Проектирование и строительство транспортного тоннеля, сооружаемого горным способом

Для бурения шпуров в калотте принимаю самоходную бурильную установку УБШ-662Д (на пневмоколесном ходу). Погрузку производят породопогрузочными машинами ПНБ-4.

Отвозка породы из калотты осуществляется ленточным перегружателем ППЛ-1к.

Обуривание нижнего уступа производят нисходящими скважинами (вертикальными), при этом применяют самоходные буровые станки типа СБУ-50Э, которые располагаются на почве калотты.

Погрузку породы в нижнем уступе производят погрузочными машинами ПНБ-4.

Откатку породы из штроссы производят автосамосвалами МоАЗ-7405-9586.

Технические характеристики машин  транспорта и механизмов приведены в приложениях[1].

5.3 Выбор типа временной крепи.

Временная крепь должна обеспечить устойчивость выработки по возведению постоянной обделки. В современной  практике тоннелестроения наибольшее распространение получили крепи  из анкеров, набрызг-бетона и металлических арок.

 Тип временной крепи для конкретных условий, исходя из степени устойчивости горных пород, их трещиноватости, выветриваемоcти и обводненности, ориентировочно принимается по табл. 8.3[1], составленной на основе опыта строительства подземных сооружений.

  В данном курсовом проекте при коэффициенте крепости породы f=4, имея по заданию крепкую трещиноватую выветрелую породу, в качестве временной крепи выбираем – анкеры железобетонные.

5.4.  Расчет  технологических параметров проходки.

5.4.1. Паспорт  буровзрывных работ.

   Все шпуры в забое тоннеля по условиям их работы делятся на несколько групп: врубовые, отбойные, контурные, подошвенные.

   Схема прямых  врубов предусматривает одновременное  или последовательное взрывание  зарядов в шпурах, обычно комбинируемых с незаряженными шпурами или с центральной скважиной диаметром 100-150 мм принимаю (150 мм ). В результате взрыва заряда стенки шпура разрушаются не на всю длину. Отношение разрушившейся части шпура l к его полной длине lш называют коэф. использования шпура:

.

   Коэф. h в горизонтальных выработках обычно составляет 0,8…0,9.

   Ориентировочное  значение допустимой глубины  заходки по условию устойчивости выработки, при f=4 равна и площади выработки S_в=97м²: lзах=2,5 м. Длина врубовых шпуров должна привышать на 10% длину остальных шпуров. Устья контурных и подошвенных шпуров располагают в 10-20 см (15см) от проектного очертания выработки, а концы их должны находиться на проектном контуре.

   Тип ВВ и  СВ назначают в зависимости от инженерно- геологических условий заложения тоннеля, сечения выработки и физико- механических свойств породы.     При f=4 принимаем следующий тип ВВ- Аммонит №6ЖВ.

 

Характеристики патронов ВВ Аммонит №6 ЖВ (табл. 6.4, [1]):

• диаметр патрона d_п = 3,2см;
• длина патрона l_п = 25см;
• масса патрона m_п = 200г;

,

l₀- длина отбойных шпуров, м;

l_вр- длина врубовых шпуров, м;

l_к, l_п – соответственно длина контурных и подошвенных шпуров, м;

 

 

Разработка  на полное сечение (калотта)

 

1.Определим средний удельный расход ВВ, кг/м3

,

 где f – коэф. крепости  породы;

S=47,7м² – площадь поперечного сечения выработки;

e=1,0 – коэф. работоспособности ВВ;

y=1,1 – коэф. влияния плотности заряжения;

w=1 – коэф. структуры и трещиноватости горных пород.

.

2.Определяем линию наименьшего сопротивл. (л.н.с.) отбойных шпуров, м:

,

где кз=0,9 – коэф. зажима,

d=0,032 м – диаметр  заряда ВВ,

ρ_вв =1200 кг/м3 – плотность ВВ,

 g=2500 кг/м3 – расчетная плотность породы.

.

3. Назначают расстояние между шпурами:

• для врубовых – (рис.6.3, [1]);
• для отбойных (табл.6.11, [1]):

расстояние между рядами шпуров

и расстояние между шпурами в ряду ;

• для подошвенных (табл.6.11, [1]):

расстояние между рядами шпуров

и расстояние между шпурами в ряду ,

принимаем ;

• для контурных (табл.6.12, [1]): .

