Проектирование тоннеля, сооружаемого горным способом

 

1.6.3 Вентиляция тоннеля при его  эксплуатации.

Вентиляция тоннеля  проектируется в соответствии с  нормами СНиП 32-04-97 и должна обеспечивать безопасную концентрацию вредных веществ, хорошую видимость, температуру и влажность воздуха, уровень шума в тоннеле.

При данной длине тоннеля  наиболее эффективна поперечная система  вентиляции с подачей и вытяжкой воздуха (со скоростью до 15-20 м/с) по продольным каналам, расположенным  за пределами габарита приближения  строений и оборудования. Воздух из приточного канала поступает со скоростью 3-5 м/с по поперечным каналам и удаляется через вытяжные отверстия в вентиляционной перегородке. Данная система обеспечивает равномерное проветривание, не подвержена действию естественной тяги воздуха, способствует локализации возможных пожаров.

 

1.6.4 Электроосвещение.

Искусственное освещение  тоннеля должно учитывать изменение  уровня освещенности на поверхности  в течение суток, а также в  течение суток. Уровень освещенности в тоннеле должен меняться в соответствии с наружным освещением. Другими словами, необходимо предусмотреть два режима освещения: дневной и ночной.

Первые 15 метров от портала  – переходные участки освещённости.

По нормам СНиП 32-04-97 проектируемый тоннель должен иметь искусственное стационарное освещение 30 лк в вечернем и ночном режимах. В дневном режиме средняя горизонтальная освещенность, создаваемая осветительной установкой, тоннеля составляет также 30 лк. Управление режимом общего освещения предусматривается дистанционным - из помещения дежурного.

На случай аварийной ситуации предусматривается аварийное освещение, обеспечивающее уровень освещенности 10-12 лк. Для этой цели применены лампы накаливания мощностью 15-30 Вт, устанавливаемые через каждые 10 м. сеть аварийного освещения напряжением 24-36 В питается от установленных в тоннеле аккумуляторных батарей.

Помимо общего освещения  предусмотрено более интенсивное  местное освещение камер и  ниш.

 

1.6.5 Электроснабжение, электрооборудование, автоматика, сигнализация, связь.

Питание электрической  энергией силовых, осветительных и технологических потребителей осуществляется на переменном токе промышленной частоты на напряжение 380/220 В от собственных трансформаторных подстанций с общими трансформаторами для питания силовых и осветительных нагрузок.

Силовые и осветительные кабели прокладываются по одной стороне тоннеля, а кабели слабого тока по другой.

Для защиты людей от поражения  электрической энергией при повреждении  изоляции сетей и электроустановок применяется заземление, и устанавливаются реле от утечек тока.

Для подключения ремонтных и других механизмов к электрической сети напряжением 380/220 В устанавливаются шкафы через 120 м по длине тоннеля на высоте 500-700 мм от ВПЧ по обеим сторонам.

Все электрооборудование  должно быть выполнено в соответствии с «Правилами устройства электроустановок».

Сигнализация о работе оборудования в тоннеле и притоннельных  сооружениях осуществляется автоматически, а управление им дистанционно.

У порталов для регулирования движения предусматриваются светофоры, управляемые дистанционно. Предусмотрена также заградительная сигнализация, запрещающая въезд в тоннель на случай аварийной ситуации и параллельное автоматическое включение запрещающих сигналов от датчиков пожарной сигнализации.

Также необходимо устройство телефонной связи. Телефонные аппараты размещаются в камерах и нишах по обеим сторонам тоннеля.

Устраивается громкоговорящее  оповещение с динамиками через каждые 120 м.

 

1.6.6 Противопожарная защита.

Условия безопасной эвакуации  людей при пожаре должны соответствовать  ГОСТ 12.1.004.

Пожарные посты через  каждые 60 метров в нишах и камерах  по концам площадок для аварийной  остановки транспорта.

Запас пожарных материалов устраивают из расчета времени тушения  пожара. Напор в трубопроводах  определяется из расчета добегания  струи до наиболее удаленного крана не более чем за 5 мин. 

 

1.6.7 Участки аварийной остановки.

