Проходка шахтных стволов способом погружения крепи в тиксотропной оболочке
При погружении (задавливании) крепи в тиксотропной оболочке опорный воротник ствола служит упором для домкратов и одновременно направляющим кондуктором опускаемой конструкции. Поэтому сооружение опорного воротника является одной из наиболее ответственных операций в комплексе подготовительных работ по проходке ствола.
При устройстве опорного воротника (рис. 99) в него заделывают анкерные стойки. К стойкам крепят балочные пакеты, служащие упором для домкратов. Для трубопроводов и кабелей, которые должны быть в последующем проложены постволу, устанавливают футляры, а для заполнения пустот под подошвой опорного воротника закладывают тампонажные трубы.
Специальные закладные детали устанавливают для крепления направляющих брусьев.
При бетонировании опорного воротника в качестве внутренней опалубки используют обычно тюбинговые кольца. Для увеличения диаметра этих колец на 300-400 мм в них закладывают специальные вставки.
Для проходки ствола обычно применяют шесть домкратов, равномерно размещая их по окружности крепи. В качестве домкратов используют гидроцилиндры типа Д-60 от проходческих щитов. Наибольший ход штока гидроцилиндра 1200 мм. Гидроцилиндры подвешивают к балочным пакетам так, чтобы обеспечить строго вертикальную передачу нагрузки на крепь.
Ножевое кольцо погружаемой крепи (рис. 100) состоит из отдельных секций, соединенных болтами. Собирают его на подкладках, обеспечивая высокую точность положения относительно горизонтальной плоскости. Подкладки извлекают перед началом погружения крепи. Высота ножевого кольца равна или превышает высоту тюбингового кольца. Толщина режущей кромки ножа не должна превышать 20 мм. Для повышения жесткости ножа полость между вертикальной и наклонной плоскостью (диафрагмой) заполняют бетоном. Уширение ножевого кольца относительно наружно-то контура крепи (ширина уступа для образования зазора между крепью и грунтом) около 100 мм.
Для предотвращения утечки глинистого раствора в забой между ножевым и следующим за ним тюбинговым кольцом зажимают уплотнительную манжету из многослойной транспортерной ленты. Манжету отгибают вверх таким образом, чтобы наружная ее поверхность все время была прижата к стенке выработки. Зазор между отогнутой частью манжеты и тюбингами первого кольца заполняют плотно утрамбованной глиной.
После монтажа ножевой части и уплотняющего устройства в пределах опорного воротника собирают еще несколько тюбинговых колец.
Для безопасного ведения работ по монтажу тюбинговых колец и изоляции швов между тюбингами к балочным пакетам подвешивают кольцевой полок. Подвески полка должны позволять его спуск и подъем на высоту не менее 0,6 м. Для обеспечения безопасности работ полок оборудуют стопорами, фиксирующими его положение в тюбинговом кольце.
К погружению крепи приступают после заполнения тиксотропным раствором зазора между опорным воротником и тюбинговой крепью. Материалом для приготовления тиксотропного раствора служат глинистые порошки заводского изготовления, используемые при бурении. Раствор готовят из глинопорошка в быстродействующих растворомешалках. Приготовленный раствор сливают в баки вместимостью 2-4 м3, а затем перекачивают насосом в находящееся за крепью пространство. По мере погружения крепи глинистый раствор подают в закрепное пространство с таким расчетом, чтобы уровень раствора был выше подошвы воротника на 2 м.
Погружение крепи ведут одновременно с разработкой забоя по мере выемки грунта.
Для разработки грунта, выдачи его на поверхность и погрузки в автотранспорт применяют одноканатные проходческие четырех-челюстные грейферы. Грейфер является навесным рабочим органом грузоподъемного крана. Грунт выгружают в накопительный бункер, где он освобождается от излишней воды, либо непосредственно в автомобиль-самосвал.
Выемку грунта ведут из средней части забоя, оставляя по контуру берму шириной 0,5-0,6 м, которая срезается ножевой частью при погружении крепи.
При проходке зоны неустойчивых грунтов ножевая часть должна быть постоянно вдавлена в грунт не менее чем на 0,5 м.
При пересечении зоны водоносных песков и плывунов погружение крепи ведут под слоем воды, разрабатывая забой методом подводного землечерпания. Уровень воды в стволе должен превышать уровень водоносного горизонта не менее чем на 1 м. Это позволяет уравновесить гидростатический напор грунтовых вод и предотвратить выпуск подвижных грунтов из-под ножевой части в забой ствола. Откачку воды из забоя можно начинать только после заглубления ножевой части в водоупор на глубину 1,5 м.
Перекос плоскости колец, появляющийся в процессе погружения крепи, исправляют более интенсивной разработкой грунта с той стороны, которая опускается медленнее. При необходимости отключают соответствующие домкраты.
При остановке погружения крепи из-за большого сопротивления плотных грунтов вдавливанию ножевого кольца или при невозможности разработки грунта грейфером переходят на разработку его отбойными молотками. Полное обнажение диафрагмы ножа и подработка бермы ниже режущей кромки допускаются только в случаях крайней необходимости и в присутствии лиц технического надзора.
К монтажу очередного тюбингового кольца в процессе проходки ствола приступают после погружения крепи на глубину, достаточную для установки тюбингов в зазор между башмаками домкратов и ранее собранным кольцом. Тюбинги устанавливают краном, который используется для выдачи грунта, или другим грузоподъемным механизмом.
Тюбинги подают к месту монтажа с заранее установленными в отверстия для нагнетания пробками с гидроизоляционными шайбами.
Болтовые скрепления при монтаже колец устанавливают с гидроизоляционными шайбами. Затягивают болты до отказа-до выпрямления сферических шайб. Сразу после окончания монтажа тюбингового кольца швы между тюбингами проконопачивают просмоленным канатом.
Для наблюдения за состоянием крепи ствола и ликвидации возможных течей через швы между тюбингами по мере погружения ствола через каждые 4 м устанавливают кольцевые полки, соединяемые лестницами.
При достижении нижней кромкой ножевой части опускной крепи скальных грунтов прекращают погружение крепи и наращивание ее сверху и переходят к сооружению ствола с подводкой колец снизу. Этот переход связан с предварительным тампонажем закрепного пространства и демонтажем ножевого кольца.
Закрепное пространство тампонируют цементно-песчаным раствором при помощи растворонагнетателей, применяемых при первичном нагнетании за тоннельную обделку. Тампонаж ведут через трубы, погруженные сверху в глинистый раствор. По мере вытеснения глинистого раствора цементно-песчаным трубы поднимают.
Демонтаж ножевого кольца ведут с большой осторожностью, последовательно заменяя сегменты ножевого кольца тюбингами. Дальнейшая разработка забоя разрешается только после нагнетания за подведенное снизу первое кольцо цементно-песчаного раствора состава 1 : 1 и твердения его в течение полутора суток. Последующие несколько колец устанавливают также с нагнетанием за каждое кольцо.
Швы тюбингов чеканят обычным способом после изъятия из них уплотняющего просмоленного каната.
Контрольные вопросы
Какие функции выполняют шахтные стволы при строительстве и как стволы используются при последующей эксплуатации метрополитена?
Почему для обделки шахтных стволов используют преимущественно чугунные тюбинги?
Что такое армирование шахтного ствола и из чего оно состоит?
Какие специальные способы работ используют при проходке шахтных стволов?
В чем сущность проходки шахтных стволов способом погружения крепи в тиксотропной оболочке?
Для чего служит подвесной полок при проходке шахтного ствола обычным способом?