• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7
• часть 8
• часть 9

Методика решения этой задачи и выбора оптимальных значений параметров анкер-набрызгбетонной крепи в большом диапазоне горно-геологических условий приведена в приложении 19.

5.7. При расчете конструкции арочно-набрызгбетошюй крепи следует учитывать, что набрызгбетон может быть использован: в качестве затяжки между арками; как забутовка, обеспечивающая гарантированный контакт по периметру выработки; как элемент обделки, для которой арки являются армирующим элементом. В зависимости от функций, в расчетной схеме должны приниматься соответствующие условия контакта конструкции с контуром выработки. Принципы оптимизации параметров арочно-набрызгбетонной крепи приведены и приложении 20, расчет арочной крепи как самостоятельной конструкции приведен в приложении 21.

5.8. При проектировании арочно-анкерной крепи длину анкеров ориентировочно можно выбирать по п. 4.34 таким образом, чтобы она превосходила глубину зоны возможного обрушения.

Упругие опоры, моделирующие контакт с породой, следует совмещать с местами установки анкеров, причем жесткость опоры в направлении внутрь выработки— по формуле:

где Е _а — модуль упругости материала анкера, МПа; F _a — площадь сечения анкерного стержня, м² ; l _с — свободная (до замка) длина анкера, м.

6. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ КРЕПИ

6.1. При сооружении тоннеля с использованием набрызг-бетонной крепи в грунтах, заметно проявляющих горное давление, для обеспечения безопасности работ необходимо помимо обоснованного назначения параметров крепи также проведение специальных наблюдений с последующей оценкой состояния крепи.

6.2. Оценивать состояние системы крепления следует, прежде всего, по скорости прироста деформаций контура выработки, а также по абсолютной величине деформации (конвергенции). На основе этих оценок принимают решение о необходимости возведения постоянной обделки или усиления временной крепи.

Дополнительно целесообразно измерять усилия в элементах крепи, сопоставляя их с предельными для повышения значимости обоснования решения.

6.3. Конвергенцию выработки следует определять по осадкам свода выработки нивелированием и измерением сближения стен. Точность измерения должна составлять не менее 0,5 см. В крепких слабодеформируемых грунтах точность измерений должна быть повышена, например с помощью рулетки ЦНИИС (точность 0,2 мм) и прецизионного нивелирования.

6.4. Частоту проведения измерений следует выбирать в зависимости от скорости изменения параметра. Чтобы надежно зафиксировать начальные изменения параметров, следует вначале проводить частые измерения (от 1 раза в смену до 1 раза в сутки). При стабилизации параметров допускается уменьшать частоту измерений (до 1 раза в один-три месяца).

6.5. Сначала измерения проводят в сечениях, удаленных друг от друга на расстояние 10—30 м. На участках значительных геологических изменений, а также участках изменений расположенного над тоннелем массива, участках сбросов и разрушенных слоев измерения проводят на более близком расстоянии (5—10 м). При выявлении участков значительных деформаций оборудуют дополнительные измерительные сечения.

6.6. Оценку состояния системы крепления рекомендуется проводить путем сопоставления:

эталонной и реальной кривых конвергенции;

предельного значения конвергенции и реальной конвергенции.

Дополнительно для повышения достоверности выводов можно сопоставить реальные усилия в конструкции крепи с предельными расчетными усилиями для данных конструкций.

6.7. Эталонную кривую конвергенцию с учетом полученных опытным путем характеристик грунта (уточненных реологических параметров грунта, определяемых с помощью замеров конвергенции W _k =f _k (t ) стен экспериментальной выработки радиусом R _э ) определяют по выражению:

,

Расположение на графике реальной кривой конвергенции над эталонной свидетельствует о развитии зон неупругих деформаций в грунте, окружающем выработку, и является предупреждающим сигналом к необходимости принятия решения об усилении крепи. Таким выработкам следует уделять повышенное внимание.

Предельное значение конвергенции, обеспечивающее прочность элементов крепи, определяют по формуле:

6.8. Усиление крепи (корректировка ее конструктивных параметров) необходимо при условии, если в какой-либо момент времени

Параметры крепи предварительно уточняют с использованием эталонной кривой конвергенции при условии

Рекомендации по устранению возможных дефектов в обделке из набрызгбетона приведены в приложении 22.

