Тоннели, сооружаемые горным способом (специализация Т)
Методические указания по выполнению курсового проекта
2. Определение параметров комбайновой проходки/ буровзрывных работ
После выбора способа производства работ на отдельных участках тоннеля следует перейти к детальной проработке проекта организации работ на участке, согласованном с руководителем проектирования. Для указанного участка требуется:
-
обосновать способ проходки;
-
составить технологическую схему организации работ;
-
произвести расчет временного крепления выработки;
-
составить циклограмму на величину заходки;
-
произвести расчет вентиляции выработки;
-
определить сроки и ориентировочную стоимость строительства тоннеля.
Проходческие комбайны избирательного действия с фрезерным исполнительным органом применяют в тоннелестроении при разработке грунтов крепостью 1,5 ≤ ƒ ≤ 5.
Выбор комбайна должен производиться с учетом требований ГОСТ Р 50703–2002. Комбайны проходческие со стреловидным исполнительным органом. Общие технические требования и методы испытаний. – [М., 2002]. Некоторые типы проходческих комбайнов – избирательного действия и их технические характеристики представлены в приложении 2.
Разработка полускальных и скальных грунтов с коэффициентом крепости f ³ 5 осуществляется буровзрывным способом. Методы ведения БВР подробно изложены в [3, 4].
Определение расчетных параметров и оставление паспорта БВР. В качестве расчетных параметров БВР принимаются:
W – величина заходки, определяющая длину комплекта шпуров, м;
q0 – удельный расход ВВ, кг/м3;
W0 – линия наименьшего сопротивления (ЛНС), м;
а – расстояние между шпурами, м;
N – количество шпуров, шт.;
Q – расход ВВ, кг.
Расчет параметров БВР рекомендуется производить согласно рекомендациям, изложенным в [3–5], либо (в рамках курсового проектирования) воспользоваться алгоритмом расчета, приведенным ниже.
Основным определяющим параметром БВР является величина заходки W. Величина заходки должна назначаться из соображения устойчивости выработки, обнажаемой за один цикл: чем меньше крепость грунта, выше степень его трещиноватости и больше пролет выработки, тем меньшей должна быть величина заходки
По принятой величине заходки W и коэффициенту использования шпуров (КИШ) η определяют глубину комплекта шпуров lк:
При контурном взрывании КИШ можно принимать η = 0,9 в грунтах крепостью f = 5...8 и η = 0,85 в грунтах крепостью f > 8.
Затем производят выбор типа ВВ в соответствии с геологическими и гидрогеологическими условиями заложения тоннеля по табл. 3.2. С целью совершенствования технологии БВР рекомендуется применять механизированное заряжение шпуров и скважин с использованием гранулированных ВВ. В этом случае диаметр шпуров можно принять в грунтах крепостью f = 5...6 независимо от площади забоя – 40...45 мм, в грунтах крепостью f > 6 – 30...35 мм при сечении выработки до 20 м2 и 35...40 мм при сечении выработки свыше 20 м2.
На следующем этапе следует задать конструкцию вруба. При применении для обуривания забоя мощных бурильных машин и тяжелых буровых установок целесообразно применять прямые врубы, а для достижения хорошего дробления и раскладки взорванной грунтовой массы в забое – располагать вруб в середине выработки.
Ориентировочные параметры прямого вруба приведены в табл. 3.3.
Расстояние между отбойными и подошвенными шпурами в забое определяется в долях расчетной ЛНС, W0, м, которая определяется по формуле
где – коэффициент зажима (0,7...0,9);
γ – объемный вес грунта, кг/м3;
d – диаметр патрона, м (здесь и далее – характеристики из табл. 3.2);
– плотность ВВ шпурового заряда, кг/м3;
e – коэффициент относительной работоспособности ВВ.
Расстояние между отбойными шпурами принимается равным 0,8...0,95 W0.
Расстояние между подошвенными шпурами принимается равным 0,7...0,9 W0.
Расстояние между контурными шпурами принимается по табл. 3.4.
По результатам расчета следует разметить на поперечном сечении выработки врубовые, подошвенные, контурные и отбойные шпуры таким образом, чтобы расстояние между шпурами не превышало расчетного, соблюдая при этом принципы симметрии
При проходке нижнего уступа методом шпуровых зарядов, в связи с наличием дополнительной обнаженной поверхности, обуривание забоя производится по сетке от 1´1 до 1,3´1,3 м (по контуру выработки расстояние между шпурами уменьшается на 50...70 %).
Удельный заряд ВВ q0, кг/м3, может быть определен
Тогда ориентировочное количество ВВ на взрыв, кг:
где – объем взрываемой породы, равный произведению площади сечения выработки S на глубину заходки W.
Масса всех контурных зарядов, кг:
где kк – концентрация заряда контурного шпура, зависит от конструкции заряда, может принимается в соответствии с табл. 3.6;
lк – длина контурного шпура;
– число контурных шпуров.
Средняя масса зарядов остальных шпуров, кг
где N – общее число шпуров.
Массы зарядов врубовых, отбойных и подошвенных шпуров соответственно, кг:
где – число врубовых, отбойных и подошвенных шпуров соответственно.
На основании расчетных данных необходимо составить паспорт БВР, который определяет основные параметры взрыва и приводится в виде следующих чертежей и таблиц:
-
схемы расположения шпуров в трех проекциях;
-
таблицы условий и показателей взрывания;
-
таблицы шпуровых зарядов;
-
схемы компоновки всех типов зарядов в двух проекциях;
-
схемы соединения зарядов в сети;
-
таблицы характеристик электровзрывной сети;
-
таблицы основных мер техники безопасности.
Количество бурильных машин в забое назначается в зависимости от его площади и типа устройств, на которых установлены бурильные машины (буровые установки или рамы). При расчете времени обуривания забоя в цикле проходческих операций площадь забоя на одну бурильную машину можно ориентировочно принять равной 5 м2. Отсюда следует, что буровая установка, оснащенная тремя бурильными машинами, с одной стоянки может одновременно пробурить шпуры, расположенные на 15 м2 площади забоя.
