ПРОХОДКА ШАХТНЫХ СТВОЛОВ СО СБОРНОЙ ОБДЕЛКОЙ НТР -Разработка технических рекомендаций (пособие) по технологии строительства подземных коллекторных тоннелей прямоугольного сечения с применением тоннелепроходческих комплексов с цельносекционной обделкой Проведены научные исследования, в том числе анализ нормативной и рабочей документации по технологии строительства подземных коллекторных тоннелей прямоугольного сечения с применением тоннелепроходческих комплексов с цельносекционной обделкой. -Разработаны нормативно-методические рекомендации по проектированию коллекторных тоннелей, сооружаемых методом микротоннелирования. технические решения труб для микротоннелирования из железобетона и стеклопластика. Выполнены расчеты железобетонных труб по усовершенствованной методике. Даны предложения по методам расчета огнестойкости и огнесохранности тоннелей. Представлена первая редакция нормативно–методических рекомендаций по проектированию труб-обделок для микротоннелирования. - Разработаны технические условия к инъекционным составам, проведены лабораторные и натурные испытания, разработаны технические рекомендации по применению инъекционных составов для заблочного и затрубного пространства коллекторных тоннелей. Обделка тоннелей должна быть выполнена в виде отдельных секций (труб) круглого сечения. Обделка должна задавливаться домкратными установками без нарушения структурно-механических особенностей окружающего грунтового массива при сооружении тоннелей по технологии микротоннелирования. В качестве материалов, применяемых для проектирования обделок, могут применяться: металл, керамика, асбоцемент, железобетон, стеклопластик, полимербетон и др. Поэтому расчетные разделы рекомендаций построены следующим образом: регламентируются нагрузки, воздействия и процедура их сбора, независимо от материала обделок; регламентируются определение напряжений и внутренних усилий (изгибающих моментов и нормальных сил) в обделках. В рекомендациях не регламентируются прочностные расчеты (по первому предельному состоянию) и деформационные расчеты (по второму предельному состоянию) при определении конструктивных параметров обделок, поскольку эта часть расчетов зависит от материала обделок и регламентирована соответствующими нормативными документами для конструкций из железобетона, стали, стекловолокна и других конструкционных материалов. ПРОХОДКА ШАХТНЫХ СТВОЛОВ СО СБОРНОЙ ОБДЕЛКОЙ Проходку шахтных стволов со сборной обделкой выполняют заходками, равными ширине кольца обделки. Вначале разрабатывают грунт на глубину заходки, а затем непосредственно в забое монтируют кольцо обделки подводкой его снизу к ранее установленному. В необводненных грунтах применяют сборную железобетонную обделку с болтовыми связями по кольцевым стыкам, в обводненных — чугунную тюбинговую. Проходку ствола в устойчивых скальных и полускальных грунтах при притоке воды в забой до 50 м3/ч ведут с водоотливом из забоя, а при большем водопритоке — с предварительным водопонижением или тампонированием грунта по контуру. В обводненных слабо устойчивых и неустойчивых грунтах проходку ствола осуществляют под защитой предварительно созданного кольцевого ограждения из искусственного укрепленного грунта. Наибольшее распространение в тоннелестроении получили льдогрунтовые ограждения, создаваемые искусственным замораживанием. Работы по проходке ствола начинают с устройства оголовка. Для этого раскрывают котлован глубиной 3—4 м и монтируют в нем одно-два первых кольца обделки. Затем устанавливают арматуру оголовка и анкеры подвески колец обделки, выполняют бетонирование оголовка и производят обратную засыпку грунта над воротником оголовка. При проходке ствола с предварительным замораживанием грунтов целесообразно после раскрытия котлована под оголовок вначале с его дна пробурить замораживающие скважины и оборудовать их замораживающими колонками, а затем выполнить устройство оголовка. Такая очередность работ исключает необходимость бурения основных и особенно дополнительных скважин через воротник оголовка. При необходимости тампонирования грунтов