а |
б |
Рис. 3.3. Шлюзовые камеры:
/ — зона |
повышенного |
давлени |
; .2 — металлические, двери; 3 — железобетонные |
пере |
|||
городки; |
4 — аварийный |
шлюз; |
5 — геодезический |
прикамерок; |
6 — зона |
нормального |
|
атмосферного давления; |
7 — подготовка тощего бетона; 8 — материальный |
шлюз; |
9 — |
||||
железобетонные перекрытия; 10‘— шлюзовая труба; |
11 — людской |
шлюз |
|
|
|||
/ '1
m__
оi /> ,
2W/3 4; 2 3
по77 п
5 2 3
гп■I
Рис. |
3.4. Схема расположения шлюзов при проведении |
тоннеля под сжа |
тым |
воздухом: |
|
/ —щнт; 2 — двери; 3'— перегородки; 4 — грузолюдской шл1 |
5 — аварийный шлюз |
|
стальные сборно-разборные инвентарные шлюзовые перегород ки, которые могут быть быстро перенесены из одного места в другое По мере подвигания забоя выработки.
На рис. 3.3, а показана конструкция шлюзовой камеры, пе регородки в которой выполнены из железобетона, а двери — из стали. Недостатками такой конструкции являются высокая трудоемкость и сложность ее возведения.
Шлюзобая |
камера, |
в которой |
перегородки выполнены |
из |
|
монолитного |
бетона, |
а |
шлюзы |
из стали, показана на рис. |
|
3.3, б. Достоинством |
шлюзовых перегородок, выполненных |
из |
|||
монолитного бетона, является то, что они обеспечивают наи
большую плотность всех взаимных примыканий оборудования |
||
и бетона, укладываемого в пластическом состоянии. |
||
Во всех |
рассмотренных выше |
шлюзовых камерах в их со |
став входит |
четыре шлюза: два |
нижних — материальные, по |
которым Шлюзуют породу, строительные материалы; один верх ний для пропуска (шлюзования) людей; второй верхний — аварийный, который служит запасным выходом на случай ава рии. Каждый шлюз имеет минимум две двери, которые откры ваются в сторону повышенного давления воздуха, после урав новешивания давления по обе стороны двери.
Диаметр материальных шлюзов, определяемый по размерам вагонеток, равен 1,8—2,1 м, а диаметр шлюзов для рабочих определяют из условия нахождения в шлюзе стоящих, людей и равен 1,9—2,0 м. Для унификации типоразмеров диаметр шлю зов принимают равным 2 м.
Длину материальных шлюзов определяют из условия од новременного пропуска партии из трех-четырех вагонеток. Для пропуска партии вагонеток в зону нормального давления по рельсовому пути, уложенному внутри шлюза, необходимо устраивать откидное рельсовое звено длиной 1 м, которое под нимают или опускают, при открывании двери в сторону повы шенного давления. Длину шлюзов для рабочих назначают из условия размещения на скамьях с обеих сторон всей смены рабочих и технического персонала. Длину скамьи определяют из расчета, 0,4 м на человека.
Аварийный шлюз должен быть постоянно открыт со сторо ны забоя. Его длину принимают из расчета, чтобы вместить весь работающий персонал при условии шлюзования стоя.
Геодезический прикамерок устраивают в виде дополнитель ного звена аварийного шлюза длиной 1,8—2 м.
Для подачи в зону повышенного давления длинномерных материалов (труб, рельсов, бревен и т. д.) в шлюзовой перего родке устраивают специальный шлюз — трубу диаметром 25— 50 см. Через шлюзовую перегородку прокладывают все необ ходимые для работы трубы и кабели.
При последовательной схеме расположения шлюзов (см. рис. 3.4) для проходки тоннеля под сжатым воздухом шлюзо вую камеру устраивают на расстоянии 10— 15 м от забоя. Пе регородки возводят чаще всего из монолитного бетона и сбор-- но-разборных металлических элементов. Толщину перегородок рассчитывают на избыточное давление сжатого воздуха (обыч но толщина бетонной перемычки достигает 1 м ).
Шлюз между первой |
и второй |
перегородками является |
|
грузолюдским. Его длину |
принимают |
равной 7— 10 м. Шлюз |
|
между |
второй и третьей перемычками длиной 3—5 м является |
||
а в а р и й н ы м . |
|
|
|
Для |
безопасного 'ведения . горнопроходческих работ в ра |
||
бочей камере должно поддерживаться давление сжатого воз духа, необходимое для отжатая воды из забоя выработки. При проходке выработок, расположенных неглубоко от поверхности земли, это давление, как правило, не должно превышать гид ростатического напора войы на уровне двух третей высоты за боя, т. е.
где Р — давление воздуха; Я — глубина заложения верха тон неля от уровня воды; D — наружный диаметр щита.
Такое давление 'принимают для исключения возможности прорыва воды в нижней части забоя, а сжатого воздуха — в.верхней.
