Способступенчатого проходки забоя — способ сооружения выработокбольшого сечения (как правило, тоннелей) в крепких скальных породах, при котором забойпо вертикали делится на 2 части (ступени). Верхняя часть забоя (калотта) опережает нижнюю на величину 1-2 заходок (2-4 м). Такое деление забоя позволяет совместить бурениешпуровв одной ступени с погрузкой взорванной породы в другой. Отброс породы в верхней ступени для её погрузки в нижней ступени достигается силой взрыва. Крепление верхней ступени (калотты) производят анкерной, полигональной либо арочной крепью. Совмещение операций в тоннельном забое позволяет повысить производительность трудаза счёт упрощения организации работ.
Этот способ является, в известной степени, вариантом способа нижнего уступа. Разбивку забоя проводят аналогично способу нижнего уступа. Однако при способе ступенчатого забоя осуществляют не последовательное, а одновременное проведение верхней части тоннеля и уступа. Такая схема, по сравнению со схемой нижнего уступа, позволяет значительно сократить сроки строительства тоннеля и приблизить их к срокам, обеспечиваемым способом сплошного забоя.
Способ заключается в следующем. Сечение тоннеля высотой 8 м или более разбивают на 2—4 ступени (ярусы, уступы) и разработку забоя растягивают по длине, причем подвигание каждой нижерасположенной ступени ведут с отставанием по длине (на 30—80 м) от разработки ступени, расположенной выше (рис. 5.32). Подвигание ступенчатого забоя вперед осуществляют одновременно на каждой ступени, причем переход от ступени к ступени выполнен в виде наклонного съезда в середине уступа или поочередно сбоку у стены. Съезд выполняют с уклоном 12—14°, позволяющим передвигаться по нему самоходному оборудованию на пневмоколесном или гусеничном ходу, а также порожнему автотранспорту при подъеме вверх. Через каждые 100—200 м съезды срабатывают и делают заново. На каждой ступени разработку забоя ведут сплошным сечением. Взрывы на всех ступенях производят одновременно, скважины в уступах бурят вертикальные или горизонтальные. Породу с каждой ступени вывозят по тоннелю на поверхность или сбрасывают у нижнего уступа, где работает наиболее мощный экскаватор.
В отличие от способа сплошного забоя в данном случае плоскость забоя растянута подлине и имеет не вертикальную, а ступенчатую форму. Достоинства способа нижнего уступа, отмеченные выше, сохраняются, а главный недостаток — удлинение сроков строительства — устраняется.
Опыт применения способа ступенчатого забоя может быть проиллюстрирован примером строительства двухпутного железнодорожного тоннеля Ландрюкен на линии Ганновер — Вюрцбург (Германия).
Площадь сечения тоннеля 125—145 м2, пролет 14,5 м, высота изменяется от 9,5 до 12,5 м. Тоннель проводили в песчаниках с пределом прочности до 10 МПа с помощью буровзрывных работ. Протяженность тоннеля 10747 м.
Верхнюю часть площадью 55 м2 разрабатывали с помощью буровзрывных работ с 70 шпурами в сечении тоннеля (диаметр шпуров 48 мм, глубина 1,5 м), используя клиновой вруб. Для обуривания забоя применяли двухстреловые бурильные установки с гидромашинами «Атлас-Копко Бумер Н-135» — одну в калотте, другую в уступе. В качестве ВВ использовали аммон-гелигнит-3 с расходом 0,6 кг на 1 м3 породы.
По контуру сечения тоннеля было установлено 12 анкеров длиной 4 м, шаг мещу рядами анкеров ежедневно согласовывали между собой заказчик и подрядчик в зависимости от качества породы. Крепь из набрызгбетона возводили с помощью трех машин «Менадиер GM-090», сухую смесь доставляли автосамосвалами. Отскок составлял 25—30%. Расчетная прочность набрызгбетона 25 МПа.
Погрузку породы, а также разработку наклонного съезда с верхней части тоннеля выполняли погрузчиком САТ-973 или экскаватором «Бройт-Х-41». Обратный свод разрабатывали экскаватором с обратной лопатой 07-RH-9. Думперы вывозили породу к промежуточному отвалу в тоннеле, откуда ее удаляли в обычных автосамосвалах и затем использовали при устройстве железнодорожной насыпи.
Возведение бетонной обделки было стандартным во всех тоннелях данной железнодорожной линии. В тоннеле Ландрюкен обделку толщиной 30 см выполняли с использованием итальянской опалубки «Сифа». До установки опалубки в тоннеле со специальных тележек осуществляли
очистку профиля и проводили гидроизоляционные работы с помощью полихлорвиниловой пленки при двойной термической сварке листов. Секции опалубки имели длину 11 м, работали 3 комплекта опалубки. Работы по возведению обделки выполняли при производительности
1 секция в смену (22 м/сут).
Проходку тоннеля вели со средней скоростью 7 м/сут (при двухсменной работе по 11 ч). Наивысшая производительность по проходке —
10,5 м/сут. Средняя продолжительность цикла 4,5 ч при заходке за цикл
1,4-1,5 м.
Рис. 5.32. Схема производства работ способом ступенчатого забоя: а, б, в — виды поперечных сечений выработок; г — продольный разрез выработки, I — комбайн со стреловидным рабочим органом; II — бульдозер; III — экскаватор с обратной лопатой; IV— автосамосвал; V— опалубка; VI — перестановшик опалубки; 1-8 — последовательность разработки сечения забоя
Заключение
Выработкой называется полость в земной коре, образуемая в результате осуществления горных работ с целью разведки и добычи полезных ископаемых, проведения инженерно-геологических изысканий и строительства подземных сооружений (тоннелей).
При проходке тоннелей в скальных породах применяют только поточную систему развертывания работ по длине выработки. При этом в зависимости от степени устойчивости и крепости пород забой выработки продвигают вперед всем сечением или расчленяют на части, последовательность взрывания которых определяет способ проходки тоннеля. Обделку бетонируют, как правило, в полностью раскрытой выработке.
Наиболее распространенными способами производства работ по сооружению тоннеля в скальных породах являются способы сплошного забоя, ступенчатого забоя и нижнего уступа; менее распространен способ центральной штольни.