630

кой. Система управления процессом с портативного пульта реализована в форме релейной логической схемы с блокировкой взаимоисключающих операций. Скорость каждой операции устанавливается индивидуально. Оборудование в сборе имеет габаритную длину 2,4 м, диаметр 35 см и массу около 550 кг.

На основании результатов испытаний разработана исходная техническая документация на одно-, двух- и четырехстреловые самоходные установки, каждый манипулятор которых оборудован блоком из четырех единиц названного оборудования.

6.2.3. Пылеподавление при разработке грунта

Внедрение гранулированных ВВ и пневмозарядной техники, комбайновой разработки, снижающих трудоемкость работ и повышающих их эффективность, способствует загрязнению тоннельной атмосферы мелкодисперсными частицами ВВ и грунта. Пылеобразование в любом случае создает экстремальную ситуацию – способствует возникновению профессионального заболевания проходчиков – силикоза и может привести к взрыву. Пыль размером более 75 мк быстро выпадает из неподвижного воздуха, при диаметрах от 75 до 5 мк медленно седиментирует, а при меньших размерах устойчиво образует воздушную смесь. Соотношение частиц всегда сдвигается в сторону повышения содержания более легких и токсичных составляющих, поэтому пылеподавление при разработке грунта является важным для обеспечения безопасности работ.

Очистка атмосферы от пыли может достигаться сухим пылеулавливанием или гидроподавлением (водоподавлением). Пылеулавливание заключается в непосредственном задержании (отсосе) мелких частиц с помощью приспособлений, размещаемых в устье шпура или скважины. Гидрообеспыливание может быть управляемым и нерегулируемым. Управляемое гидрообеспыливание применяют преимущественно при шпуровой и скважинной разработке. Применение нерегулируемого гидрообеспыливания путем орошения зоны пылеобразования возможно при любой технологии разработки грунта.

6.3.Прогрессивные виды временной крепи

6.3.1.Податливая арочно-бетонная крепь

На строительстве тоннелей БАМа была внедрена технология проходки с податливой арочно-бетонной крепью, обладающая достоинствами новоавстрийского способа в части совместной работы системы «крепь – грунтовый массив», но с упрощенной

151

системой контроля. Основными операциями технологии являются: установка арочно-бетонной крепи (сначала устанавливают арки, используемые в качестве кружал опалубки, затем укладывают бетон; после затвердения бетона до величины, достаточной для восприятия горного давления, этот слой становится наружным слоем постоянной обделки); первичное измерение положения и деформаций арочно-бетонной крепи после окончания ее бетонирования и повторное – перед бетонированием постоянной обделки (на основе измерений оценивают величины горного давления и несущей способности обделки); полный или частичный демонтаж арок (в зависимости от результатов измерений); передвижка секции опалубки и бетонирование постоянной обделки. Основой технологии стала методика расчета наружного слоя обделки с учетом загружения бетона в раннем возрасте и его реологических свойств. При этом рассчитывают на полное восприятие горного давления только бетон, а арки используют в «запас» несущей способности крепи. Установку арок производят на период, когда бетон не способен к восприятию полного горного давления, и их снятие временно понижает несущую способность, в противоположность НАТМ, в котором может происходить только ее наращивание. Такое решение позволило отказаться от непрерывных измерений и дорогостоящих измерительных приборов. С использованием технологии податливой арочно-бетонной крепи скорость проходки двухпутных Мысовых тоннелей БАМа в сильнотрещиноватых нарушенных грунтах составила 56 м/мес.

Технология проходки с податливой арочно-бетонной крепью была модифицирована при сооружении Кодарского тоннеля в мерзлых грунтах, дезинтегрированных до щебня и дресвы. При использовании арочной крепи с деревянной затяжкой имели место вывалы грунта при оттаивании через 2–3 месяца после разработки. Арочно-бетонная крепь включает в работу грунт по всему контуру выработки в объемном напряженном состоянии и систему «крепь – грунтовый массив» в условиях приобретения грунтом положительной температуры.

Податливую арочно-бетонную крепь можно использовать при проходке уступным способом, при этом ее возводят на каждом уступе. При проходке тектонических нарушенных зон Северо-Муйского тоннеля использовали модифицированный мелкоуступный способ в три яруса (рис. 6.2).

152

6.3.2. Временная крепь на основе суперкомпозитных оболочек

Фирма «Суперкомпозит» разработала материалы нового поколения на основе суперкомпозитов, состоящие из неорганической матрицы и армирующих волокон. В качестве матрицы использован цементный мелкозернистый бетон, арматуры – стеклянные или углеродные высокомодульные волокна. Продукция производства представляет собой гнутые листы заданной прочности, толщины и кривизны. В основе лежат высокие физико-механические и химические характеристики суперкомпозитов (прочность, коррозийная стойкость, морозостойкость, долговечность, водонепроницаемость и др.), высокая технологичность и экономичность. Одним из направлений применения суперкомпозитных листов является изготовление элементов обделки в виде замкнутых цилиндрических оболочек, собираемых и склеиваемых непосредственно на строительной площадке или в забое (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Конструкции блоков из суперкомпозитных материалов и обделки с их использованием:

1 — блоки из суперкомпозитных материалов; 2 — высокопрочный клей

Промежуток между замкнутой суперкомпозитной оболочкой и грунтом имеет размеры, заданные расчетами. Он заполняется бетоном или бетонами с различными наполнителями. Обделка с суперкомпозитной оболочкой выдерживает гидростатическую нагрузку до 20 атм. Использование суперкомпозитных материалов позволяет отказаться от применения арочно-бетонной конструкции крепи, исключить применение гидроизоляцион-

154

ного материала типа «Агруфлекс», значительно снизить трудоемкость работ и сроки строительства объекта.

6.3.3. Опережающие защитные экраны из труб или анкеров

Опережающие защитные экраны из труб или анкеров, устраиваемые по внешнему контуру обделки, снижают опасность развития деформаций и нарушений окружающего грунтового массива, вывалов и обрушения грунта при проходке тоннеля. Защитные экраны эффективны в слабоустойчивых грунтах с коэффициентом крепости по М.М. Протодьяконову f < 2, а также в сильнотрещиноватых грунтах средней устойчивости при гидростатическом давлении до 1 МПа. Их можно применять при проходке зон тектонических разломов, врезок тоннелей в оползневоопасных массивах.

Защитный экран из труб может использоваться как при закрытой проходке горных тоннелей (рис. 6.4), так и на мелком заложении, например при проходке под насыпями (рис. 6.5).

Экран состоит из стальных труб (полых или заполненных бетоном) диаметром до 500 мм, устраиваемых по контуру выработки, и поддерживающих конструкций в виде металлических арок или других элементов. Через перфорированные трубы экрана можно осуществлять цементацию грунтового массива. При строительстве портальных участков или коротких тоннелей установку труб экрана производят из предпортальной выработки, на подземных участках – из забоя. Длину труб назначают с условием захода в устойчивый массив не менее 2 м. Если

155