Проходка тоннелей под сжатым воздухом в зависимости от гидрогеологических условий может производиться обычными механизированными или специально' оборудованными щитами и, как правило, без перерывов. Разработка породы должна вестись с переборкой крепи ограниченными участками высотой до 30 см и в направлении сверху вниз одновременно во всех ячейках одного яруса. Одновременная разработка породы в нескольких ярусах допустима лишь при оборудовании ноже вой части щита разделительными устройствами. Крепление за боя необходимо осуществлять гидравлическими забойными домкратами, а в перерывах между передвижками щита при меняют дополнительную жесткую крепь. Следует также иметь постоянный запас материалов для быстрой ликвидации проры ва воды и грунта. К таким материалам относятся пригнанные по контуру щита доски, запас пакли, глины и мешки с пес ком и т. д.
Если трасса тоннеля проходит на небольшой глубине под зданиями или сооружениями и в массиве пород отсутствует надежный воздухоупор, то « этом случае для предотвращения прорыва сжатого воздуха через забой породу обрабатывают специальным пластифицирующим раствором, который снижает фильтрационные свойства грунта. В качестве таких пластифи каторов используют глинистые и бентонитовые растворы, взвесь тонкоразмолотого мела или гипса в воде с незначитель
ными |
добавками |
жидкого стекла с хлористым кальцием и др. |
В |
отдельных |
случаях для снижения утечек воздуха через |
обделку в забое выработки может быть применена полиэтилеН0!вая пленка.
При проведении выработки по неоднородным породам и при
пересечении |
твердых пород допускается |
применение взрыв |
ных работ. |
Заряды взрычатых веществ ’ |
рассчитывают только |
на рыхление породы. При ведении взрывных работ расстоя ние от забоя до шлюзовой камеры должно быть не менее 20 м. Запрещается применение взрывных работ при проходке под водных тоннелей, если толщина слоя породы над тоннелем ме нее 10 м. Если же толщина слоя превышает 10 м, то допуска ются взрывные работы с .применением электровзрывания, но лишь при условии использования взрывных машинок и рубиль
ников закрытого типа. |
осуществляют погрузочными машинами, |
Погрузку породы |
|
а транспортирование |
груженых вагонеток — электровозами. |
Монтаж обделки ведут с помощью блокоукладчиков (тюбингоукладчиков), как при обычной щитовой проходке. После сбор ки очередного кольца обделки для уменьшения утечки воздуха
зазор между оболочкой щита и обделкой немедленно заделы вают паклей с промазкой глиной.
При проходке тоннелей большого диаметра в рабочей зоне необходимо иметь специальные предохранительные устройства, дающие возможность быстро покинуть тонйель: аварийный по
мост 4, шлюз |
и предохранительную (спасательную) перегород |
ку— экран 2 |
(рис. 3.5). Аварийный помост шириной 1 м по |
мещают в верхней части сечения тоннеля на всем протяжении от щита до шлюзовой перегородки 5. Помост имеет поручни и обособленное освещение, позволяющее различать предметы в тумане. На расстоянии не более 75 м одна от другой устраи вают лестницы 3, связывающие -помост с лотковой частью. Предохранительный экран представляет собой воздухонепро ницаемую стальную диафрагму, которую размещают в верх-
-ней части тоннеля на расстоянии не более 35 м от щита. В со став экрана входит шлюз вместимостью 2—4 чел. Экран пред отвращает затопление тоннеля выше уровня нижней кромки, так как его действие основано на принципе водолазного коло кола.
Рабочая зона тоннеля должна быть связана прямой теле фонной связью с постом дежурного сигналиста, машинистом компрессорной станции и дежурным кессонного здравпункта, а каждый шлюз оборудован раздельными световой и звуковой сигнализациями. Таблица сигналов должна быть вывешена в шлюзовых камерах и у рабочих мест дежурных — сигналист'а и аппаратчика, обслуживающих шлюзы со стороны зоны по вышенного давления. Освещение шлюзов электрическое .(на пряжение 36 В) с двойным независимым питанием.
Анализ имеющегося опыта проведения тоннелей под сжа тым воздухом показывает, что наиболее успешно кессонный способ применяют при пересечении грунтов с коэффициентом фильтрации К < 2 м/сут.
Все многообразие условий залегания песчано-глинистых грунтов с позиции их фильтрационной способности Э. В. Лехтимяки объединил в три основных стереотипных случая, влия ния геологического строения на применимость горизонтального кессона (рис. 3.6).
Необходимым- и достаточным критерием надежного и ус пешного применения способа щитовой -проходки под сжатым воздухом является сплошное пространственное развитие обвод ненных песчано-глинистых грунтов мощностью не »ленее 2 м (коэффициент фильтрации менее 2 м/сут, рис. 3.6,7) или же наличие выше тоннеля выдержанного слоя глины или плотного суглинка мощностью не менее 0,5 м. Такой экран дает возмож ность -поддерживать заданное давление воздуха в рабочей ка мере.
Наличие в околозабойном пространстве даже незначитель
но