Глава 11

РАЗРАБОТКА ПОРОДЫ ПРИ ПРОХОДКЕ ТОННЕЛЕЙ

§ 48. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Особенностью подземных работ в сравнении с работами надземными является необходимость создания выработки достаточных размеров для того, чтобы разместить запроектированное подземное сооружение. Разработка породы, подлежащей удалению, и ее перемещение к месту отвала являются чрезвычайно трудоемкими процессами, требующими максимальной механизации. Выбор способа и средств механизированной разработки определяется прежде всего свойствами горных пород (твердость, вязкость, упругость, трещиноватость и пр.). В связи с этим возникла необходимость классификации последних по разрабатываемости. Классификация Строительных норм и правил (СНиП VI-10) делит породы по разрабатываемости на одиннадцать категорий (табл. 17) в порядке возрастания крепости и увеличения чистого времени бурения 1 пог. м шпура в стандартных условиях (пневматическим перфоратором ПА-23 с коронкой КД диаметром 42 мм, армированной твердыми сплавами).

Таблица 17

Классификация горных пород

Категории пород по СНиП IV-10 Примерная величина коэффициента f крепости по Протодьяконову Чистое время бурения 1 пог. м шпура, мин Коэффициент kр разрыхления породы Способ разработки
I 0,4—0,6 1,1 Ручной
II 0,6—1,0 1,2 Ручными пневматическими инструментами
III 1,0—1,5 1,3
IV 1,5—2,0 До 3,7 1,4 Ручными пневматическими инструментами или взрыванием
V 2—3 3,8—4,9 1,8 Взрывной
VI 4—5 5,0—6,6 2,0 –||–
VII 5—6 6,7—8,9 2,0 –||–
VIII 7—9 9,0—12,1 2,0 –||–
IX 10—14 12,2—16,5 2,0 –||–
X 15—18 16,6—22,0 2,2 –||–
XI 19—20 Более 22 2,2 –||–

Ручная разработка с помощью лопат, заступов, кирок и ломов отличается малой производительностью и большой трудоемкостью; ее применяют в редких случаях (например, при работе в слабых и неустойчивых породах, требующих тщательного крепления, при подчистке и подборке в устойчивых породах).

Ручную разработку в неустойчивых породах выполняют последовательным снятием слоев в забое сверху вниз с перестановкой лобовой крепи, а в устойчивых — откалыванием породы от нависающего уступа забоя с обрушением ее на пол выработки. По условиям удобства работ на одного проходчика отводят не менее 1 м ширины вертикального забоя или 2—3 м2 площади забоя ствола шахты.

§ 49. РАЗРАБОТКА ПОРОДЫ РУЧНЫМИ МЕХАНИЗИРОВАННЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ

Для механизации разработки пород I—III категорий обычно применяют пневматические инструменты (пневматические лопаты и отбойные молотки), характеризующиеся следующими показателями:

Показатель Значение
Давление сжатого воздуха, кгс/см2 4—5,5
Расход сжатого воздуха, м3/мин 0,9—1,25
Частота ударов в минуту 1100—1600
Масса, кг 8—10,8
Пика и лопатки
Рис. 122. Пика и лопатки

При возвратно-поступательном движении поршня-бойка, наносящего удары по хвостовику рабочего инструмента, происходит разрушение породы. Рабочим инструментом пневматической лопаты является лопатка, ширину которой принимают большей для вязких и меньшей для хрупких пород. В отбойном молотке рабочим инструментом служит пика (рис. 122). В твердых породах применяют короткие пики с пирамидальным заострением, в вязких — длинные пики с клиновым заострением.

При выборе отбойного молотка необходимо иметь в виду, что его коэффициент полезного действия и производительность работы возрастают с увеличением массы молотка и давления сжатого воздуха (примерно в 3 раза при увеличении давления от 3 до 5,5 кгс/см2), а также с уменьшением массы пики.

К достоинствам пневматических молотков относятся их малая стоимость, простота конструкции, безопасность в обращении и частичная вентиляция выработки отработавшим воздухом. Наряду с этим пневматические инструменты обладают и серьезными недостатками. Их применение требует устройства компрессорной со значительным резервом производительности и давления, так как потери в сети велики, а коэффициент полезного действия низок (менее 0,15).

Работа пневматических инструментов связана с сильным шумом, вибрацией и пылеобразованием.

Были сделаны попытки создать электрические отбойные молотки, не обладающие недостатками пневматических инструментов. Созданные молотки пока имеют большую массу (до 12 кг) и сильно нагреваются при работе. Поэтому необходимо иметь два комплекта электрических отбойных молотков. Кроме того, их применение в сырой выработке создает опасность поражения электрическим током. Поэтому на подземных работах наиболее распространены пневматические молотки.

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены