Применение этого способа возможно в крепких скальных грунтах, не требующих временного крепления выработок. Способ центральной штольни заключается в том, что в центре сечения тоннеля проходится опережающая штольня, из которой производится разработка основного сечения.
Работы начинаются с проходки в средней части тоннельного профиля штольни (1) (рис.9, а) прямоугольного или сводчатого очертания. Размеры поперечного сечения штольни, расположенной по центру сечения сооружения или на уровне его подошвы, принимают исходя из габаритов проходческого оборудования и с учетом условий последующего бурения радиальных шпуров (2). Эти требования обеспечиваются обычно при сечении штольни не менее 3×3 м.
Рис.9. Схема проходки тоннеля способом центральной штольни
Схему организации работ применяют в двух вариантах:
1. передовую выработку (штольню) проходят на полную длину сооружения, а затем расширяют до проектного сечения основной выработки (см. рис.9, а);
2. проведение передовой выработки и ее расширение выполняют одновременно, но с некоторым интервалом (рис.9, б), при этом параллельно передовой выработке (штольне) (1) проходят в стороне от основного сооружения вспомогательную транспортную штольню (3) (располагаемую на одном уровне с центральной штольней), которую соединяют сбойками (4) через каждые 100–200 м с передовой выработкой.
Вспомогательная транспортная штольня принимается минимального сечения и проходка ее ведется значительно быстрее центральной. Транспортировка грунта из забоя центральной штольни производится через поперечные сбойки без всяких помех работам на участке тоннельного профиля. При большом опережении вспомогательной штольни могут быть открыты дополнительные забои по проходке центральной штольни.
Первый вариант применим при одиночных сооружениях, срок строительства которых допускает предварительное проведение передовой выработки на всю длину. В противном случае применяют второй вариант, который наиболее целесообразен при сооружении двух или нескольких основных сооружений (тоннелей).
По окончании проходки центральной штольни приступают к разработке тоннеля сплошным забоем. Для этого из штольни пробуривают шпуры (2) до контура выработки, располагая их веерообразными рядами через 0,6–1 м.
Взрывные работы ведут так, чтобы забой все время продвигался нависающим уступом. Шпуровые заряды взрывают рядами последовательно с миллисекундным замедлением, что улучшает эффективность взрывных работ, обнажая дополнительные плоскости, и предотвращает завал штольни взорванным грунтом.
Погрузку грунта в тоннельном забое производят высокопроизводительными погрузочными машинами или экскаваторами в большегрузные вагоны или автосамосвалы.
Достоинство способа центральной штольни заключается в том, что он допускает комплексную механизацию всего производственного процесса сооружения тоннеля, что обеспечивает высокие скорости проходки.
К недостаткам способа относятся затруднительность хорошего оконтуривания основной выработки вследствие радиального расположения шпуров, усложнение и удорожание работ из-за проведения центральной штольни, а при втором варианте, кроме того, из-за проведения вспомогательной штольни и сбоек.
В зарубежной практике имеется опыт сооружения тоннелей способом центральной штольни в трещиноватых грунтах с применением анкерной крепи (рис.10)..В этом случае из штольни бурили шпуры (1) нормальной длины, а в кровле – более глубокие (2), выходящие на 2 м за контур тоннельного профиля. В эти шпуры вставляли изогнутые стальные стержни (3) длиной 2 м с резиновой пробкой (5) и нагнетали цементно-песчаный раствор (4), образуя железобетонный анкер. В пределах будущей выработки шпуры оставляли свободными для зарядки взрывчатым веществом.
Рис.10. Схема проходки тоннеля способом центральной штольни с применением анкерной крепи
После отрыва грунта по контуру свода тоннеля обнажались концы забетонированных стержней с винтовой резьбой. На обнаженные концы стержней надевали и закрепляли гайками пластины, поддерживающие стальную сетку, Получалась надежная анкерная крепь с защитой от выпадания мелких кусков грунта.
Список литературы
1. «Тоннели и Метрополитены»: учебник для ВУЗов. В.Г. Храпов, Е.А. Демешко, С.Н. Наумов и др., Под ред. В.Г. Храпова. – М.: Транспорт, 1989. 383 с.
2. СНиП II-44-78. Часть II. «Тоннели железнодорожные и автодорожные».
3. МУ «Проектирование тоннелей сооружаемых горным способом»: А.А. Гринев, А.Е. Слемзин. 1988. 32 с.
4. «Справочник инженера-тоннельщика»: Г.М. Богомолов, Д.М. Голицынский, С.И. Сеславинский и др., под ред. В.Е. Меркина, С.Н. Власова, О.Н. Макарова– М.: Транспорт, 1993. 389 с.