4.Определяем необходимое количество  шпуров:

,

 

Nк – количество  контурных шпуров;

Nп – количество  подошвенных шпуров;

Nо – количество  отбойных шпуров;

Nвр – количество врубовых шпуров.

• Количество контурных шпуров находят по формуле:

шт.,

где Pк=16,5 м – периметр выработки по линии расположения контурных шпуров;

ак=0,6 м – расстояние между контурными шпурами.

Линия наименьшего сопротивления  контурных шпуров:

,

 где m=0,9 –коэф. сближения контурных зарядов.

Площадь сечения забоя, взрываемую контурными зарядами:

.

• Количество подошвенных шпуров:

шт.,

 

В=10,85 м – ширина выработки по подошве;

ап=0,75 м – расстояние между подошвенными шпурами.

Площадь сечения забоя, взрываемую подошвенными зарядами:

.

• Количество врубовых шпуров Nвр=4шт.;

площадь сечения забоя, взрываемая врубовыми зарядами Sвр=0,102 м.

• Количество отбойных шпуров находят по формуле:

,

где

 

- площадь сечения забоя,  взрываемая отбойными зарядами;

кзап=0,65 – коэф. заполнения шпура при заряжении;

 кD=1 – коэф. уплотнения зарядов ВВ в процессе заряжения;

.

 

После определения количества шпуров составляют схему расположения шпуров на чертеже контура выработки, на которой уточняют общее количество шпуров и количество отбойных шпуров. После размещения шпуров в AutoCAD получилось:

 

6. Определяем расход ВВ на цикл (заходку). В начале получают ориентировочный расход ВВ (кг):

.

Определяем массу контурного заряда:

l_к– глубина контурного шпура, м;

k_к- коэффициент концентрации контурных зарядов(табл. 6.15, [1]).

Общая масса контурных  зарядов, кг:

Общая масса контурных  зарядов:

.

Средняя масса врубового  заряда:

.

Общая масса врубовых зарядов:

.

Масса отбойного заряда:

.           

Общая масса отбойных и подошвенных зарядов:

.

Общий расход ВВ на цикл:

Рис.26. Размещение шпуров в калотте

 

Разработка  нижнего уступа (штросса)

 

Разработка уступа может  осуществляться двумя методами:

• бурением и взрыванием горизонтальных шпуров;
• бурением и взрыванием нисходящих (вертикальных или наклонных) скважин.

Разработку уступа осуществляем при бурением и взрыванием нисходящих вертикальных скважин, применяемом в уступах любой высоты в устойчивых породах, при этом обеспечивается полная независимость работ по бурению скважин и погрузке породы. Буровые станки располагаются на почве калотты, а погрузка взорванной породы производится с почвы нижнего уступа.

Преимущества нисходящего  расположения скважин обеспечили этому методу повсеместное применение на практике. Ряд его недостатков можно устранить путем совершенствования буровзрывных работ. Тип упаковки ВВ - только россыпью, поэтому для штроссы выбираем Гранулит М.

1. Определяют удельный расход ВВ (для штроссы), кг/м³:

где S_к - площадь сечения калотты, м ;

S_y - то же, нижнего уступа, м²,

S_в- площадь сечения всей выработки, м²;

q_c-средний удельный расход ВВ (для калотты), кг/м³:

  где f – коэффициент крепости породы;

S– площадь поперечного сечения калотты, м²;

e– коэффициент работоспособности ВВ (россыпью), (табл. 6.5, [1]);

y – коэффициент влияния плотности заряжения(россыпью), (табл. 6.6, [1]);

w – коэффициент структуры и трещиноватости горных пород (табл. 6.7, [1]).

2. Рациональный диаметр скважин зависит от высоты уступа и его принимают по табл. 6.16[1]. Таким образом, диаметр скважин d=50мм.
3. Линия наименьшего сопротивления, м:

• при сплошном заряде (для отбойных скважин):

                   

• при рассредоточенном заряде (для контурных скважин):

                  

4. Глубина скважины, м:

 для отбойных скважин;

 для контурных скважин;

где  l_пер - глубина перебура скважины:

l_пер = 0,3 ∙ w = 0,3 ∙1,43 =0,429 м (сплошной заряд);

l_пер = 0,3 ∙ w = 0,3 ∙1,35 = 0,405м (рассредоточенный заряд);

а - угол наклона скважины, град.

