Глава V. СРЕДСТВА МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ, ИНСТРУМЕНТЫ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Ручные механизмы и инструменты для разработки породы

Механизмы и приспособления для возведения тоннельных конструкций, выполнения гидроизоляционных и путевых работ

Элементы тюбинговой обделки собирают в кольцо в забое при помощи болтовых соединений. Для затягивания гаек болтовых соединений применяют пневматические сболчиватели и гайковерты (рис. 36), в корпус 1 которых вмонтирован пневматический двигатель, обеспечивающий вращение муфты или сменной головки 4, насаживаемых на затягиваемую гайку. Для подсоединения инструмента к воздухоподающему шлангу служит штуцер 3, для пуска механизма в работу — пусковое устройство 2.

Рис. 36. Пневматические механизмы для крепежных работ:
а — угловой реверсивный гайковерт; б — сболчиватель

Для уплотнения уложенной в опалубку бетонной смеси используют вибраторы, которые сообщают частицам смеси периодические колебания, благодаря чему воздух удаляется из смеси, а сама смесь плотно укладывается в опалубке конструкции. Различают три типа вибраторов: глубинные, поверхностные и наружные (рис. 37).

Рис. 37. Вибраторы:
а — глубинный; б — поверхностный; в — наружный; 1 — электродвигатель; 2 — гибкий вал; 3 — вибронаконечник

При уплотнении бетонной смеси глубинными вибраторами гибкий вибрирующий рабочий наконечник быстро опускают (вертикально или немного наклонно) в бетонную смесь на глубину на 10-15 см, затем медленно вынимают из смеси при включенном двигателе. Уплотнение смеси считают достаточным, когда прекращаются оседание смеси, появление цементного молока и выделения пузырьков воздуха на поверхность.

Поверхностные вибраторы устанавливают на поверхности уложенной бетонной смеси. Вибраторы этого типа, виброрейки и вибробрусья со скоростью 0,5 м/мин перемещают по поверхности смеси по мере ее уплотнения. При толщине уплотняемого слоя более 5 см виброуплотнение производят за два-три прохода.

Наружные вибраторы навешивают на наружную поверхность опалубки. Они передают колебания через стенку конструкции, на которой закреплены. Наружное вибрирование применяют при бетонировании вертикальных тонкостенных монолитных конструкций стен, балок и т. д. в дополнение к глубинному вибрированию в местах, насыщенных арматурой, в углах опалубки, для улучшения выгрузки сыпучих материалов из бункеров и т. д., когда невозможно применить глубинный вибратор.

Для выполнения первичного нагнетания цементно-песчаного раствора за обделку применяют пневматические нагнетатели раствора.

Рис. 38. Нагнетатель раствора СО-126:
1 — корпус резервуара, в котором установлена мешалка с лопастями; 2 — загрузочный люк (откинут); 3 — крышка люка с предохранительным клапаном и краном для сброса давления; 4-манометр; 5 — электропривод мешалки; 6 — редуктор; 7 — салазки-опора, в которые вмонтирован распределитель сжатого воздуха

Пневматический нагнетатель типа СО-126 (рис. 38) обеспечивает приготовление и подачу к месту нагнетания растворов. Принцип работы нагнетателя основан на порционной подаче раствора из резервуара под воздействием сжатого воздуха в напорный патрубок. Машина обеспечивает подачу 2,5 м³ раствора в час с дальностью подачи 115 м по горизонтали и 40 м по вертикали.

Растворонасосы для контрольного нагнетания (рис. 39) в отличие от нагнетателей не имеют мешалок и нагнетают заранее приготовленный раствор. Насос РН-2,4 обеспечивает перекачку 2-4 м³ раствора в час с дальностью подачи до 260 м по горизонтали и 70 м по вертикали.

Рис. 39. Растворонасос РН-2,4 (СО-114-07):
1 — компенсатор, служащий для уменьшения пульсации транспортируемого раствора; 2 — смотровое окно нагнетательного клапана; 3 — поршневой блок насоса; 4 — рукоятка переключения передач; 5 — привод

Для приготовления растворов для контрольного нагнетания применяют цементно-смесительную установку (рис. 40), которую заполняют водой и цементом. К пневмосверлу, служащему приводом смесителя, подают сжатый воздух, и смеситель, вращаясь, перемешивает смесь. Приготовленный цементный раствор насосом нагнетается за тоннельную обделку.

