Строительство тоннелей горным способом

4. Паспорт анкерного крепления выработки

При проходке тоннеля в горно-геологических условиях, предусмотренных заданием, устойчивость кровли выработки обеспечивают установкой металлических железобетонных набивных анкеров.
В породах, где ат < 0,3 м, анкеры следует применять с арматурной сеткой и подхватами из полосовой или профильной стали (уголок, швеллер). В этих условиях также возможно применение анкеров в сочетании с набрызг-бетоном.
В данной курсовой работе применим арматурную сетку с подхвата-
ми, так как ат < 0,3 м (трещины отсутствуют).
Анкеры устанавливают по биссектрисе угла между вертикальным и нормальным к очертанию контура выработки направлениями. Расстояние между анкерами в поперечных и продольных рядах (на контуре выработки) обычно принимают равным 1–2 м.

4.1.2. Расчет анкерной крепи
а) определяем длину рабочей части анкера
l_a=(3L/4f) k_г+l_з
где L – пролет выработки; kт – коэффициент трещиноватости массива (1–2,5) (примем равным 1,5); f – коэффициент крепости породы, определенный с учетом трещиноватости;
lз – длина замковой части анкера, принимаемая 300–600 мм – для железобетонных анкеров (примем 500 мм или 0,5 м)
l_a=(3L/4f) k_г+l_з=(3∙300)/(4∙8)∙1,5∙0,5=21,1 м
б) вычисляем полную длину анкера:
l0 = la + lз = 21,1+0,5=21,6 м
в) находим расчетную длину анкера:
lр = la – lз = 21,1-0,5=20,6м
г) несущую способность анкера определяем по формуле
N_a=π∙d_ст∙τ_сц∙l_з
Сцепление стержня с раствором τсц примем равной 2 МПа, тогда
N_a=3,14∙0,025∙2∙〖10〗^6∙0,5=0,08 МН
Температура твердения задана 15 °С
д) определяем расстояние между анкерами:
α≤l_р
и
α≤√(65,4∙N_a/(ρ∙l_р ))
где ρ – плотность породы, т/м3. Из двух значений принимаем меньшее
и округляем его до 0,1 м;
α≤20,6 м и
α≤√(65,4∙(0,08∙〖10〗^6)/(2,8∙20,6))=301,1
Таким образом, принимаем расстояние между анкерами равным 20 м.
е) находим расчетную нагрузку на анкер
Р_а=1,5/98,1∙ρ∙α^2∙l_р=0,015∙2,8∙400∙20,6=346 Па
ж) определяем требуемый диаметр стержня анкера
d_ст=2√(Р_а/(π∙R_ст ))∙d_ст
где Rст – расчетное сопротивление стали для стержня железобетонного. Согласно СП 16.13330.2011 примем равным 230 МПа.
d_ст=2√(346/(3,14∙230∙〖10〗^6 ))∙0,025=3,5∙〖10〗^(-5 ) м

5. Проветривание забоя

Тоннели могут проветриваться сквозной струей воздуха и при помощи вентиляторов с применением магистральной и комбиированной схем проветривания. Проветривание сквозной струей воздуха может быть осуществлено с использованием параллельных выработок, скважин или стволов, пройденных с поверхности.
Проветривание тупиковых тоннелей осуществляется при помощи вентиляторов, устанавливаемых у портала тоннеля, путем нагнетания воздуха по трубам. При длине тоннеля до 1 км у портала устанавливают один вентилятор, который подает воздух по металлическому трубопроводу диаметром 1–1,2 м (рис. 5.1). Расстояние от конца трубопровода до забоя тоннеля обычно принимается от 50 до 80 м (величина зоны отброса взрывных газов L3).



Рисунок 5.1 – Схема проветривания забоя

Количество воздуха Q, м/с, необходимое для подачи в забой определяется согласно ≪Рекомендациям по проектированию, монтажу и эксплуатации систем вентиляции при строительстве тоннелей≫ с учетом следующих факторов:
наибольшее число людей, находящихся в забое:
Q_з=N/60∙q_н
где qп – норма подачи воздуха на одного человека, равная 6 м3/мин;
N –максимальное число людей, одновременно работающих в забое (примем равным 8);
Q_з=N/60∙q_н=8/60∙6=0,8 м3/мин

скорость движения воздуха, которая должна быть не менее 0,15 м/с
и не более 4 м/с (в период строительства):
Q_з=ϑ_min∙S=0,15∙2000=300 м3/сек
где vmin – минимальная скорость движения воздуха в тоннеле;
S – площадь поперечного сечения выработки, м2 (примем равной 2000 м2)
количество ядовитых газов, образующихся при взрыве ВВ; расход воздуха по этому фактору определяется в зависимости от способа и условий проветривания по нижеприведенной методике:
Q_з=V/(k_T∙t)∙ln С_о/С_д
где V – объем призабойной зоны тоннеля (объем выработки между срезом вентиляционного воздуховода и забоем), м3; t – время проветривания, с; kT – коэффициент использования струи.
k_T=0,45∙√(S/d_н )
где dn – приведенный диаметр вентиляционной трубы, м, при расположении трубы в верхнем или нижнем углу выработки равен двум диаметрам трубы (принимаем равным 30 см или 0,03 м);
k_T=0,45∙√(S/d_н )=0,45∙√(2000/0,03)=116,2

С0 – начальная концентрация газов, %,

С_0=(А∙В)/(10∙L_3∙S)

где А – расход ВВ по паспорту буровзрывных работ, кг; В – количество условного оксида углерода, образующегося при взрыве 1 кг ВВ (40–60 л);
L3 – расстояние от среза вентиляционного воздуховода до забоя, м
L_3=4,5∙√S=4.5∙√2000=201,2

С_0=(А∙В)/(10∙L_3∙S)=(11∙50)/(10∙201,2∙2000)=1,4∙〖10〗^(-4)

Для очистки выхлопных газов (окиси углерода, сернистого газа, окислов азота и др.), получаемых при работе двигателей внутреннего сгорания (бульдозеров, экскаваторов, автосамосвалов и т. д.), необходимо применять каталитические нейтрализаторы типа НКД-180, НКД-110, ВТКН-1, КГГ-3.