6.9. Дополнительно рекомендуется измерять напряжения в анкерах. При помощи глубинных реперов измеряется абсолютная разность смещения точек грунта у концов анкера . Усиление крепи необходимо, если реальное усилие в анкере больше расчетного предельного усилия в анкере или несущей способности анкера, т. е. если не выполняется условие

7. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

7.1. Работы по креплению выработок должны выполняться в соответствии с требованиями следующих документов:

1. СНиП III-4 —80*. Техника безопасности в строительстве. (М., Стройиздат, 1989).

2. Правила техники безопасности и производственной санитарии при строительстве метрополитенов и тоннелей (М., Оргтрансстрой, 1975).

3. Правила технической эксплуатации железных дорог Союза ССР (М., Транспорт, 1985).

4. Правила технической эксплуатации метрополитенов Союза ССР. (М., Транспорт, 1985).

5. Инструкция по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Союза СССР (М., Транспорт, 1985).

6. Инструкция по движению поездов и маневровой работе на метрополитенах (М., Транспорт, 1978).

7. Инструкция по сигнализации на железных дорогах Союза ССР (М., Транспорт, 1985).

8. Инструкция по сигнализации на метрополитенах (М., Транспорт, 1978).

7.2. Рабочие и инженерно-технический персонал, выполняющие работы по установке анкеров и нанесению набрызгбетона, должны быть ознакомлены с принципами работы этих видов крепи, их конструктивными особенностями и паспортом под расписку.

7.3. Паспорт крепления должен быть вывешен вблизи забоя или на фанере или металле.

7.4. Работы, связанные с обслуживанием стандартных машин, механизмов и приспособлений, должны выполняться в соответствии с требованиями типовых инструкций и указаний по технике безопасности для данного оборудования.

При обслуживании нестандартного оборудования, механизмов и приспособлений местного изготовления следует руководствоваться требованиями инструкций по их эксплуатации, утвержденными главным инженером строительной организации.

7.5. Напорные емкости (бак для воды, ресивер и т. п.) должны быть снабжены паспортами, инструкцией по обслуживанию и зарегистрированы в Госгортехнадзоре.

Установки и трубопроводы, работающие под давлением, не реже 1 раза в три месяца должны подвергаться гидравлическим испытаниям на давление, превышающее рабочее в 1,5 раза.

7.6. Запрещается пользоваться установками и аппаратами, работающими под давлением, при отсутствии или неисправности манометров и предохранительных клапанов. Исправность манометров необходимо проверять ежедневно перед началом смены.

7.7. Устранение неисправностей, чистка и смазка оборудования или отдельных его узлов, подтягивание соединений в трубопроводах должны проводиться после снятия давления воздуха и отключения сети электропитания.

7.8. При закреплении поверхности выработок на высоте более 2 м работы должны проводиться со специальных подмостей или технологической тележки.

7.9. Конструкция технологических платформ, тележек, площадок и другого оборудования для производства работ по установке анкеров и нанесению набрызгбетона должны соответствовать “Правилам по технике безопасности и производственной санитарии при строительстве тоннелей и метрополитенов” (М., Оргтрансстрой, 1975).

Все площадки на тележке на высоте более 1,5 м должны быть оборудованы ограждающими перилами высотой не менее 1 м и сплошным настилом с бортовой доской высотой не менее 15 см.

7.10. До установки крепи необходимо произвести тщательную оборку кровли, лба забоя и боков выработки, а также проверить на призабойном участке состояние ранее установленной крепи.

Нарушения крепи, вызванные взрывными работами, должны быть устранены немедленно.

7.11. Запрещается снимать или ослаблять гайки после установки анкерной крепи. Для замены сетки и дополнительного навешивания подхватов необходимо устанавливать вторую опорную шайбу и гайку.

7.12. Запрещается производить подработку породы около анкеров для установки затяжки.

7.13. Запрещается крепить на выступающие в выработку концы анкеров или на подхваты вентиляционные трубы и леса. Для этой цели нужно использовать специально установленные анкеры.