Участки аварийной остановки  проектируются в автодорожном тоннеле  не менее, чем через 750 метров и должны быть длиной 50 и шириной 2,7 метров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Производство  работ.

Здесь и далее рассматривается  технология работ при сооружении тоннеля на участке тоннеля с  первым типом обделки.

 

 

2.1 Выбор и  обоснование способа сооружения  тоннеля.

При выборе способа сооружения тоннеля необходимо учитывать инженерно-геологические особенности места строительства, длину тоннеля, его размеры и конструкцию обделки согласно требованиям СНиП 32-04-97.

В данном проекте было принято решение использовать при  проходке способ нижнего уступа. Грунт  разрабатывается сразу только на сечение калотты. Этот способ применяется в грунтах с коэффициентом крепости меньше 4. В данном случае тоннель проходит в сиенитах с коэффициентом крепости 3. Кроме того, данный грунт является трещиноватым и обводненным, что будет создавать трудности при раскрытии сечения выработки и может нарушить её устойчивость.

 

 

2.2 Разработка  грунта.

Разработка грунта ведется  буровзрывным способом, как наиболее эффективным по экономии и скорости проходки.

 

 

2.2.1 Бурение шпуров.

Для бурения шпуров в забое решено использовать бурильную установку УБШ-532Д. Такой выбор обусловлен прежде всего габаритами выработки. Характеристики данной буровой установки позволяют бурить шпуры на все сечение выработки.

Таблица 2.1

Технические характеристики бурильной установки УБШ-532Д.

Зона бурения, м: ширина  высота	11,3 7,0
Количество  бурильных станков, шт.	3
Глубина бурения, м	4,0
Размеры, м ширина  высота длина	2,5 2,8 12,5
Расход сжатого  воздуха, м3/мин	45
Масса, т	22

 

 

2.2.2 Шпуровые заряды и вруб.

Шпуровые заряды делят на врубовые, отбойные, контурные и подошвенные.  Врубовые заряды взрываются первыми с целью образования в тоннеле вруба облегчающего работу последующих зарядов. Вруб размещается в центральной части забоя. В данном проекте применяется прямой вруб.

 

Таблица 2.2

Характеристики  вруба.

Число шпуров	8
Глубина шпура, не менее, м	2,5
Площадь вруба. кв. м	0,1
Число степеней замедления при взрыве	1

 

2.2.3 Взрывчатые вещества и средства  инициирования.

Для разработки грунта в  проекте используются патронированные взрывчатые вещества (ВВ). В данных геологических условиях (f = 3) для врубовых и подошвенных  шпуров применяется аммонал, для остальных – аммонит № 6ЖВ.

Таблица 2.3

Характеристики  используемых ВВ.

Наименование  ВВ	Расстояние  передачи детонации, см	Плотность, кг/м3	Характеристики  патронов ВВ			Коэффициент работоспособности  е
			Диаметр, мм	Масса, г	Длина, мм
Аммонал	4-6	1000	32-34	240	250	0,8
Аммонит № 6ЖВ	5-9	1100	32	200	240	1,0

При проходке используется электрический способ инициирования. Для зарядов применяются электродетонаторы коротко замедленного действия ЭДКЗ-15 с интервалами замедления 25;50;75;100;150;250 мс или ЭДКЗ-ПМ (15,30,45,60,80,100,120 мс).

Схема соединения зарядов  – параллельная.

В качестве источников тока используют сетевые или конденсаторные взрывные приборы КПМ-3.

 

2.2.4 Расчет параметров БВР для  контурного взрывания.

Цель данного расчета  – определение глубины и количества шпуров, массы зарядов, установление схемы расположения шпуров. Расчет выполняется на ЭВМ по специальной программе. Окончательное количество шпуров и массы зарядов устанавливаются после 2-3 пробных взрывов. Расчет параметров БВР представлен в  форме таблицы.

 

2.2.5 Паспорт БВР.

В проекте разрабатывается  упрощенный паспорт БВР, включающий схему расположения шпуров в трех проекциях, конструкции зарядов ВВ и таблицы показателей взрывания.

 

2.3 Временная  крепь.

