Материал: Технология строительства подземных сооружений. Специальные способы строительства

Рис. 3.5. Предохранительные устройства при проведении горизонтальной выоаботки под сжатым воздухом

Рис. 3.6. Влияние геологических условий на применимость кессонного спо­ соба* щитовой проходки тоннелей:

горнопроходческих работ вследствие вероятныхвнезапных вы­ пусков грунта в тоннель, сопровождаемых временным усилен­ ным водопритоком и значительным возрастанием давления воздуха из рабочей'зоны кессона.

При любых других пространственных соотношениях наплас­ тования песчано-глинистых грунтов с коэффициёнтами фильт­ рации менее 2 и' более 2 м/сут применение щитового способа проведения тоннеля под сжатым воздухом невозможно (рис. 3 .6 ,///).

Кроме того, при применении сжатого воздуха по трассе тоннеля не должно быть непогашенных разведочных скважин, колодцев и других выработок, которые могут привести к раз­ герметизации рабочей камеры при их вскрытии забоем тон­ неля.

3.4. ТРЕБОВАНИЯ САНИТАРНОГО РЕЖИМА

Во время нахождения людей в зоне сжатого воздуха, осо­ бенно при больших давлениях (более 0,15 МПа), мышцы, кровь и слизистая оболочка человека поглощают из воздуха вместе с кислородом азот, который не усваивается организмом и при резком уменьшении давления начинает выделяться в тканях и сосудах тела в виде пузырьков, что может привести к к е с с о н ­ н о й б о л е з н и . Кессонная болезнь проявляется в резком по­ краснении некоторых участков тела, сильных болях в суста­ вах, голове, ушах и продолжается несколько часов. Вредного влияния сжатого воздуха на организм человека можно избе­ жать при строгом соблюдении условий санитарного режима. В первую очередь при входе в рабочую камеру и выходе из нее переход от одного давления к другому должен осуществ­ ляться постепенно с тем, чтобы процессы поглощения и выде­ ления азота организмом происходили плавно, без выделения пузырьков. Процесс постепенного увеличения давления сжато­

Шлюзование и вышлюзование производят в шлюзовых аппара­ тах (шлюзах). Время шлюзования и вышлюзования в значи­ тельной степени зависит от избыточного давления в рабочей ка­ мере. По мере увеличения давления 'время шлюзования и вышлюзования увеличивается, причем время вышлюзования в больших пределах, чем шлюзование (табл. 3.1).

При работе под сжатым воздухом продолжительность рабо­ чей смены, включая время шлюзования й вышлюзования, огра­

25м3/ч.

Вслучае заболевания кессонной болезнью больных поме­ щают в барокамеры или лечебный шлюз, в которых давление воздуха поднимается до, рабочего. В результате этого газовые

пузырьки сокращаются в объеме, создавая возможность нор­ мальной циркуляции крови. Снижение давления в лечебном шлюзе производится крайне медленно с тем, чтобы не возни­ кали новые пузырьки. Как показала многолетняя практика проходки тоннелей различного назначения под сжатым возду­ хом, при хорошо организованном медицинском и санитарногигиеническом обслуживании, а также при строгом соблюдении правил охраны труда полностью обеспечиваются сохранение здоровья и нормальная трудоспособность горнорабочих.

3.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ

Для успешного ведения работ по проходке ствола под сжа­ тым воздухом необходимо иметь хорошо оборудованную комп­ рессорную станцию. Станция должна включать два типа компрессрров: низкого давления (для поддержания давления в ра­ бочей камере и шлюзовых аппаратах) и высокого давления (для работы отбойных молотков, механизмов и т. д.).

Компрессорную станцию монтируют из нескольких однотип­ ных компрессоров с давлением до 0,4 МПа, которые подают воздух через систему трубопроводов в воздухосборники, а от­ куда в ствол, шлюзовое устройство. Целесообразно компрессо­ ры применять поршневые, а не ротационные. Ротационные при работе загрязняют сжатый воздух значительным количеством мельчайших частиц масла, что вредно для людей, работающих в зоне сжатого воздуха. В качестве компрессоров низкого дав­ ления используют передвижные компрессоры ЗИФ-55, ДК-9М, ПК-Ю с подачей сжатого воздуха 9—10 м3/мин.

Потребность в сжатом воздухе может быть установлена на основании отчетных данных о построенных в аналогичных условиях горных выработках. Для предварительного определе­ ния расхода воздуха могут быть использованы эмпирические формулы, выведенные на основании опытных данных. Труд­ ность теоретического обоснования расхода воздуха объясняет­

отличающихся величиной коэффициента воздухопроницаемости в пределах от 0,5 до 2. Нижний предел соответствует наиболее плотным породам, а верхний — наиболее пористым.