7.14. При установке железобетонных анкеров сопло должно быть снабжено специальным козырьком для защиты крепильщика от смеси, вылетающей из шпура.

7.15. Растворонагнетатели должны быть проверены в соответствии с правилами Котлонадзора.

7.16. При появлении на закрепленной анкерами породе свежих трещин необходимо на опасном участке установить дополнительное анкерное или стоечное крепление.

7.17. Испытывать анкерную крепь следует в закрепленной выработке. Во время испытаний необходимо следить за состоянием устойчивости выработки.

7.18. При проведении испытаний анкеров гидравлический домкрат должен быть подвешен к элементам крепи, чтобы при разрыве стержня анкера исключить возможность падения домкрата.

7.19. Находиться против испытываемого анкера или под ним запрещается. Не разрешается производить замеры перемещений во время работы насосной станции.

7.20. При возведении и испытаниях анкерной и набрызг-бетонной крепи запрещается нахождение лиц, не связанных с этими работами, в пределах опасной зоны:

при нанесении набрызгбетона— не менее 30 м; при оборке— не менее 15 м; при прочих работах— не менее 10 м.

7.21. Рабочие места машиниста набрызгбетон-машины и сопловщика должны быть оборудованы двухсторонней звуковой и световой сигнализацией. Персонал должен быть под расписку ознакомлен с системой сигналов, а таблицы сигналов— вывешены на рабочих местах.

7.22. Машинисту набрызгбетон-машины запрещается подавать сжатый воздух в машину и включать ее в работу без сигнала сопловщика.

7.23. Перед началом работы материальные трубопроводы и шланги должны быть продуты сжатым воздухом. Запрещается перегибать материальные шланги, а также устранять пробки путем подачи воздуха под давлением, превышающим рабочее.

Во время продувки материального шланга в начале и в конце работы или после устранения пробки запрещается держать в руках сопло или свободный конец материального шланга. Они должны быть отведены в сторону от места нахождения или постоянного движения людей и закреплены.

Рабочие, непосредственно не занятые на этой работе, должны быть удалены из рабочей зоны на расстояние не менее 30 м.

7.24. В процессе бетонирования сводовой части выработки рабочие не должны находиться под поверхностью свеженанесенного набрызгбетона. Запрещается производить работы в двух ярусах но одной вертикали при отсутствии между ярусами сплошного настила.

7.25. Рабочее место сопловщика и место размещения технологической установки должно быть оборудовано системой вентиляции. Запыленность воздуха в пределах рабочего места не должна превышать 5 мг/м³ .

7.26. Рабочие, приготовляющие смесь для набрызгбетона, должны работать в предохранительных очках с небьющимися стеклами и респираторах, сопловщики— в резиновых перчатках и предохранительных масках и в спецодежде, предусмотренной действующими нормами для бетонщиков. Лицо и руки сопловщик должен смазывать вазелином или специальной защитной пастой.

7.27. Разгрузка, а также очистка барабанов и корыт смесительных машин лопатами и другим ручным инструментом во время работы машин запрещается. Очистка допускается только после полной остановки машины и снятия давления воздуха.

7.28. Передвижение технологических тележек или подмостей на очередной участок следует производить только с разрешения лица, ответственного за ведение работ по креплению, после осмотра закрепленного участка выработки и соответствующей записи в журнале.

После передвижки на очередной участок тележку следует застопорить тормозными устройствами, подложить под колеса тормозные башмаки и оградить опасную зону специальными сигнальными знаками.

7 .29 . Все места работы, а также лестницы и проходы должны иметь освещение. В местах нанесения покрытий источники света должны быть расположены так, чтобы на рабочие поверхности не попадали тени от работающего, его инструмента или элементов оборудования. Все осветительные приборы, расположенные в зоне работы сопловщика, должны иметь защитные колпаки из небьющегося стекла.

7.30. При работе с добавками (ускорителями сроков схватывания бетонной смеси) следует соблюдать правила работы с едкими веществами. Вблизи мест, где производятся работы”. должен находиться бак с чистой водой и специальные нейтрализующие растворы для оказания первой помощи.

