Технология строительства метрополитена

height="23" />, глины и известняка

равны соответственно 10, 15 и 25 м.

Пористость песка, глины и известняка равны соответственно 38, 40 и 39%, а весовые влажности - 17, 22 и 20%.

Удельные веса песка, глины и известняка равны соответсвенно 19, 19.6 и 21 Н/м3.

Начальная температура грунта и температура замерзания равны соответственно =+120С и =00С.

2.4. Выбор и расчет сечения вертикального ствола.

Для обеспечения рациональной работы материала обделки в условиях всестороннего горного давления принимаем круглую форму сечения ствола. Произведем расчет размеров сечения ствола.

Определяем часовую производительность подъема:

AЧ=, т/час,

где кр=1.5 - коэффициент неравномерности подъема;

N=300 - число рабочих дней в году;

t=16 - ч/сут - время работы в сутки;

АГ - годовой объем грунта выдаваемый из ствола, АГ »100000 м3.

AЧ= т/час.

Определяем массу груза выдаваемого за один раз:

AЧ, т,

где - высота подъема, м;

НСТ=45 м - глубина ствола;

h1=8.1 м - высота откаточного горизонта;

м;

q=12 сек - время разгрузки-загрузки клети.

т.

Определяем объем одновременно поднимаемого груза:

, м3,

где g=1.9 ¸ 2.1 т/м3 - средняя плотность выдаваемой породы.

м3.

По полученной грузоподъемности выбираем:

- вагонетка УВГ - 1.6:

вместимость кузова 1.6 м3;

габариты - 850´1300´2700 мм;

ширина колеи - 600 мм;

- клеть марки 1УКН3.3Г-2, с размерами:

ширина - 1000 мм:

высота - 3040 мм:

длина - 3300 мм;

- подъемная машина марки 2БМ-2000/1030-3А:

двухбарабанная;

диаметр каната dК=24 мм;

высота подъема - 170 м;

потребляемая мощность - 90 кВт;

масса машины - 31100 кг.

Произведем выбор армирующих элементов.

В качестве проводников принимаем сосновый брус 160´180 мм. Расстрелами принимаем балки из двутавра №24.

Учитывая все минимально-допустимые зазоры:

- зазоры между расстрелами и клетью - 200 мм;

- зазоры между проводниками и направляющими башмаками клети - 10 мм;

- зазор между углом клети и обделкой - 150 мм;

и размеры лесоспуска 1.5 м2, и лестничного отделения - 0.6´0.7 м, а так же учитывая толщину тюбингового кольца обделки, графически определяем искомое сечение ствола.

Ближайшим к типовому сечению ствола является сечение ствола с наружним диаметром по обделке 6.0 м.

Принимаем DСТВ=6.0 м.

2.5. Расчет паспорта буро-взрывных работ.

Определим удельный расход взрывчатого вещества и примем его тип. При данных горно-геологических условиях строительства наиболее целесообразно применить аммонит №6ЖВ, в патронах диаметром 32 мм. Электродетонаторы типа ЭДКЗ-ПМ-15 с сериями замедления - 0; 0.15; 0.30; 0.45; 0.60 сек.

, кг/м3,

где q1=0.1f, где f=4 - крепость вмещающих пород по профессору Протодьяконову;

где Sпрох - сечение ствола в проходке

ВЧ м2

Sвч=28.26 м2

- коэффициент работоспособности;

кг/м3.

Определим количество шпуров в сечении

где

шпуров.

Определим и зададим остальные параметры буро-взрывных работ:

глубина шпура - м;

глубина заходки - м;

КИШ=0.8 ();

Определим расход взрывчатого вещества за цикл:

кг/цикл.

Заряжание шпуров призводится следующим образом:

в центральный (буферный) шпур заряжается одна шашка массой 250 грамм, во врубовые - 3 шашки, в отбойные - 2 шашки. Общее число шашек - 98 штук. Взрывание производится методом обратного инициирования. Материал забойки - песок средних фракций. Взрывание производится с четырьмя степенями замедления.

2.6. Расчет параметров замораживания массива.

Расчет ледогрунтового ограждения.

Расчет толщины ледогрунтового ограждения производим по формуле Ляме.