по контуру ствола эти работы удобнее выполнять непосредственно с поверхности земли до устройства оголовка. Последующая проходка ствола включает следующие операции: разработку грунта на глубину заходки, устройство при необходимости временной крепи контура выработки, монтаж кольца обделки. Технология выполнения этих операций зависит от геологических условий проходки. В скальных и полускальных грунтах разработку грунта ведут сплошным забоем буровзрывным способом по паспорту буровзрывных работ (см. рис. 5.6). После удаления взорванного грунта монтируют кольцо обделки, как правило, без установки временной крепи. Для сокращения времени проходческого цикла монтаж обделки совмещают с бурением шпуров следующей заходки. При проходке прослоек недостаточно устойчивых грунтов контур выработки крепят по мере удаления грунта дощатой затяжкой, которую заводят за предыдущее кольцо обделки (рис. 5.10).  Рис. 5.10. временная крепь контура вы работки: 1 — дощатая затяжка; 2 — кольцо обделки; з — деревянные клинья В мягких грунтах, а также при проходке с замораживанием в слабо устойчивых и неустойчивых грунтах разработку забоя ведут отбойными молотками в два приема (рис. 5.11).  Рис. 5.11. Схема разработки мягкого грунта в забое: I, II — очередность разработки; 1 — кольцо обделки; 2 — берма; 3 — водосборник Вначале на всю глубину заходки w разрабатывают среднюю часть забоя с оставлением кольцевой бермы 2 шириной поверху 0,4—0,5 м и откосом 1:1. После этого разрабатывают среднюю часть забоя с оставлением кольцевой берму отдельными участками с одновременным монтажом тюбингов очередного кольца 1. Берму начинают разрабатывать со стороны, противоположной замку обделки, и ведут симметрично по направлению к замку. Для погрузки грунта в бадью используют пневматический грейферный погрузчик, перемещаемый по кольцевому монорельсу, прикрепленному снизу к подвесному полку (рис. 5.12).  Рис. 5.12. Схема проходки с подвесным полком: 1 — подвесной полок; 2 — тросы подвески полка; 3 — став напорных труб; 4 — насос водоотлива; 5 — выдвижной упор; 6 — кольцевой монорельс; 7 — тельфер; 8 — лестница-стремянка; 9 — всасывающий рукав; 10 — водосборник; 11 — бадья; 12 — грейферный погрузчик; 13 — раструб Эффективным средством механизации операций разработки и погрузки грунта является ковшовая гидравлическая породопогрузочная машина принудительного внедрения в грунт (рис. 5.13).  Рис. 5.13. Схема погрузки грунта породопогрузочной машиной: / — подвесной полок; 2 — механизм поворота центральной трубы; 3 — ковшовая погрузочная машина; 4 — бадья; 5 — центральная труба; б — полая обойма с подкосами Ее крепят к центральной трубе, проходящей через полую толстостенную цилиндрическую обойму с подкосами, жестко прикрепленную снизу к подвесному полку. Механизм поворота центральной трубы с машиной размещают на полке. Перед началом цикла буровзрывных работ на следующую заходку машину вместе с подвесным полком поднимают на безопасную высоту. После взрывания и проветривания забоя полок с погрузочной машиной опускают к забою, раскрепляют его в обделку и начинают уборку грунта по всему сечению. Ковшовая породопогрузочная машина позволяет вести разработку мягких грунтов с коэффициентом крепости до 1,5 без их предварительного рыхления отбойными молотками. В результате достигается существенное повышение (в 1,5—2 раза) производительности труда проходческой бригады и увеличение скорости проходки. Монтаж обделки ведут с помощью тельферного укладчика, перемещаемого по кольцевому монорельсу (см. рис. 5.12), или редукторной лебедки, установленной на подвесном полке на поворотном круге, снабженном стрелой (рис. 5.14).  