачной селитры с тротилом или гранулиты – смеси гранулированной аммиачной селитры с тротиловым сенсибилизатором. Характеристики основных взрывчатых веществ приведены в таблице 4.2.1. Тип взрывчатых веществ в зависимости от свойств грунтов можно назначить по таблице 4.2.2.

Нормы рекомендуют применять метод контурного взрывания забоев при электрическом способе взрывания зарядов. Для этого используют электродетонаторы мгновенного действия (ЭД-8-Э – водостойкий предохранительный, ЭД-8-ПМ – предохранительный, водостойкий повышенной мощности) короткозамедленные. К числу последних можно отнести ЭДКЗ или ЭДКЗ-ПМ-25 с временем замедления 25; 50; 15; 100; 150; 200 мс и ЭДКЗ-ПМ-15 с временем замедления 15; 30; 45; 60; 75; 90; 105; 120 мс. Применяют электродетонаторы замедленного действия с замедлением от 500 мс до 10 с.

Таблица 4.2.2. Рекомендуемые ВВ

Грунты Взрывание Рекомендуемые ВВ для
шпуровых зарядов патронов-боевиков
врубовых отбойных и подошвенных контурных
Крепкие монолитные и слаботрещиноватые с f = 8-12 обычное 1; 2; 3 1; 2; 3 1; 2; 3 1; 2; 3
гладкое 1; 2; 3 5; 6 5; 6 1; 2; 3
Крепкие трещиноватые и сильнотрещиноватые с f = 8-12, монолитные и слаботрещиноватые с f = 4-8 обычное 1; 2; 3 5; 6 5; 6 1; 2; 3
гладкое 2; 5; 6 5; 6 5; 6 1; 2; 3
Трещиноватые и сильнотрещиноватые с f = 4-8, слабые скальные и полускальные с f<4 обычное 5; 6 5; 6 5; 6 5; 6
гладкое 5; 6 7; 8 7; 8 5; 6

Таблица 4.2.1. Характеристика промышленных ВВ, допущенных для подземных работ

Взрывчатое вещество Работоспо-собность Р, см3 Плотность заряжания r г/см3 Диаметр выпускаемых патронов α, мм Передача детонации, см Коэффициент относительной работоспособности Вид упаковки
Непредохранительные ВВ повышенной мощности и мощные
Аммонал скальный №3 420-470 1,0-1,1 24, 28, 36 6-8 0,80 Патроны в ящиках
Детонит М 460-500 1,15-1,20 28, 32, 36 10-18 0,82
Аммонал 10-М 1,1 32, 36 0,91
Нитрат 31К Франция 1,5 - - 0,90
Непредохранительные ВВ средней мощности
Аммонит №6 ЖВ 360-380 1,0-1,2 36, 40, 48 5-13 1,00 Патроны в ящиках
Динафталит - 200 320-350 1,0-1,15 30-42 1,08
Предохранительные ВВ
Аммонит АП-5ЖВ 320-350 1,0-1,15 26-26 5-8 1,10 Патроны в ящиках
Аммонит ПЖВ-20 265-280 1,05-1,2 26-36 4-8 1,20
Гранулированные, водоустойчивые ВВ
Граммонал А-8 420-440 1,0-1,25 - - 0,80 В мешках
Гранулит АС-4В 390-410 0,8-0,9 - - 0,95

4.2.3. Бурение шпуров

При проходке тоннелей для бурения шпуров в зависимости от крепости и абразивности грунтов используют бурильные машины вращательного действия – сверла, ударно-поворотного действия – перфораторы и вращательно-ударного действия – бурильные молотки. По условиям применения и способу поддержки во время бурения бурильные машины разделяют на ручные, телескопные и колонковые.

Ручные электросверла применяются для бурения шпуров глубиной 1,5–3 м в грунтах с коэффициентом крепости f<3 при проходке штольнеобразных выработок малого сечения. Ударно-поворотное бурение эффективно в крепких породах с f = 4-20, вращательно-ударное – в породах с f = 6-12.

При небольшом протяжении выработок в забоях высотой до 2,5-3,0 м применяют ручные перфораторы, поддерживаемые в рабочем положении пневмоподдержками. Ручное бурение шпуров под анкерное крепление (глубиной до 4 м) и ведение восстающих выработок производят с помощью телескопных бурильных молотков. Технические параметры пневматических ручных, колонковых и телескопных перфораторов даны в таблице 4.2.3.1.

Таблица 4.2.3.1. Технические параметры перфораторов

Перфораторы Тип Масса, кг Число ударов в мин. Расход сжатого воздуха м3/мин Диаметр коронки, мм Мах глубина бурения, м Рекоменд. условия применения
Ручные ПР-20Л 2,8 32-46 f=8-12, lw=3-4
ПР-25Л 26,5 3,5 36-56
ПР-30 3,5 36-56
Колонковые КС-50 5,0 45-85 f<12, lw>3
ПК-60 9,0 40-65
ПК-75 13,0 65-85
Телескопные ПТ-29М 3,3 Бурение снизу вверх
ПТ-45 4,0 до65

Колонковые бурильные машины конструктивно объединяют бурильную головку, буровой инструмент и автоподатчик, создающий усилие на буровой инструмент, достигающее 12 кН. Они предназначены для бурения шпуров со специальных установочных приспособлений – манипуляторов и являются основным рабочим органом современных самоходных бурильных установок серии СБУ или УБШ и агрегатов типа ПБА.