5. Длина заряда ВВ в скважине, м:

• при сплошном заряде (для отбойных скважин):

• при сплошном заряде (для контурных скважин):

где  l_заб - глубина забойки, принимают обычно равной w;

1,35-коэффициент для рассредоточенных зарядов (при длине заряда более 50d).

6. Расстояние между скважинами, м:

• отбойными  => a = m∙ w = 0,9∙1,43 = 1,287 м;

• контурными => a_к = 0,5∙а = 0,5∙1,215 = 0,608 м

(a = m∙ w = 0,9∙1,35 =1,215 м);

        где  m=1,0 – коэффициент сближения.

7. Количество скважин на заходку при контурном взрывании:

где  B - ширина уступа, м;

l_зах- величина заходки, м;

N₀ = (B/a - 1) ∙ l_зах/w = (10,85/1,287 - 1) ∙ 2,5/1,43 ≈ 14 количество отбойных скважин;

N_k = 4∙l_зах/w = 4∙2,5/1,35=7,4 ≈ 8шт- количество контурных скважин.

8. После размещения скважин штроссы в AutoCAD получилось:

N₀ = 16 шт, а N_k = 8 шт.

9. Величина заряда в отбойной скважине, кг:

Q₀ = 0,25∙p∙d²∙r_вв∙l_зар = 0,25∙3,14∙0,05²∙1,1∙10³∙3,499 = 7,553кг.

Величина заряда в контурной скважине, кг:

Q_к = p_к∙l_зар = 0,4∙2,63 = 1,052 кг,

где р_к - плотность заряда на 1 пог. м скважины, кг/м (табл. 6.17, [1]).

10. Общий расход ВВ на заходку (кг) составит:

Q_вв = Q₀∙N₀+Q_к∙N_к = 7,553∙16+1,052∙8 = 129,26кг/м.

 

Рис. 27. Размещение шпуров в штроссе

5.4.1 Паспорт буровзрывных работ

После определения расхода ВВ на цикл (заходку) определяют очередность взрывания групп шпуров по принятой схеме, интервалы замедления при короткозамедленном взрывании и схему инициирования отбойных зарядов (только для патронированных ВВ). Врубовые и контурные заряды патронированных ВВ и все заряды россыпных ВВ взрывают прямым инициированием. Для пород с коэффициентом крепости f = 2 схема инициирования встречная, а интервал замедления 25мс.

 

Таблица 3. Интервал замедления

Коэффициент крепости породы	Схема инициирования	Интервал замедления, мс
4	прямая	25

 

 

Паспорт буровзрывных работ отражён в таблицах 4 и 5.

 

Таблица 4. Характеристика шпуров и  зарядов ВВ

Наименование  шпуров	№ шпуров	Количество шпуров	Глубина,м		Угол наклона  шпуров,град.	Масса заряда ВВ,кг		Очередность взрывания	Степень замедления, мс	Тип ВВ	Тип электроде-тонатора
			Шпура	Группы шпуров		В шпуре	В группе шпуров
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Калотта
Врубовые	1…4	4	3,056	12,22	90	2,0	8,0	1	0	Аммонит №6 ЖВ	ЭД-8-Э
Отбойные	5…9	5	2,78	13,9	90	1,57	7,85	2	25	Динафталит	ЭДКЗ
	10...17	8	2,78	22,24	90	1,57	12,56	3	50
	18…28	11	2,78	30,58	90	1,57	17,27	4	75
	29…43	15	2,78	41,7	90	1,57	23,55	5	100
Контурные	44…71	28	2,78	77,84	87	0,9	25,2	6	125
Подошвенные	72…83	12	2,78	33,36	87	1,57	18,84	7	150
Штросса
Отбойные	1…8	8	4,929	39,43	90	7,553	60,42	1	0	Граммонит 79/21-Б	ЭД-8-Э
	8…16	8	4,929	39,43	90	7,553	60,42	2	25
Контурные	16…20	4	4,905	19,62	90	1,052	4,21	3	50		ЭДКЗ
	20…24	4	4,905	19,62	90	1,052	4,21	4	75