где м - радиус ствола в проходке;

МПа - допустимый предел прочности замороженных пород на сжатие;

- коэффициент запаса прочности при сжатии, равный 2-5.

- давление массива на ледогрунтовое ограждение, где

- удельный вес грунта, т/м3;

м - глубина замораживания;

МПа

м.

Расчет диаметра замораживания и числа замораживающих

Число колонок

где ;

м - диаметр ствола;

- глубина замораживания;

колонки,

где м - расстояние между колонками.

Расчет хладопроизводительности замораживающей станции.

где ккал/час,

где м - диаметр замораживающей колонки;

- глубина замораживания;

ккал/м2.час

ккал/час

Таким образом исходя из полученной хладопроизводительности принимаем установку замораживания ПХУ-50.

Технические характеристики ПХУ-50:

- хладопроизводительность при

и - 203 ккал/час;

- общая установленная мощность электродвигателя - 105 кВт;

- хладагент - фреон;

- одновременная зарядка хладоном R-22 - 550 кг;

- рабочее давление охлаждающей воды - 0.4 МПа;

- зарядка системы CaCl2 - 1.6 т.

На время эксплуатации используются четыре станции ПХУ-50, одна из которых резервная, но иногда включается в работу.

Расчет времени активного замораживания.

, сут,

где , где

- объем породного цилиндра;

м3

где

м3

- пористость

ккал/0С.кг

кг/м3

ккал/м3

, где

ккал/кг

кг/м3

ккал/0С.кг

ккал/м3

м3

кг/м3

ккал/0С.кг

ккал/м3

ккал/м2.час

м2

ккал

сут

Таким образом время активного замораживания равно 23 суткам, так как необходимое время на подключение и проверку хладопроизводительной станции около 7 дней.

Во время пассивного режима замораживания хладопроизводительность станции берется равной 35% от активного режима замораживания, что обеспечивается постоянной работой одной станции ПХУ-50 с периодическим подключением еще одной ПХУ-50.

2.7. Технология ведения работ по замораживанию породного массива.

Сооружение ствола начинается с возведения форшахты, которая выполняет роль оголовка ствола. Сначала отрывается котлован на глубину 4 м и на бетонную подготовку толщиной 15 см водружаются четыре тюбинговых кольца ствола. Далее, предварительно вставив кондуктора под бурение замораживающих скважин, из труб диаметром 219 мм в затюбинговое пространство закачивается бетон марки В25. После схватывания бетона приступают к бурению замораживающих скважин диаметром 300 мм. Бурение осуществляется станком СБУ-150 с глинистым пригрузом. Замораживающие скважины заглубляются в водоупор не менее чем на 4 метра. Буровые работы производятся в следующей последовательности:

- бурение замораживающих, дополнительных и термометрических скважин;

- цементация затрубного пространства замораживающих и термометрических скважин; перед опусканием в скважину замораживающей колонки ее обязательно промывают водой;

- по окончании проходки ствола все пробуренные скважины тампонируются или цементируются.

После того как скважины пробурены их оборудуют замораживающими колонками и монтируют рассольную сеть. В качестве колонок используют бесшовные цельнотянутые трубы с наружным диаметром 146 мм, насосно-компрессорная труба диаметром 114 мм и питающая труба диаметром 33.5 мм.

При монтаже все замораживающие трубы перед опусканием подвергаются гидравлическому испытанию. После этого монтируют колонку и опускают ее в скважину, после этого производят контрольное испытание на водонепроницаемость стыков и всей системы в целом. Колонку заливают водой и герметизируют. Если уровень жидкости в течение пяти суток не снизится более чем на два сантиметра на каждые пятьдесят метров глубины, то колонки готовы к эксплуатации. После монтажа замораживающих колонок, обсадные трубы извлекаются, а пространство между колонкой и стенками скважины забучивается песком.

После оборудования замораживающих колонок приступают к монтажу рассольной сети. Для магистральных рассолопроводов применяют стальные трубы диаметром 219 мм. Для снижения теплопотерь рассолопровод укладывают на брусья в траншеи и изолируют. Питающие и отводящие трубы присоединяют одним концом к головке замораживающей колонки, а другим к распределителю и коллектору. После этого по параллельной схеме производим включение замораживающих колонок в рассольную сеть. Подключив замораживающую станцию к рассольной сети производят пробное включение. Если никаких неисправностей не обнаружено, то приступают к активному замораживанию.