Если имеются сравнительнонебольшие утечки воздуха че­ рез зачеканенные швы обделки и через шлюзовые устройства, то ими можно пренебречь и учитывать только утечки через забой и строительный зазор, зависящие от воздухопроницае­ мости пород. Объем подаваемого в щитовую выработку сжато­ го воздуха (м3/мин), приведенного к нормальному давлению, может быть при этих условиях приближенно определен по фор­ муле

духа, МПа; L — ндибольшее расстояние от забоя до шлюзовой перегородки, м.

Как показывает практика, объем воздуха, подаваемого в рабочую камеру длиной 250 м, колеблется в пределах 400— 300 м3/мин при проведении тоннеля в наиболее водонепрони­ цаемых грунтах; 300— 100 м3/мин — в грунтах средней прони­ цаемости и 100—50 м3/мин — в слабопроницаемых грунтарс.

Подачу компрессоров определяют из условий максимально­ го расхода сжатого воздуха с учетом резерва в пределах 20— 50% при централизованном воздухоснабжении от 'нескольких местных компрессорных станций и до 100% для индивидуаль­ ных установок. Для полной гарантии безопасности и беспере­ бойности горно-строительных работ требуемый резерв комп­ рессоров должен быть обеспечен независимым источником энер­ гопитания.

Обычно компрессорную станцию оборудуют несколькими компрессорами, что обеспечивает возможность замены ' или ре­ монта любого из них, двумя последовательно поставленными

воздухосборниками суммарным объемом К>1,6У(2 (Q -—произ­ водительность компрессорной станции, м3/мин).- Компрессор­ ную станцию необходимо помещать внё зоны загрязнения ат­ мосферного воздуха и возможных осадок поверхности.

На компрессорной станции устанавливают также компрес­ сору высокого давления (до 0,8 М Па). Воздух от таких типов компрессоров через воздухосборник подается в ствол для ра­ боты пневмоинструментов.

4. СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

4.1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СПОСОБА

4.1.1.Сущность способа

Способ искусственного замораживания применяют при строительстве подземных сооружений в слабых, неустойчивых водоносных горных породах. Возможно также применение спо­ соба и в устойчивых, но сильно трещиноватых породах с боль­ шой водообильностыо.

Сущность способа заключается в том, что до начала горно­ строительных работ по контуру подземного сооружения' (рис. 4.1) бурят систему скважин через 0,8—2 м, оборудованных замораживающими колонками. Через замораживающие колон­ ки с помощью насосов прокачивают хладоноситель, охлажден­ ный до отрицательных температур (—20-s— 40) °С.

В результате постоянной циркуляции хладоносителя в замо­ раживающих колонках вода, находящаяся в горных породах, замерзает и вокруг каждой колонки постепенно образуются ле­ допородные цилиндры, которые в дальнейшем смыкаются в еди­ ное ледопородное ограждение. Замороженные породы резко из­ меняют свои первоначальные физико-механические свойства (прочность, сцепление и т. д.), что. позволяет по достижении ле­ допородным Ьграждением проектных размеров приступить к горнопроходческим работам. Ледопородное ограждение в этом случае выполняет роль временной водонепроницаемой ограж­ дающей крепи, обеспечивающей безопасные условия произ­ водства горно-строительных' работ.

Ледопоррдное ограждение поддерживают в замороженном состоянии до тех пор; пока не будет закончено строительство подземного сооружения. После возведения сооружения ледопородное ограждение ликвидируется.

Способ искусственного замораживания горных пород в ми­ ровой практике применяют с 1883 г. В б. СССР способ впервые был применен в 1928 г. при проходке одного из стволов Соли­ камского калийного комбината, и с тех пор область его приме­ нения постоянно расширяется. В настоящее бремя способ замо­ раживания водоносных пород является основным при строи­ тельстве подземных сооружений в сложных и весьма сложных горно-геологических условиях. Его применяют во всех случаях, когда другие способы неэффективны или технически их приме­ нить невозможно.

Рис. 4.1. Схема искусственного замораживания горных пород:

труба

Широкое распространение способ искусственного заморажи­ вания водоносных пород получил в горнорудной промышленно­ сти. Ежегодно с помощью способа замораживания проходят около 2,5 км стволов. Применяют этот спосрб и в метрострое­ нии (построено более îpo эскалаторных тоннелей общей глу­ биной свыше 6 км). В гидротехническом строительстве способ замораживания пород нашел применение при разработке кот­ лованов для возведения плотин, зданий электростанций, доков и др. В промышленном строительстве его применяют при воз­ ведении фундаментов под машины и промышленные здания,