Обоснование выбора технологии разработки вентиляционного тоннеля каркасно анкерным креплением

Р.О. Качаев, студент кафедры «СПС и ГП», НИТУ «МИСиС» г. Москва А.И. Левковский, студент кафедры «ГеоТех», НИТУ «МИСиС» г. Москва

При функционировании перегонных тоннелей метро возникает необходимость в проведении вентиляционных выработок, обеспечивающих циркуляцию свежего воздуха на всех стадиях эксплуатации подземного сооружения.

Строительство подземных сооружений – комплекс взаимосвязанных процессов, направленных на освоение подземного пространства в условиях плотной застройки земной поверхности. Выбор технологии проходки горных выработок, как и методы закрепления массива, являются одними из самых важных составляющих освоения подземного пространства.

Необходимость рационального использования технических и материальных ресурсов в черте города вызвана различными факторами, сопровождающими подземное строительство на всех стадиях его эксплуатации.

В настоящее время в подземном строительстве нашла широкое применение щитовая проходка горизонтальных и наклонных горных выработок. Целесообразность использования механизированных проходческих комплексов при этом обусловливается сложными геологическими условиями, плотной застройкой земной поверхности и большим количеством проложенных коммуникационных сетей в черте города. Использование альтернативной технологии, исключающей щитовую проходку, вызвана необходимостью избежать больших экономических и технических затрат. В условиях конкретной ситуации, на глубине 28 м от дневной поверхности, возникала необходимость в проведении горизонтальной выработки для обеспечения циркуляции свежего воздуха на строящейся станции метро глубокого заложения (рис. 1). Цель вентиляционной сбойки 2 длиной 30 м – обеспечение сопряжения с вертикальной выработкой 5 длиной 11 м, которая в свою очередь соединяется со служебной выработкой 3, обеспечивающей свежим воздухом два перегонных тоннеля метрополитена 4.Рис. 1 Продольный разрез подземных выработок

Рис. 1 Продольный разрез подземных выработок

Выбор способа разработки неводонасыщенного каменистого грунта и технологии проходки вентиляционного метротоннеля зависит, в первую очередь, от наличия и плотности проложенных на глубине 7 м от дневной поверхности теплосетей 6. Их вынос байпасом обычно не представляется возможным, как и выемка грунта открытым способом.

Для организации строительства горизонтальной выработки прямоугольного сечения (длиной секций 5 x 5,5 м в свету) и проходки сопряженной вертикальной выработки с применением специального способа замораживания грунта, сначала подготавливается котлован 1 горизонтального сечения размерами 45х18 м и глубиной 28 м. При этом закрепление породного массива предстоит выполнять буросекущими сваями и поясами крепления.

В соответствии с нашими технологическими предложениями проходку вентиляционной сбойки необходимо производить с использованием одноковшового полноповоротного эскаватора Komatsu PC1250-7 типа прямая лопата, установленного на колёсно-шассийном ходу. Извлеченная экскаватором порода будет транспортироваться в бадьях типа БПС3, выдаваемых на дневную поверхность с помощью экскаватора Э-505А, оборудованного крановой стрелой.

Нами предусматривается возведение постоянной крепи с предварительным монтажом химических инъекционных анкеров, расположенных через каждый метр. Такая технология позволит провести упрочнение пород, ликвидировать трещины и заполнить поры массива. Всё это обеспечивает совместную работу материалов для восприятия дополнительной нагрузки от окружающих горных пород.Рис. 2 Технология установки и крепления металлических каркасов (продольный разрез А-А)

Рис. 2 Технология установки и крепления металлических каркасов (продольный разрез А-А)

Нами предлагается технология последовательной установки и крепления металлических каркасов. При этом после возведения временного крепления, с отставанием на один цикл через 1 м начинается возведение постоянной металлической венцовой крепи (рис. 2). Она представляет собой сруб, венцы которого уложены вплотную. Начинают её крепление с установки через 2 м опорных венцов 4, за которыми укладывают рядовые венцы 3 . Концы брусьев (пальцы) 2 заделывают в опорных врубах 1 в стенках выработки. По сторонам устанавливают расстрелы 5. Один из врубов (заводной) 6 попеременно на каждой стороне выработки делают больших размеров.

На основе построенных моделей и проведённых расчётов затратной ведомости, нами сделан вывод: этот метод не только нестандартный, но и наиболее дешёвый по сравнению с проходкой выработки круглого сечения щитовым способом.

Тем не менее большие финансовые расходы будут связаны с проходкой вертикальной выработки способом замораживания грунта, и в целях достижения экономичности строительства вентиляционной сбойки нами предлагается метод проходки с использованием анкерно-каркасного крепления.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:
1. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей [Текст]: учеб. для вузов / И.В. Баклашов, Б.А. Картозия М.: Недра 1992. 415 с.
2. Михайлов А.М. Металлические конструкции в примерах [Текст]: учеб. для вузов / Михайлов А.М. 2012. 320 с.
3. Уткина С.И. Экономика горного предприятия [Текст]: учеб. пособие для вузов. М.: МГГУ, 2003. 262 с.
Ключевые слова: подземное строительство, горные выработки, щитовая проходка, вентиляционная сбойка, замораживание грунта, карскасноанкерное крепление

Журнал "Горная Промышленность"№3 (133) 2017, стр.105