Материал: пояснительная Анька

Часть II. Производство работ по сооружению тоннеля.

2.1. Выбор способа производства работ

Участок тоннеля №1: грунт – сланец крепкий,трещиноватый, f = 4.

Для проходки выработок в трещиноватых и сильнотрещиноватых грунтах с коэффициентом крепости от 2 до 4 при сооружении однопутного железнодорожного тоннеля применяется уступный способ( см.рис. 6).

Рис.3. Схема сооружения тоннеля уступным способом.

В курсовом проекте одновременно с проходкой колотты(1) на определённом расстоянии от её забоя производим разработку уступа на ширину пролёта выработки(2) и затем по всему периметру выработки за один приём бетонируем обделку(3). Длину уступа принимаем равной 130 м.

Участок тоннеля №2: грунт – анезит трещиноватый, f = 8.

При постройке тоннеля в крепком грунте отпадает необходимость в немедленной после разработки грунта установки временной крепи, которую в этих условиях принимаем менее громоздкой, так как её назначение сводится к предотвращению образования отдельных мелких вывалов и обрушения одиночных кусков грунта с кровли. При проходке данного участка тоннеля будем использовать способ сплошного забоя, для которого характерно наличие одной плоскости забоя, что упрощает использование для бурения шпуров буровых рам с тяжёлыми высокопроизводительными перфораторами, снабжёнными автоматическим управлением.

Основные работы при этом способе включают только два процесса (см. рис.5):

Рис. 4. Проходка тоннеля в крепком грунте способом сплошного забоя.

разработку грунта 1 с последующей уборкой её и кладку бетонной обделки 2.

Участок тоннеля №3: грунт – сланец глинистый, сильно трещиноватый, f = 2.

Для проходки выработоки используем уступный способ( см.рис. 6),аналогично участку тоннеля №1.

2.2.Буровзрывные работы.

Разработка полускальных и скальных грунтов с коэффициентом крепости более 2 осуществляется буровзрывным способом. В курсовом проекте необходима детальная проработка проекта организации работ на участке с крепостью грунта f = 4. Как видно, грунт разрабатываем буровзрывным способом.

2.2.1. Определение параметров буровзрывных работ.

В соответствии с геологическими условиями в качестве ВВ выбираем аммонит №6 прессованный со следующими характеристиками:

 плотность, ∆=1,25 г/см³=1250 кг/м³;

 коэффициент работоспособности, е=0,9;

 диаметр патрона, d_п = 34 мм.

Определим удельный расход ВВ с учётом его работоспособности по формуле:

;

где е - коэффициент работоспособности ВВ;

ψ - коэффициент влияния плотности заряжения;

ω - коэффициент структуры и трещиноватости грунтового массива;

S - площадь сечения забоя.

Определим линию наименьшего сопротивления (ЛНС) отбойных шпуров по формуле:

;

где к - коэффициент зажима;

d - диаметр шпура, м;

γ - объёмная масса грунта, кг/м³.

Так как при обуривании забоя будем применять мощные бурильные установки и тяжёлые бурильные машины, вруб принимаем прямым призматическим с расстоянием между врубовыми зарядами 25 см с устройством незаряженной скважины в центре.

Расстояние между отбойными шпурами принимаем равным 0,8 м ((0,8-0,95)*W₀), между подошвенными - а_п=0,8 м ((0,7-0,9)*W₀), между контурными – а_к=0,58 м (0,6W₀).

Вычисляем количество шпуров на забой по формуле:

,

где - количество контурных шпуров;

- количество подошвенных шпуров;

- количество отбойных

Вычисляем количество шпуров на забой по формуле:

,

где - количество контурных шпуров;

- количество подошвенных шпуров;

- количество отбойных шпуров; по конструктивным соображениям принимаем N₀ = 21;

- площадь сечения забоя, взрываемая отбойными шпурами;

- площадь сечения забоя, взрываемая контурными шпурами;

m - коэффициент сближения контурных зарядов;

- площадь сечения забоя, взрываемая подошвен-ными шпурами;

S_вр - площадь сечения забоя, взрываемая врубовыми зарядами;

к_з - коэффициент заполнения шпура;

к_∆ - коэффициент уплотнения, для патронированных ВВ равен 1,0.

.

