ñîäåðæàíèå .. 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 ..
Проходка шахтных ñòâîлов обычным способом (ñòðîèòåëüñòâî ìåòðîïîëèòåíà)
Проходку стволов обычным способом ведут с использованием копра и постоянного шахтного подъема, обеспечивающего большую скорость выдачи грунта с помощью бадей. Для приема грунта и подачи в ствол тюбингов служат эстакады — бункерная и тельферная.
Копер возводят из тюбингов того же типа, какие используют для обделки ствола. Поскольку основанием копра служит устье ствола, копер является как бы продолжением обделки ствола.
Устье ствола сооружают в открытом котловане с использованием подвижного кранового оборудования. Котлован разрабатывают, как правило, без крепления с откосами, обеспечивающими устойчивость его стенок. Дно котлована зачищают вручную и выравнивают под рейку. На дне котлована устраивают кольцевую бетонную подготовку толщиной 15-20 см. После твердения бетона собирают кольца тюбинговой обделки, начиная с нижнего кольца и заканчивая верхним. Все свободное пространство между тюбинговыми кольцами и откосами котлована заполняют бетоном, который образует массивный воронкообразный воротник (см. рис. 96).
При разработке котлована с креплением кольцевой зазор между тюбингами и стенками выработки заполняют бетоном после монтажа каждого кольца, извлекая по возможности крепление, а для заполнения оставшихся пустот ведут нагнетание за обделку цементно-песчаного раствора.
Устье ствола, проходимого с предварительным замораживанием грунтов, сооружают обычно с воротником в виде кольцевой галереи, где размещают распределительный и коллекторный трубопроводы с отводами к замораживающим колонкам, которые пропускают через днище галереи.
Устье ствола перекрывают прочным настилом, оставляя в нем проем для пропуска бадьи и люк для спуска по лестничному отделению.
Проходку ствола обычным способом ведут при помощи проходческого подвесного полка (рис. 98), который одновременно служит постоянной защитой для работающих в забое. На полке обычно устанавливают редукторную лебедку для монтажа обделки, вентиля-тор,-выдвижную телескопическую лестницу для спуска людей в забой, электросборочный шкаф, насосы для откачивания воды из забоя.
К низу полка может быть прикреплен кольцевой монорельс и специальное приспособление с поворотными балками и электрическими талями для грейферного погрузчика и захвата тюбингов при монтаже обделки.
С подвесного полка ведут контрольное нагнетание и работы по армированию ствола, выполняемые одновременно с основными работами. При буровзрывных работах подвесной полок, находящийся на расстоянии нескольких метров от забоя, предохраняет от поверждения оставляемые на нем оборудование и рабочий инструмент.
В полке имеются отверстия с раструбами для пропуска бадьи и для вентилятора, люк для лестничного спуска, отверстия для пропуска троса редукторной лебедки и каната грейферного погрузчика (при подвеске его на длинном канате).
Полок подвешивают на тросах, закрепленных на барабане 5-тонной лебедки, установленной в верхней части копра.
Диаметр полка меньше внутреннего диаметра обделки. Это дает возможность периодически свободно опускать его на расстояние, соответствующее шагу установки расстрелов постоянной армировки (З м). В каждом новом положении полок раскрепляют на обделку при помощи выдвижных упоров.
Периодически опускаемый полок при отсутствии под ним грейферного погрузчика и другого подвесного оборудования постоянно находится на расстоянии 4-7 м от забоя. Если под полком имеется подвесное оборудование, то при ведении взрывных работ в забое полок поднимают на большее расстояние. При наличии грейферного погрузчика полок располагают на расстоянии 12-15 м от забоя.
Рис. 98. Подвесной механизированный полок для проходки ствола:
1 — тюбинговая обделка ствола; 2 — подвесной полок; 3 — упор; 4 — раструб для прохода бадьи; 5-рельсовые направляющие; 6 — прицепное устройство; 7-центральный узел; 8 — балка поворотная; 9 — таль электрическая; 10 — грейферное пневмопогрузочное устройство; 11 — бадья; 12 —— захват тюбинга нижнего (монтируемого) кольца; 13 — крюк для захвата бадьи; 14 — тельфер для установки тюбингов
Для устройства бадьевого отделения, крепления труб водоотлива, спуска материалов устанавливают элементы временного армирования ствола. При проведении гидроизоляционных работ, установке резервных насосов и других вспомогательных работах устраивают временные рабочие полки: на расстрелы постоянной армировки укладывают деревянные прогоны, по которым делают настил из досок.
