§ 95. РАБОТЫ В ЗАБОЕ НЕМЕХАНИЗИРОВАННОГО ЩИТА (ч. 1)

Способы работ в забое зависят от геологических условий проходки. В различной среде щит как орудие для проходки может быть использован в разной степени. В некоторых случаях роль щита ограничивается функциями подвижной крепи, позволяющей вести проходческие работы одновременно по всему поперечному сечению тоннеля благодаря наличию выдвижных платформ. В мягких и неустойчивых породах щит может быть использован в большей степени как агрегат, разрабатывающий породу при передвижке. Наконец, щит может полностью исключить труд человека, если все процессы в забое механизированы.

При неоднородных породах на протяжении тоннеля и в его поперечном сечении способы проходки по мере изменения геологических условий должны соответственно изменяться. При всех условиях должна быть соблюдена безопасность ведения работ.

Проходка в крепких породах. Основное назначение щита — поддерживать породу по контуру выработки до возведения тоннельной обделки. Поэтому крепкие нетрещиноватые породы как среда, пересекаемая щитом, должны быть исключением. Примером такого исключения может служить проходка подводных тоннелей и подходов к ним при пересечении щитом местных залеганий крепких пород на всем или на части поперечного сечения выработки. Подобные случаи могут встречаться также в городских условиях при проходке тоннелей на контакте с неустойчивыми породами.

Проходка щитом в таких случаях представляет собой горнопроходческие операции, выполняемые в забое щита, которые сочетаются с перемещением подвижной крепи, гарантирующей безопасность ведения этих работ. До передвижки щита необходимо разработать породу перед ним в объеме, достаточном для перемещения щита на ширину кольца тоннельной обделки.

При расположении крепкой породы в пределах всего сечения забоя и при толщине ее слоя над шелыгой свода более 2—3 м можно одновременно разрабатывать породу по всей высоте забоя. Если же крепкая порода расположена не по всей высоте поперечного сечения щита или толщина слоя крепкой породы над щитом менее 2 м, разрабатывать породу одновременно по всей высоте забоя нельзя. В таких случаях необходимо проводить последовательную разработку забоя в отдельных ярусах щита.

К основным и наиболее эффективным способам разработки крепких пород относится взрывной способ в сочетании с механизированной погрузкой.

Для предохранения аппаратуры щита от действия взрыва ячейки щита оборудуются специальными ограждениями в виде стальных решеток или цепей. Благодаря этим устройствам живая сила ударов кусков породы погашается за счет податливости ограждения, а газы поступают через щит в тоннель.

Если впереди щита ведутся взрывные работы, необходимо ограничивать величину заряда и снижать эффект выброса породы во избежание повреждении щита и аппаратуры. При небольшом слое крепкой породы над щитом следует производить пробное бурение за пределами контура выработки, чтобы исключить неожиданные вывалы. Кроме теоретического расчета перед началом основных работ необходимо проверять данные паспорта буро-взрывных работ на нескольких опытных заходках.

Возможны две схемы ведения работ — глухим забоем и с применением опережающей штольни. Как правило, щитовую проходку следует вести без опережающей штольни, что обеспечивает более эффективное использование щита и снижает стоимость работ. В практике могут быть случаи применения тупиковой или сквозной опережающей штольни, проходка которой весьма трудоемка, требует дополнительного времени и средств.

В случае предварительного устройства сквозной штольни для тоннелей, сооружаемых под уклон, создается ряд дополнительных благоприятных условий: создание запасного выхода, улучшение водоотлива и вентиляции, развязка транспортных потоков; возможна также укладка бетонного лотка. Лоток (рис. 334) обеспечивает щиту правильность положения в плане и профиле, предохраняет щит от повреждений и износа. В особенности это важно при проходке тоннеля большого поперечного сечения, внутри которого необходимо вести в дальнейшем монтаж конструкций с большой степенью точности.

Направляющий лоток в штольне
Рис. 334. Направляющий лоток в штольне

Кроме того, штольня используется как первый этап расширения выработки в нижней части забоя.

Проходческие работы в крепких породах могут проводиться плоским и ступенчатым забоем.

В первом случае (рис. 335), который принимают при глухом или сквозном забое, взрывание породы ведут с таким расчетом, чтобы при взрыве первой группы шпуров создавать в забое направляющий лоток для сбрасывания по нему породы, которая будет отбита взрывом последующих шпуров.

Целесообразно располагать шпуры по трем-четырем концентрическим окружностям, так как при этом создается равномерный отрыв породы от массива и уменьшаются затраты взрывчатых веществ (рис. 335, б).

Разработка плоским забоем
Рис. 335. Разработка плоским забоем (а) и схемы расположения шпуров в забое (б):
1 — механический погрузчик; 2 — контур отбитой взрывом породы; 3 — шпуры; 4 — электродетонаторы мгновенного действия; 5 — то же, с замедлением на 2 с; 6 — то же, с замедлением на 4 с

Породу можно убирать породопогрузочными машинами или вмонтированными перегружателями в пределах нижней ячейки щита, но для этого должно быть изменено положение перегородок в нижней части щита.

В способе ступенчатого забоя (рис. 336), применяемом в основном при наличии опережающей штольни, разработку породы начинают в нижней части забоя, опережая верхнюю. Образуемая таким образом камера используется для размещения взорванной породы верхнего яруса.

Разработка ступенчатым забоем
Рис 336. Разработка ступенчатым забоем

Уборку породы осуществляют устройствами, подхватывающими породу (поперечные стальные транспортеры, наклонные плоскости), или породоуборочными машинами, направляющими поток породы по штольне.

Такая последовательность разработки возможна лишь в породах, допускающих оставление нависающего уступа. В практике встречаются и другие разновидности приемов работ, вытекающие из учета реальной обстановки.

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