За время работы станции, осуществляются следующие виды контроля:

- контроль за работой замораживающей станции;

- контроль за работой замораживающих колонок;

- контроль за процессом формирования ледогрунтового ограждения, который производится с помощью термо- и гидронаблюдательных скважин.

В случае обнаружения каких-то неполадок в системе, все неработающие элементы сразу же заменяются или ремонтируются, чтобы не допустить размораживания создавшегося ледогрунтового ограждения.

После достижения ледогрунтовым ограждением проектных размеров замораживающую станцию переводят на пассивный режим работы и приступают к ведению горнопроходческих работ по сооружению ствола.

2.8. Производство горно-строительных работ.

После создания ледогрунтового ограждения приступают к проходке ствола.

В зоне мягких пород разработка ведется вручную или отбойными молотками МО-10. При пересечении крепких замороженных пород разработку ведут буро-взрывным способом. Шпуры бурят ручными перфораторами марки ПР-30К. Взрывные работы проводятся малыми заходками с максимальной осторожностью, чтобы не повредить ледогрунтовое ограждение и замораживающие колонки.

Погрузка породы производится экскаваторным рабочим органом на подвесном проходческом полке в бадьи объемом 1 м3, которые выдаются на поверхность и разгружаются в породные бункера.

После зачистки и проветривания забоя после взрыва приступают к возведению постоянной обделки.

В качестве обделки ствола используется сборная обделка из чугунных тюбингов. Монтаж тюбингов производится с помощью тельфера, подвешенного на проходческом полке. После сбора кольца обделки производят нагнетание цементно-песчаной смеси за обделку. Выполняются гидроизоляционные работы.

Гидроизоляция сборных тюбинговых обделок состоит в герметизации швов между элементами обделки, болтовых отверстий и отверстий для нагнетания.

Последовательность ведения гидроизоляционных работ в стволе с чугунной тюбинговой обделкой:

- проверка гидроизоляции болтовых отверстий;

- изоляция отверстий для нагнетания;

- чеканка швов между тюбингами.

Гидроизоляцию болтовых отверстий выполняют с использованием гидроизоляционных шайб ( асбобитумных или полимерных ), устанавливаемых при сболчивании тюбингов. Отверстия для нагнетания очищают и изолируют постановкой пробки с гидроизоляционной асбобитумной или пластмассовой шайбой.

Гидроизоляция швов чугунной тюбинговой обделки осуществляется на расстоянии 30-50 м от забоя путем заполнения чеканочных канавок гидроизоляционными материалами с последующей их чеканкой. Укладку замазки и чеканку швов ведут в два-три слоя толщиной по 2 см участками длиной по 3-4 м. Гидроизоляционные работы ведут с чеканочной тележки.

При большом гидростатическом давлении для чеканки швов применяют свинцовую проволоку или освинцованный шнур. Стыки проволоки или шнура выполняют внахлёстку. После чеканки шнура через 8-24 ч поверх свинца укладывают замазку из водонепроницаемого расширяющегося цемента (ВНЦ) или быстротвердеющего уплотняющего состава (БУС).

После этого подвесной полок опускается и производятся работы по монтажу расстрелов и проводников, наращиванию вентиляции, кабелей и направляющих проводников.

В случае проникновения в забой воды, производят раскопку приямка и собравшуюся в нем воду откачивают на поверхность.

Особое внимание при работе в низких температурах следует уделить пневмоинструменту:

- перфораторам;

- отбойным молоткам;

- болтокрутам;

- пескоструйным шлифмашинам и т.д.

Необходимо принимать меры по обезвоживанию сжатого воздуха. После проходки ствола на всю глубину производится его металлоизоляция путем обваривания его стальными листами.

Далее все проходческое оборудование демонтируется и ствол оборудуется постоянным клетевым подъемом.

Для того чтобы ввести обделку ствола в работу рассольную сеть демонтируют, колонки извлекают, скважины цементируют. Таким образом происходит оттаивание ледогрунтового ограждения естественным способом.

После проведения всех мер гидроизоляции, армировке и оборудованию ствола, ствол