Буровые рамы к тому же являются элементом комплексной механизации: с их площадок можно бурить анкерные шпуры, производить установку анкеров, заряжение шпуров, навеску вентиляционных труб. Однако их можно использовать в выработках определенных поперечных сечений. Технические характеристики приведены в таблица.4.2.3.2.

Таблица.4.2.3.2. Технические характеристики установок и агрегатов

Показатели Типы бурильных установок
БКГ-2 1СБУ-2К СБУ-4 ПБА-2 УБШ-532Д (ЗБК-5Д) УБШ-662 Джумбо Брокке
Размеры забоя обуриваемые с одной позиции
Высота 3,5 5,8 9,0 7,0 9,0 9,0
Ширина 1,5 6,2 8,7 8,0 11,3 7,2 7,2
Кол. машин, шт 5 (1)
Глубина бурения, м 2,8 - 3,3
Диаметр шпуров, мм 40-42 40-42 42 (50) 42 (100) 42 (76)
Тип ходовой части Рельс. Гусенич. Гусенич. Рельс. Пневмо-колесн. Пневмо-колесн. Рельс. Пневмоход
Тип бурильного молотка БКГ БГА-1М БГА-1 БГА-1М ПК-75,БКА ПК-75 ПД-100 Д-475А
Расход сжатого воздуха м3/мин 50-90
Габариты в транспортном положении
Высота 1,61 2,75 3,36 8,66 2,5 - 8,6 3,8
Ширина 1,41 2,4 3,2 5,8 2,4 - 6,4 3,45
Длина 6,8 19,2 8,0 19,0 11,8 - 19,35 12,7
Размеры портала (hxb) - - - - - - 3,8 Х 3,6 -
Масса, т 5,5 14,6 26,7 - -

В состав бурильных машин входит буровой инструмент, с помощью которого непосредственно разрушается грунт в забое шпура. Применяют буровой инструмент в виде цельного бура или состоящий из буровой штанги и сменного резца или буровой коронки, армированной твердым сплавом.

Буровой инструмент для вращательного бурения ручными и колонковыми сверлами состоит из съемных резцов, буровой витой штанги ромбического сечения, имеющей на одном конце хвостовик с конусом, а на другом – головку с гнездом под хвостовик резца и шпильки для соединения резца со штангой. Резцы бывают двухперые и трехперые диаметром 41, 42 и 43 мм. К ним приваривают пластинки твердого сплава ВК-6В, ВК-8В или ВК-15 с небольшим содержанием кобальта.

Буровой инструмент для ударно-поворотного бурения состоит из съемной перфораторной коронки и буровой штанги. Различают долотчатые коронки пластинчатые (КДП) и штыревые (КДШ), трехперые (КТП и КТШ) и крестовые (ККП и ККШ). Они армированы пластинками или штырями вышеуказанных сплавов. Диаметр и область применения по грунту приведены в таблице 4.2.3.3. Штанги и колонки имеют промывочное отверстие диаметром 8 мм. Диаметр штанг – 22–32 мм, длина – 3-5 м.

Таблица 4.2.3.3. Диаметр и область применения бурового инструмента

Марка буровой коронки Диаметр, мм Область применения
КДП-32-19 Вязкие монолитные породы f = 10-20
КДП-36-22 Вязкие монолитные породы f = 10-20
КДП-40-25-2 Вязкие монолитные породы f = 10-20 c пылеулавливанием
КДП-43-25 Трещиноватые и абразивные f = 10-18
КДП-46-26 Трещиноватые и абразивные f = 10-18
БКР 45-70 Различные породы (бурение колонковыми перфораторами)

4.3. Погрузка и транспортирование грунта

Уборка из призабойной зоны отделенной горной массы ведется породопогрузочными шахтными машинами. В зависимости от размеров сечения выработки, принятой технологии проходки используют погрузочные машины различного принципа действия исполнительного органа, способа передачи грунта на транспортное средство. В выработках большого сечения широкое распространение получили машины непрерывного действия типа ПНБ, цикличного – тоннельные экскаваторы (ЭО-5114, ЭО-7114), в штольнеобразных выработках при прочных скальных грунтах – машины периодического действия с прямой погрузкой типа ППН, при полускальных – машины периодического действия со ступенчатой погрузкой типа ППМ.

При проходке тоннелей способом нижнего, уступа уборку в верхнем забое можно эффективно производить погрузочно-транспортными машинами типа ПД с совмещенным погрузочно-транспортным ковшом и типа ПТ с ковшовым погрузочным органом и транспортным кузовом. Параметры основных типов погрузочных машин приведены в таблице 4.3.1.

Наши рекомендации