Для временного крепления  выработки в проекте решено применить  арочную крепь. Согласно нормам данный вид крепи подходит к заданным инженерно-геологическим условиям, т.е. для трещиноватых и обводненных грунтов с коэффициентом крепости f = 3 (сиенит).

Временная крепь представляет собой арку разбитую на составные  части, которые соединены с помощью  стальных пластин, приваренных к  концам двутавров и болтов. Продольные связи между арками обеспечены стальными стяжками d=20 мм с резьбой и гайками на концах и распорками (рошпанами), изготовленных из дерева d=200 мм. Роль затяжки выполняют деревянные доски.

 

2.4 Погрузка  и транспорт грунта.

Погрузка грунта производится после взрывания грунта и по продолжительности одна из наиболее длительных операций. Поэтому при выборе породопогрузочной машины необходимо обеспечить уборку грунта в минимальные сроки с минимальной трудоемкостью.

Согласно рекомендациям  в выработках пролетом более 6 м рекомендуется применять погрузочные машины на гусеничном или пневмоколесном ходу, имеющие неограниченный фронт погрузки.

Этим требованиям удовлетворяет  породопогрузочная машина непрерывного действия ПНБ-3Д, лишенная недостатка цикличности работы и обладающая достаточно высокой производительностью и маневренностью.

Таблица 2.4

Технические характеристики ПНБ-3Д

Минимальные размеры выработки. М: ширина высота	3,7 2,5
Производительность, м3/ч	240
Фронт погрузки	Не ограничен
Ходовая часть	Гусеничная
Емкость двигателя, кВт	94
Высота разгрузки, мм	2600
Габариты, мм длина ширина высота (с поднятым ковшом)	9600 2700 1900
Масса, т	25,84

 

Для транспорта грунта решено применять грузовой автомобиль КамАЗ 5511.  При данной длине тоннеля такой выбор наиболее предпочтителен.

Таблица 2.5

Технические характеристики КамАЗ 5511

Грузоподъемность, т	10
Вместимость кузова, м3	7,2
Собственная масса. Т	9,0
Полная масса, Т	19,15
Максимальная  скорость, км/ч	80
Мощность двигателя, кВт	154,4

 

2.5 Производительность проходческого оборудования.

2.5.1 Буровое оборудование.

Общее время, затрачиваемое  в проходческом цикле на бурение  шпуров в забое:

Т_бур = n_шп l_к /(n_бмV₁K₁K₂ K₃K₄ K₅)

n_шп – количество шпуров в забое

l_к – длина комплекта шпуров, м

n_бм = 10 -  количество работающих бурильных машин

V₁ – техническая скорость бурения шпуров, м/мин, определяемая по формуле:

V₁ = 0,1(20 – f )

K₁ = 30/d – коэффициент учитывающий диаметр шпура, мм

K₂ = 0,6 – коэффициент затрат времени на замену бурового инструмента

K₃ = 0,8 – коэффициент затрат времени на забуривание и перемещение на новые шпуры

K₄ = 0,7 - коэффициент одновременности работы бурильных машин

K₅ = 0,8 – коэффициент затрат времени на вспомогательные операции.

 

V₁ = 0,1(20 – 3) = 1,7

K₁ = 30/d = 30/37 = 0,810

Т_бур =80*2,35/(2*1,7*0,8*0,6*0,8*0,7*0,8) = 188 мин.

Эксплуатационная производительность бурильной установки, м/мин:

P^Э_бур = n_шп l_к / T_бур 

P^Э_бур = 80*2,35 / 188 = 1 м/мин.

 

2.5.2 Породопогрузочные машины.

Для породопогрузочной  машины непрерывного действия ПНБ-3Д с погрузкой в автомобиль КамАЗ-5511 эксплуатационная производительность, м³/мин определяется по формуле:

P^Э_погр = φ / (K_p (1/ P^т + t₂ /( V_в η))

φ = 0,8 – коэффициент  использования машины во времени 

P^т = 4 м³/мин – техническая производительность машины

K_p = 2 – коэффициент разрыхления скального грунта

t₂ = 3 мин - время на замену груженого автопоезда порожним

V_в = 11 м³ - емкость кузова автопоезда

η = 0,9 – коэффициент  наполнения кузова машины.