Приложение 1

Рекомендуемое

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМУ ВЫБОРУ КОНСТРУКЦИИ КРЕПИ

Предварительно конструкцию крепи выбирают, исходя из вида грунтового массива, его устойчивости и склонности грунта выработки к размоканию (табл. 1).

Таблица 1

_________

¹ Категория устойчивости скального грунта—по приведенной ниже методике.

² Устойчивый—с допустимым временем стояния неукрепленной выработки более 1 мес.; неустойчивый—менее 1 мес.

р—тип крепи, рекомендуемый к применению; д—то же допускаемый к применению; н— то же не рекомендуемый к применению; с—массив сухой или влажный; в—то же существенно обводненный.

Методика оценки устойчивости неподкрепленной выработки в скальном массиве

Методика позволяет получать относительные оценки устойчивости, которые подлежат корректировке по результатам наблюдений за состоянием выработки при проходке и креплении.

Методика определяет зависимость предельного (допустимого) времени t ^пр , сут, снабжения пород в зависимости от характеристической прочности S , МПа, массива в виде

t ^пр = KS ,

где К —коэффициент ответственности прогноза, сут/МПа, K =20 сут/МПа — для нормального прогноза; 10 сут/МПа—для особо ответственного прогноза.

Характеристическую прочность грунта “в массиве” находят по формуле:

S = 1,07 R _c k ₁ k ₂ k ₃ k ₄ k ₅ k ₆ k ₇

где 1,07— нормирующий множитель; R _c — временное сопротивление образца грунта одноосному сжатию (прочность “в куске”), МПа; k ₁ . . . k ₇  —безразмерные коэффициенты (нормированные к 1), обеспечивающие переход от прочности грунта “в куске” к прочности “в массиве” приведены ниже.

Учет ориентации выработки по отношению к наиболее развитой (опасной) системе трещин

k ₁

Ориентация благоприятная (90°—70°) ..... ........... 1

Ориентация неблагоприятная (70°—20°) ...... ........ 0,667

Ориентация крайне неблагоприятная (20°—0°) ... ...... 0,5

Учет расчлененности массива трещинами

k ₂

Одиночные случайные трещины .... ................. 1—0,5

Одна система трещин .......... ................... . 0,25

То же и слоистость .......... ...................... 0,167

Две системы трещин ........... .................... 0,125

То же и слоистость ......... ....................... 0,083

Три системы трещин ........... .................... 0,056

То же и слоистость ........ ........................ 0,042

Четыре системы трещин .... ........................ 0,033

Раздробленный массив ........... .................. 0,025

Учет интенсивности сетки трещин в породах

k ₃

Нетрещиноватые, n <6 ....... ....................... 1—0,90

Слаботрещиноватые, п= 6— 12 .. ..................... 0,95—0,75

Трещиноватые, n =12—25 ....... .................... 0,75—0,5

Сильнотрещиноватые, n =25 —60 ... .................. 0,50—0,25

Раздробленные, n >60 ........ ....................... 0,25—0,05

п— модуль относительной трещиноватости массива n =B /b_t ,

где В— пролет выработки, м; b_t  — среднее расстояние между

трещинами, м.

Учет сопротивления отдельностей смещениям по поверхности трещин

k ₄

Прерывистые трещины ... ......................... . 1

Волнистые трещины:

неровные ....... ................................ 0,75

ровные ......... ................................ 0,50

зеркальные ..... ................................ 0,375

Плоские трещины, ровные, заполненные породой. .......... 0,25

Зеркала скольжения......... ....................... 0,125

Учет ширины раскрытия трещин, мм, без учета их заполнения

k ₅

До 3 . ........................................... 1

От 3 до 15 ......... ........................... ... 0,5

15 и более .............. ......................... 0,25

Учет заполнения трещин в зависимости от заполнителя

k ₆

При наличии контакта стенок трещин:

песок, упрочненная порода ... ..................... 1—0,75

песок, измельченная порода (без глины) .............. 0,375

глина ...... .................................. 0,25

каолинит, слюда, тальк, графит ... ................. 0,188

При отсутствии контакта стенок трещин:

песчано-глинистый .......... .................... 0,15

глина в зависимости от ширины раскрытия

трещин ......... ............................. 0,125—0,0375

Учет степени обводненности выработки

k ₇

Сухо ............................................ 1

Влажно .. .......... .............................. 0,8

Капеж .......... ................................. 0,5

Струи ............... ............................ 0,3

При учете интенсивности сетки трещин следует принимать во внимание, что при взрывной разработке забоя возможно увеличение первоначальной (бытовой) трещиноватости массива вокруг выработки, что можно оценить по эмпирической формуле

где в ₁ — среднее расстояние между трещинами при изыскательских работах; в ₂ — то же после взрывания забоя; R — расстояние от центра заряда до оцениваемой зоны, м; q ₃ — масса тротилового заряда, кг.

Пример 1

S = 1,1 · 30 · 0,667 · 0,042 · 0,40 · 0,25 · 0,5 · 0,375 · 0,3 = 0,0052 МПа;

t ^пр = 20 · 0,0052 = 0,104 сут = 2,52 ч.

Порода весьма неустойчива, пересчитываем, принимая значение К для условий повышенной опасности:

ч.

Вывод: Обнажение может обрушиться почти сразу вслед за разработкой (наиболее сильное влияние k ₂ = 0,042).

Пример 2. В условиях примера 1 принимаем решение—омоноличивание массива путем применения химического закрепления грунта.

S = 1,1 · 30 · 0,667 · 0,056 · 0,90 · 1 · 1 · 0,75 · 0,8 = 0,666 МПа

t ^пр = 20 · 0,666 = 13,3 сут.

Вывод: Химическим закреплением грунта достигается существенное повышение устойчивости выработки.

Допустимое время обнажения увеличилось с 1,26 ч до 13,3 сут. Возможна проходка при условии крепления выработки лишь в отдельных местах.

Категорию устойчивости грунта скального массива определяют в соответствии с табл. 2.

Таблица 2

Приложение 2

Справочное

КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ ПО М. М. ПРОТОДЬЯКОНОВУ

Таблица 1

Таблица 2

Трещиноватость скального массива по классификации межведомственной комиссии по взрывному делу

Приложение 3

Рекомендуемое

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ КОНТУРНОГО ВЗРЫВАНИЯ И УСТРАНЕНИЯ СВЕРХНОРМАТИВНОЙ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПОРОДЫ ПРИ ПРОХОДКЕ ТОННЕЛЕЙ

Расчет параметров контурного взрывания

Контурным взрыванием при проходке тоннелей и других горных выработок решается две задачи:

обеспечение максимального соответствия фактической площади сечения тоннеля проектной (снижение переборов) для снижения расходов бетона на возведение крепи;

снижение нарушений (трещиноватости и шероховатости) в приконтурной части массива для повышения его несущей способности.

Основные требования при производстве контурного взрывания:

вынос проектной линии контура на “грудь” забоя;

расположение контурных шпуров на проектной линии, а их бурение производить с минимальным (постоянным) углом наклона к продольной оси тоннеля;

заряжание шпуров специальными зарядами из низкоэнергетических типов ВВ с отношением диаметра шпура к диаметру заряда не менее 2;

одновременное инициирование зарядов в контурных шпурах;

обеспечение контроля за состоянием поверхности контура тоннеля и оперативное изменение режимов БВР при изменении горно-геологических условий.

Применяют два вида контурного взрывания— предварительное щелеобразование и последующее оконтуривание (метод контурной отбойки). В их основу положен метод сближенных зарядов, при котором расстояние между контурными шпурами не превышает 0,3—0,5 м. Низкоэнергетические заряды должны при этом обеспечивать разрушение массива между шпурами.

Для уменьшения объема буровых работ при применении контурного взрывания рекомендуется в скальных массивах с категорией трещиноватости 2—5 применять контурное взрывание на основе шпуров с надрезами, а в массивах с меньшей категорией трещиноватости— метод сближенных зарядов.

Наилучшие результаты от контурного взрывания достигаются при выполнении условия

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7
• часть 8
• часть 9