Рис. 5.14. Схема монтажа тюбингов лебедкой: 1 — подвесной полок; 2 — раструб; 3 — канат подъемной машины; 4 — поворотный круг; 5 — лебедка; 6 — стрела поворотного круга; 7 — трос подвески захвата; 8 — захват; 9 — тюбинг; 10 — траверса; 11 — выдвижные Тюбинги 9 опускают в забой по бадьевому отделению, прикрепляя их к траверсе 10, подвешенной к канату 3 подъемной машины. Опущенный тюбинг подают непосредственно к месту монтажа при помощи специального захвата 8, прикрепленного к тросу 7 тельферного укладчика или лебедки 5. Положение тюбинга в кольце фиксируют стальными коническими оправками и закрепляют болтами с постановкой стальных сферических и гидроизоляционных шайб. Параллельно с проходкой на пройденном участке ствола ведут комплекс гидроизоляционных работ, состоящий из первичного нагнетания, контрольного нагнетания и чеканки. Первичное нагнетание цементно-песчаного раствора в соотношении от 1:2 до 1:5 выполняют после проходки очередных трех-четырех колец. Перед началом нагнетания уплотняют торцовый зазормежду грунтом и нижним кольцом обделки. Для этого используют паклю, древесные стружки, короткие доски и клинья. Нагнетание ведут снизу вверх при помощи растворонагнетателя периодического действия. Контрольное нагнетание цементного молока производят вслед за первичным с целью заполнения пустот, оставшихся незаполненными при первичном нагнетании. Контрольное нагнетание ведут под давлением до 1 МПа при помощи поршневого насоса с отставанием от забоя на 8—10 м с тем, чтобы был обеспечен набор прочности раствора первичного нагнетания. Аппараты для нагнетания устанавливают на поверхности вблизи шахтного ствола. Первичное нагнетание выполняют за первые два кольца от плоскости забоя, а выше — с подвесного полка. Контрольное нагнетание ведут с постоянных полков, которые устраивают в стволе через каждые 3 м. Вслед за контрольным нагнетанием с постоянных полков проводят чеканочные работы. Перед чеканкой швы очищают пескоструйными аппаратами и затем чеканят их обычными материалами и средствами. При проходке шахтного ствола особое внимание должно быть уделено водоотливу, поскольку подтопление забоя серьезно усложняет бурение и заряжание шпуров, снижает производительность труда проходчиков и ухудшает санитарно-гигиенические условия их работы. Водоотлив из забоя при притоке воды до 5 м3/ч осуществляют с помощью бадьевого подъема, а при большем притоке — центробежными насосами, установленными на подвесном полке (см. рис. 5.9). Суммарная подача установленных на полке рабочих насосов должна быть на 20 % больше максимального ожидаемого притока воды в забой. Кроме рабочих насосов, на полке устанавливают резервные на ту же подачу. Для сбора воды в забое устраивают опережающий водосборник. Откачку воды из него производят по всасывающему рукаву, выполненному из прорезиненного гибкого шланга диаметром 100—150 мм с приемным фильтром на конце, снабженным обратным клапаном. На поверхность вода подается по напорным ставам труб диаметром 150—200 мм, оборудованным задвижками и обратными клапанами. Один конец напорного става труб соединяют с насосом гибким прорезиненным шлангом, а другой выводят на поверхность в отстойник, соединенный с системой поверхностного водостока. По мере проходки ствола ставы труб наращивают снизу в местах гибких соединений. Для проветривания забоя при проходке шахтного ствола на поверхности устанавливают вентиляционную установку, используемую в дальнейшем для вентиляции горизонтальных выработок. При проходке ствола вентиляционная установка работает на всасывание. При этом свежий воздух с поверхности поступает к забою по стволу. Загрязненный воздух из забоя удаляют с помощью вентилятора по металлическим вентиляционным трубам диаметром 500—600 мм. Нижний конец труб располагают на расстоянии 4— 5 м от забоя, а верхний соединяют с вентилятором. Трубы длиной 3—5 м стыкуют на фланцах при помощи болтов. Между фланцами устанавливают уплотняющие прокладки. Став вентиляционных труб крепят к обделке ствола и наращивают снизу по мере проходки. Все работы по сооружению ствола ведут круглосуточно бригадами из 17—20 чел. В бригаду входят 6—7 чел., выполняющие все работы в забое, включая первичное нагнетание; 3 чел., обслуживающие подвесной полок; 4—5 чел., выполняющие контрольное нагнетание и чеканку; 4—-5 чел., обслуживающие оборудование на поверхности. При такой организации работ средние трудозатраты на сооружение 1 м ствола составляют 200—250 чел-ч, а средняя суточная скорость сооружения — 1 — 1,5 м. |