Рис. 40. Цементно-смесительная установка:
1 — смеситель с тремя лопастями с изменяемым углом наклона: 2 — бак для приготовления цементного раствора; 3 — пневмопривод смесителя (использовано пневмосверло СР-3 шпиндель которого соединен с валом смесителя

Шланги, арматуру и емкости нагнетателей растворов для предохранения от засорения периодически промывают водой и продувают сжатым воздухом.

Чеканку швов — заполнение чеканочных канавок сборных об-делок специальными уплотняющими составами — выполняют с помощью цементоукладчиков (рис. 41). Лопатка 3 питателя подает уплотняющий материал в сторону толкателя 1, который через щелевое выходное отверстие 9 камеры вытесняет материал, укладывая его в шов тоннельной обделки.

Рис. 41 Цементоукладчик:
1 — толкатель, уплотняющий цементную смесь; 2 — камера цементоукладчика; 3 — лопатка питателя; 4 — пневмопривод лопатки; 5-кронштейн золотника; 6 — кнопка управления цементоукладчиком; 7 — корпус золотника; 8 — пневмопривод толкателя; 9 — щелевое выходное отверстие камеры

Для работ по нагнетанию раствора за обделку и для чеканочных работ применяют передвижные технологические тележки .

Для расчеканки швов тюбинговой обделки применяют ручной рубильный пневматический молоток в комплекте с набором чека-ночных наконечников. Под действием сжатого воздуха ударник молотка совершает возвратно-поступательное движение в стволе и ударяет по хвостовику сменного рабочего инструмента, который устанавливают в молотке и крепят с помощью гайки.

При выполнении работ по гидроизоляции для оплавления покровного слоя мастики на рулонных гидроизоляционных материалах используют нагревательную врздушно-пропановую горелку (рис. 44) или многофакельную линейную горелку, состоящую из нескольких горелок.

Рис. 44. Воздушно-пропановая нагревательная горелка ГВПН:
1 — стабилизатор; 2 — наконечник; 3— ствол

Выполнение гидроизоляционных работ с применением пропана требует повышенного внимания и осторожности. Герметичность разъемных соединений проверяют нанесением на них мыльной эмульсии (подносить открытый огонь к соединениям запрещается). Горелку необходимо содержать в чистоте, нагревательные элементы периодически очищать от нагара и копоти. Пламя горелки (факел) не должно иметь отрывов. При неправильной форме пламени горелку гасят, закрывая вентиль, продувают рассекатель-ную вставку стабилизатора и прочищают ее медной или алюминиевой иглой (запрещено прочищать вставку стальной проволокой).

По окончании работы пропан, находящийся в шланге, выжигают, для чего закрывают вентиль пропанового баллона и отвертывают нажимной винт редуктора.

В процессе работы баллоны должны быть установлены вертикально не ближе 5 м от места производства работ и закреплены хомутами или цепями к стойкам, имеющим навес для защиты баллонов от солнечной радиации.

При выполнении путеукладочных работ применяют специальный путевой инструмент.

Для завертывания и отвертывания путевых шурупов, гаек клем-мных и закладных болтов и сверления отверстий в шпалах используют шуруповерты на трехколесной разборной тележке, катящейся по рельсу. В рабочем положении шуруповерт поддерживают за две рукоятки, правая из них служит одновременно для управления механизмом.

При завертывании и отвертывании гаек стыковых болтов применяют путевые гаечные ключи. Электрогаечный ключ состоит из мотор-редуктора с преобразователем напряжения и двухколесной тележки для перекатывания инструмента по рельсу. Ключ имеет рукоятки для удержания его при работе и транспортировании.

Для повышения производительности труда и качества путевых работ создан технологический комплект (нормокомплект) средств малой механизации ТК-1, применяемых при устройстве верхнего строения пути в тоннелях метрополитена круглого и прямоугольного сечений.

