Тоннель, сооружаемый горным способом

       Остальные обозначения те же, что и в предыдущих проверках.

       

       Условие выполняется. 

       3.5. Выводы, оптимизация  конструкции тоннельной  обделки. 

       В результате расчёта сечения тоннельной обделки на прочность получилось, что запроектированная обделка имеет недостаточную прочность в замковом сечении, и в сечении с наибольшим отрицательным моментом. Увеличение подъемистости свода, увеличение толщины сечения обделки, а также использование бетона более высокого класса являются нерациональными, так как конструкция тоннельной обделки получается громоздкой. Поэтому в целях повышения прочности необходимо сделать армирование конструкции.

 

       4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЗВОДСТВА  РАБОТ ПО СООРУЖЕНИЮ  ТОННЕЛЯ ГОРНЫМ  СПОСОБОМ 

       4.1. Обоснование способа  производства работ. 

       Проходка  тоннеля способом нижнего уступа применяется  в выработках высотой  более 10 м  в скальных грунтах с коэффициентом  крепости от  f – 4 - 6 с установкой арочной  или анкерной временной  крепи, обеспечивающей безопасность работ.

       Особенность выбранного способа  заключается в  том, что тоннель  сооружают в два этапа. В первую очередь, с опережением нижней части тоннеля на 30 – 50 (м) проходят верхнюю часть сечения – калотту, после чего начинают разработку нижнего уступа. Свод тоннеля длиной более 300 (м) бетонируют с определённым отставанием от забоя калотты. Стены и лоток бетонируют после разработки нижнего уступа или на некотором расстоянии от забоя.

       Временная крепь калотты  - железобетонные анкеры и подвешенная к ним при помощи шплинтов металлическая сетка из проволоки диаметром 3 мм с ячейками 60х60, а также набрызг-бетон.

       Все операции по бурению, взрыванию и уборке породы в калоттной  и нижних частях сечения  выработки производят одновременно.

       Высоту  калотты необходимо назначать более 4 (м) из условия размещения проходческого оборудования.

       При способе нижнего  уступа бурение шпуров в калотте производят самоходной установкой СБУ – 2К, которая перед взрыванием уводится на безопасное расстояние от забоя. Уборку грунта ведут машиной непрерывного действия типа ПНБ – 3К с погрузкой на автосамосвал типа МАЗ –503 грузоподъёмностью 7 т с нейтрализатором. Он доставляет грунт в штроссу, где вторая машина непрерывного действия ПНБ - 3К грузит породу в такой - же автосамосвал. Для разработки штроссы, с целью снижения расхода ВВ желательно бурить шпуры горизонтально с помощью портального бурового агрегата ПБА – 1, а для погрузки и транспортировки грунта применяют те - же машины и механизмы, что и для разработки калотты. 

       4.2. Разработка паспорта  буровзрывных работ. 

       4.2.1. Разработка паспорта  буровзрывных работ  для калотты. 

       4.2.1.1. Общие положения. 

       Наиболее  распространённый и  эффективный способ разработки скальных и полускальных грунтов – их взрывание.

       Для размещения зарядов  ВВ при взрывном способе бурят шпуры соответствующей длины и диаметра.

       Особенность подземных взрывных работ, состоит в том, что взрываемая порода зажата со всех сторон. В этих условиях для наиболее эффективного использования энергии взрыва, уменьшения расхода ВВ и снижения сейсмического воздействия на окружающий массив породы необходимо образовать плоскости обнажения. Для этой цели служат врубовые шпуры.

       Врубовые  шпуры располагают  по определённой схеме  в середине забоя. По сравнению с  другими типами шпуров в них закладывают  увеличенную массу  ВВ, они имеют увеличенную длину. В зависимости от крепости, трещиноватости и слоистости породы, а также от размеров выработки и применяемого оборудования применяют различные схемы врубовых шпуров.

       В курсовом проекте  применён вид вруба  – клиновой с углом  наклона к плоскости  забоя 70°°. Для определения основных размеров вруба используется таблица 2 (1), из которой при крепости породы f=4,5 находим расстояние между парами шпуров а=0,5 (м), а расстояние между шпурами в ряду в=2 (м), число врубовых шпуров принимаем 4 (шт.).

       Назначаем глубину комплекта  шпуров из условия:

       

       где – глубина заходки принимаемая равной 1,5 (м) в зависимости от крепости породы и принимаемая по табл. 3 (2);

        – глубина  комплекта шпуров, м;

        - коэффициент использования шпура принимаемый равным 0,8.