С учётом устойчивости кровли выработки длину комплекта шпуров назначаем равной l=1,8 м. Тогда глубина заходки определяется по формуле:

;

где η - коэффициент использования шпура.

Объём взрываемой породы равен:

.

Ориентировочно расход ВВ на взрыв равен:

.

Масса всех контурных зарядов

;

где к_к - концентрация заряда контурного шпура.

Средняя масса зарядов остальных шпуров

.

Масса зарядов врубовых, отбойных и подошвенных шпуров равна

;

;

.

2.2.2. Буровое оборудование.

Для бурения шпуров в забое выработки будем применять бурильные машины БУ-1 на базе самоходной бурильной установки СБУ-2к. Количество одновременно работающих бурильных машин принимаем равным четырём из расчёта 8 м² площади обуриваемого забоя на одну бурильную машину, находящуюся на установке( две СБУ-2к).

Бурение вертикальных шпуров уступа осуществляем самоходными бурильными установками СБУ-2к, так как высота уступа (3,8 метра) не превышает максимального хода подачи бура установки (4,0 метра).

2.3. Временное крепление выработки.

Расчет анкерной крепи.

1. Определение рабочей длины анкера

f =4 – коэффициент крепости грунта;

В=6,62 м – пролет выработки.

2. Определение длины заделки анкера

- для набивного ж\б анкера

3. Длина анкера

4. Шаг расстановки по прочности в закреплении их в шпуре

, где

- объемная масса грунта,

N – несущая способность анкера

- диаметр анкера,

(>).

Принимаем шаг а=1,24м.

5. Расчетная нагрузка на анкер.

Проверка проходит.

6. Проверка диаметра стержня

Проверка выполнена.

Шаг анкера в продольном направлении равен а=3 м

2.4. Погрузка и транспорт породы.

Для выработок средних сечений (20-50 м²) рекомендуется применять для погрузки породы погрузочные машины типа ПНБ непрерывного действия. В курсовом проекте применяем машину ПНБ-3Д.

Вывозку породы будем производить автомобильным транспортом. Тогда для разминовки встречных транспортных средств и для поворота автотранспорта необходимо будет устраивать специальные ниши.

Транспортировку породы из забоя колоты до разрабатываемого нижнего уступа будем производить с помощью самоходных тележек на пневмоходу (тип 1ВС20АРЕ с ёмкостью кузова 12 м³).

2.5. Организация работ в забое, определение

параметров проходческого цикла.

Проходческие работы ведутся обычно по циклической схеме, т.е путем последовательного повторения определенного комплекса операций, занимающего тот или иной промежуток времени.

Так как основными операциями проходческого цикла являются бурение шпуров в забое и погрузка взорванной породы, продолжительность цикла определяется по формуле:

,

где Т_б, Т_п, Т_всп - продолжительность операций бурения, погрузки и вспомогательных

операций.

Продолжительность бурения определяется по формуле:

;

где N - число шпуров в забое;

l - средняя длина шпура;

φ - коэффициент использования бурильных машин во времени;

β - коэффициент одновременности работы бурильных машин;

n - число бурильных машин;

v_б - чистая скорость бурения шпура, пог. м шпура в ч.

Чистая скорость бурения шпура определяется по формуле:

пог. м в час;

где к₁ - коэффициент, зависящий от типа бурильной машины;

к₂ - коэффициент, учитывающий влияние сжатого воздуха;

к₃ - коэффициент, учитывающий влияние диаметра головки бура;

к₄ - коэффициент, учитывающий глубину шпура.

Продолжительность погрузки взорванной массы грунта определится по формуле:

;

где W₃ - глубина заходки за цикл, м;

S - проектная площадь сечения выработки, м²;

к_п - коэффициент перебора;

к_р - коэффициент разрыхления грунта;

Р_э - эксплутационная производительность погрузочной машины;

n - число погрузочных машин в забое;

β - коэффициент одновременности работы погрузочных машин.

Эксплутационная производительность определяется по формуле:

м³/ч;

где φ - коэффициент использования машины;

Р_т - техническая производительность погрузочной машины;

t₁, t₃ - продолжительность простоя машины и различные потери времени, отнесённые к 1 м³ породы;

v - объём самосвала;

η -коэффициент заполнения самосвала.

Время на вспомогательные операции, ч

;