В устье ствола и на верхней приемной площадке бадьевое отделение перекрывают металлическими или деревянными створками— лядами, автоматически открывающимися для пропуска бадьи.
Бадья перемещается по направляющим — проводникам постоянного армирования (клетьевым) или временным направляющим из рельсов или стального троса.
По условиям техники безопасности при проходке стволов применяют только опрокидные бадьи (с глухим дном). Для опрокидывания бадьи используют короткий канат, один конец которого прикреплен к копру, а второй оканчивается специальным крюком. Прицепив крюк к кольцу, находящемуся под дном бадьи, ослабляют подъемный канат, при этом корпус бадьи переворачивается, и грунт высыпается по лотку в бункер.
Проходку стволов ведут с водоотливом. При небольшом притоке воду из забоя удаляют бадьями, перекачивая ее в бадью из углубления в забое (водосборника) небольшим забойным пневматическим турбонасосом.
При больших притоках воду откачивают из забоя по трубам с помощью насосов центробежного типа, установленных на подвесном полке. При расстоянии до забоя, не превышающем 6-7 м, гибкий всасывающий шланг от насоса опускают в водосборник, куда стекает вода. При большем расстоянии до забоя насосы откачивают воду из промежуточного бака, куда он закачивается забойными насосами. Размеры водосборника для водоотлива 1 — 1,2м в плане, глубина 0,8-1,5 м.
Разработку забоя при проходке обычным способом ведут по-разному в зависимости от крепости и устойчивости грунтов. Пески и глинистые грунты разрабатывают отбойными молотками и другим ручным механизированным инструментом. Для разработки скальных грунтов и особо твердых глин применяют буровзрывной способ.
В достаточно устойчивых нескальных грунтах забой разрабатывают одновременными заходками на высоту одного кольца обделки. Забой доводят сразу до внешнего контура обделки с возможно меньшим перебором грунта.
Неустойчивые грунты разрабатывают уступами в две захватки (каждая на половину высоты кольца). Выемку грунта начинают от центра ствола и заканчивают у внутренней поверхности кольца, оставляя берму шириной 40-50 см. Дальнейшую разработку грунта ведут по мере установки тюбингов. При возможных вывалах грунта устанавливают временное крепление из досок, концы которых заводят за ранее собранное кольцо обделки.
Разработку грунта буровзрывным способом ведут, как правило, заходками, соответствующими высоте одного кольца обделки. При составлении паспорта буровзрывных работ учитывают не только крепость грунтов и их трещиноватость, но и близость расположения жилых зданий на территориях, примыкающих к шахтной площадке.
В зависимости от крепости грунтов забой обуривают перфораторами, пневмо— или электросверлами. Буры применяют длиной от 1,3 до 1,5 м. Пробуренные шпуры забивают деревянными колышками для предохранения от засорения и быстрого обнаружения при заряжании.
Шпуры располагают по трем или четырем концентрическим окружностям. При расположении шпуров по трем окружностям по первой окружности диаметром 2 м располагают 4-6 врубовых шпуров, по второй диаметром 4м— 10-12 отбойных шпуров и по третьей диаметром 5,5 м-16-17 контурных. Врубовые шпуры бурят с наклоном 60-75° к центру ствола, отбойные — с меньшим наклоном в ту же сторону или вертикально, а контурные-с наклоном во внешнюю сторону. При расположении шпуров по четырем окружностям число их доводят до 50.
По окончании бурения бадью, насосы, осветительное и другое оборудование, а также рабочий инструмент поднимают на полок. По сигналу взрывника все рабочие поднимаются на поверхность. Взрывники заряжают шпуры и проверяют электрические цепи, после чего поднимаются на поверхность. Взрывание шпуров производят в один прием с применением электродетонаторов не менее чем четырех ступеней замедления. Первыми одновременно взрывают врубовые шпуры, создавая вторую обнаженную плоскость, через 2 с одновременно или последовательно — отбойные шпуры и в последнюю очередь по частям — контурные.
После взрывания проветривают забой, опускают необходимое оборудование и рабочий инструмент, откачивают воду из забоя и начинают новый цикл работ. Взорванный грунт убирают при помощи пневматических погрузчиков грейферного типа с ручным во-дилом. Уборку грунта совмещают по времени с его разработкой, монтажом обделки ствола, а при проходке взрывным способом — с бурением шпуров на новую заходку.