       Отсюда 

       При заданной глубине  заходки длина  отбойных и контурных  шпуров определяется коэффициентом использования шпуров и углом наклона их к плоскости забоя. Концы этих шпуров должны лежать в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси выработки. Длина проекции врубовых шпуров на продольную ось тоннеля должна превышать на 10 – 15% длину комплекта шпуров:

         

       4.2.1.2. Определение необходимого  количества взрывчатого  вещества.

 

       При взрывных работах  наиболее широко используются смеси аммиачной  селитры с тротилом в порошкообразном  или гранулированном  состоянии.

       В курсовом проекте  принято взрывчатое вещество аммонит  №6 ЖВ – патронированный.

       Удельный  расход взрывчатого  вещества зависит  от трещиноватости и  прочности пород, сечения выработки, работоспособности  ВВ, а также плотности заряжания и рассчитывается по формуле:

       

       где - коэффициент крепости породы по М.М. Протодьяконову;

        - площадь поперечного сечения выработки, м²;

        - коэффициент относительной работоспособности ВВ, для аммонита №6 ЖВ принимается равным 1,00;

        - коэффициент влияния плотности заряжания, для обычных          патронов ВВ принимается равным 1,1;

        - коэффициент структуры породы принимаемый равным по табл.5        (1) – для трещиноватых пород – 0,9;

        - коэффициент зависящий от площади поперечного сечения выработки, для калотты площадью S = 54,2  (м²) принимается равным 1.

 

       

 

       Взрывание зарядов производят электрическим способом с помощью электродетонаторов. Для взрывания  врубовых шпуров применяют  электродетонаторы мгновенного действия типа ЭДС, а для взрывания отбойных зарядов применяют электродетонаторы короткозамедленного действия типа ЭДКЗ – ПМ – 15 со ступенями замедления 15,30,45,60,75,106,120 (мс).

 

       4.2.1.3. Расчёт параметров буро - взрывных работ.

 

       Для горных пород крепостью  по М.М. Протодьяконову f>4 применяют контурное  взрывание.

       Определение линии наименьшего  сопротивления (ЛНС) отбойных шпуров W₀:

       

       где - коэффициент зажима принимаемый равным 0.8;

        - диаметр шпура, равный 0,042м;

        - плотность ВВ, кг/м³ – принимаемая по табл.4 (1).

        - объёмная масса породы, кг/м³ – принимаемая из задания на курсовой проект равная 2260 (кг/м³).

        

 

       Расстояние  между отбойными  подошвенными шпурами  принимаем по табл. 7. (1).

       Таблица 4.1

       Расстояние  между шпурами

      

       На  основании таблицы 7 получим искомые  расстояния:

       -расстояние между отбойными шпурами:

       

       -расстояние между рядами отбойных шпуров:

       

       -расстояние между подошвенными шпурами:

       

       -расстояние между рядами подошвенных шпуров:

       

       Определение необходимого количества шпуров:  .

       Количество  контурных шпуров Nк  и их линия наименьшего  сопротивления определиться по формуле:

    

    

       где - периметр выработки по линии расположения контурных шпуров, м;

        - коэффициент сближения контурных зарядов, табл. 9 (1).

 

       Площадь сечения забоя, взрываемая контурными зарядами:

    

       Число подошвенных шпуров:

    

       Площадь сечения забоя взрываемая подошвенными зарядами:

       

       Площадь врубовой воронки  определяется по формуле:

       

       где а – расстояние между парами шпуров, м;

       в – расстояние между шпурами в ряду, м.

 

       Число отбойных шпуров определяется по формуле:

       

       где - диаметр заряда, см;

        - коэффициент  уплотнения; 

        - плотность  ВВ в патронах;

       

         – коэффициент  заполнения шпура принимаемый по табл. 6 (1).

 

       Общее количество шпуров:

    

       Ориентировочный расход ВВ на заходку составит:

       

       Масса контурного заряда:

    

       где - глубина контурного шпура, м;

        - линейная масса заряда в контурных шпурах, 

 

       Масса всех контурных зарядов:

       

       Средняя масса одного заряда отбойных и подошвенных  шпуров:

       

       Суммарная масса отбойных и  подошвенных зарядов  равна:

       

       Масса заряда врубового  шпура  , работающего в условиях большого зажима породы, и общая масса зарядов врубовых шпуров составят:

       

       В первую очередь взрываются врубовые шпуры с  помощью электродетонаторы ЭДС. Затем остальные шпуры сериями посредством ЭДКЗ–ПМ–15 со ступенями замедления 15мс.