Тюбинги опускают в ствол шахты при помощи траверсы, подвешиваемой на канате подъемной машины. Для подачи тюбингов в забое к месту их установки и для монтажа используют редукторную лебедку, установленную на подвесном полке, или тельферный укладчик под полком.
При монтаже обделки тельферным укладчиком применяют специальный захват. Боковые поверхности поданного к месту установки тюбинга очищают от грязи и масла и приподнимают его до совмещения болтовых отверстий ранее установленного кольца со штырями захвата. Отверстия центрируют оправками и тюбинг закрепляют болтами. Захват освобождают и начинают установку следующего тюбинга.
Первичное нагнетание цементно-песчаного раствора ведут за каждое собранное кольцо. При необходимости выправить дальнейшую проходку ствола, сооружаемого в достаточно устойчивых грунтах, собирают без нагнетания 3-4 кольца, подправляют при помощи распорок и клиньев положение нижнего кольца и после этого производят нагнетание за собранные кольца, начиная с нижнего и заканчивая верхним.
Первичному нагнетанию предшествует работа по устройству пикотажа — заделке зазора между тюбинговым кольцом и грунтом в нижней части кольца. Для пикотажа используют паклю, древесные стружки, которые уплотняют короткими досками и клиньями.
Контрольное нагнетание ведут обычно с подвесного полка, т. е. с некоторым отставанием от забоя. При необходимости его проводят повторно с рабочих полков в процессе гидроизоляционных работ. Для первичного и контрольного нагнетания используют нагнетательные аппараты, установленные в растворном узле на поверхности.
Особо важное значение имеет тщательное заполнение пустот за обделкой при проходке в замороженных слабых неустойчивых грунтах. Чтобы исключить подвижки грунта при размораживании, нагнетание следует полностью заканчивать до его оттаивания. Растворы для нагнетания готовят с добавками, предотвращающими их замерзание и ускоряющими процесс схватывания. По выходе из инъектора раствор должен иметь температуру не менее 20 °C.
Гидроизоляционные работы при проходке стволов выполняют по-разному в зависимости от назначения ствола и степени обвод-ненности грунтов. В рабочих стволах при отсутствии притока воды гидроизоляционные работы не ведут. Обделку вентиляционных стволов в таких условиях гидроизолируют обычно в конце строительства после разборки постоянного армирования ствола.
В обводненных грунтах или замороженных водонасыщенных песках и плывунах гидроизоляционные работы выполняют в процессе проходческих работ. Это дает возможность уменьшить приток воды в ствол и улучшить условия труда проходчиков, исключить вынос частиц оттаявшего грунта, образование пустот и подвижки грунтового массива за обделкой. В этих условиях при монтаже обделки устанавливают сразу полные болтовые комплекты с гидроизоляционными шайбами, а контрольное нагнетание проводят в непосредственной близости от забоя с подвесного полка. Дополнительное контрольное нагнетание для уменьшения притока воды, подтяжку болтов и, если это необходимо, замену болтовых комплектов, а также чеканку швов тюбинговой обделки с предварительной очисткой их пескоструйным аппаратом ведут с временных рабочих пойков. Чеканку производят сначала свинцовой проволокой или освинцованным шнуром, а затем расширяющимся или безусадочным цементом. Чеканку цементными составами разрешается вести при температуре воздуха в стволе не ниже +5 &dec;С.
Рис. 99. Опорный воротник шахтного ствола и домкратная система:
1 — домкрат; 2 — пакет балок; 3 — бетонный опорный воротник; 4 —г стойка, заан-керенная в бетон; 5 — глинистый тиксо-тропный раствор; 6 — тюбинговое кольцо опускной крепи ствола
Рис. 100. Схема соединения ножевого и уплотняющего колец:
1 — тюбинг обделки ствола; 2 — промежуточная вставка; 3 — ножевое кольцо; 4 — защитное наружное кольцо; 5 — уплотнительная манжета; 6 — уплотнение из жирной глины; 7 — тиксотропный раствор
При проходке стволов с применением буровзрывных работ гидроизоляционные работы ведут с временных полков на расстоянии 20-30 м от забоя, чтобы не расстраивать чеканку при взрывании.
В конце строительства в вентиляционных стволах производят ремонт гидроизоляции. Эту работу, как и гидроизоляцию вентиляционных стволов, в которых она не выполнялась, осуществляют обычно с временных полков, укладываемых на расстрелы.
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?
ñîäåðæàíèå .. 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 ..