Нормокомплект ТК-2 средств малой механизации для нанесения оклеечной гидроизоляции при сооружении метрополитенов открытым способом рассчитан на безмастичную технологию нанесения материалов на стекловолокнистой или стеклотканной основе методом оплавления поверхности наклеиваемого материала с помощью воздушно-пропановых горелок.

Глава VI. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТОННЕЛЕЙ

Проходческие щиты и комбайны

Оборудование для монтажа сборных обделок

Оборудование для бетонирования конструкций в тоннелях

Комплекс работ по бетонированию конструкций в тоннелях включает в себя: установку опалубки соответствующей проекту формы; прием бетонной смеси на поверхности, доставку бетонной смеси к месту укладки, подачу бетонной смеси за опалубку или металле-изоляцию, уплотнение бетонной смеси.

Рис. 51. Укладчик обделки станционных тоннелей ТУ-4Гп:
1 — захват рычага; 2 — выдвижные рабочие платформы (выдвинуты условно); 3 — рычаг укладчика; 4 — выдвижные козырьки; 5 — электроталь; 6 — нагнетатель раствора

Опалубкой называют сборно-разборную форму, которую используют при бетонировании конструкций в тоннеле. Уложенная в опалубку бетонная смесь со временем схватывается, превращаясь в прочную бетонную конструкцию, сохраняющую форму, приданную ей опалубкой.

Для устройства монолитных бетонных и железобетонных конструкций в метростроении применяют сборно-разборные и передвижные шарнирно-складывающиеся металлические опалубки.

При устройстве железобетонных конструкций в опалубку предварительно (до укладки бетонной смеси) устанавливают стальную гибкую арматуру в виде отдельных стержней (стержневая) или в виде сваренных из стальных прутьев или стержней сеток или каркасов.

Бетонную смесь доставляют к приемным бункерам, расположенным на поверхности, автобетоносмесителями, представляющими собой бетоносмесители, смонтированные на шасси автомобилей Оборудование автобетоносмесителя включает смесительный барабан загрузочно-разгрузочное устройство, привод вращения барабана с автономным двигателем, бак для воды с оборудованием для ее подачи и дозировки. Внутри барабана имеются винтовые лопасти обеспечивающие перемешивание бетонной смеси при вращении барабана по часовой стрелке и разгрузку его при вращении в противоположном направлении.

Для подачи бетонной смеси по оси тоннеля через каждые 1— 1,2 га бурят скважины диаметром 200-500 мм. Нижний конец обсадной трубы скважины размещается в прикамерке горной выработки

Для предотвращения попадания брызг смеси на обделку в местах оборудования скважин лоток и стены тоннеля закрывают сплошными деревянными щитами. Места спуска и приема бетонной смеси оборудуют двусторонней световой и звуковой сигнализацией

Бетонную смесь к месту укладки подают в пневмобетононагне-тателях, в вагонетках с помощью электровозов или в бункерных тележках с помощью автомобилей, ходовая часть которых оборудована металлическими скатами, позволяющими автомобилям передвигаться по рельсовой колее. Если бетонную смесь транспортируют в вагонетках, то в тоннеле устраивают эстакаду, на которую поднимают вагонетки для выгрузки смеси в бункер, из которого она попадает в пневмобетононагнетатель. Если соорудить эстакаду невозможно (например, в стесненных условиях), то в тоннеле у места бетонирования на уровне откаточных путей устраивают перегрузочный пункт. Оборудование такого пункта состоит из поддона погрузочной машины, конвейера-перегружателя и нагнетателя которые устанавливают на одном из откаточных путей. Бетонная смесь доставленная в опрокидных вагонетках по соседнему пути выгружается в поддон, откуда с помощью погрузочной машины и конвейера загружается в пневмобетононагнетатель.

Рис. 52. Пневматический нагнетатель бетонной смеси ПБН-3:
1 — емкость для смеси; 2 — загрузочный люк; 3 — смеситель; 4 — привод смесителя; 5 — тележка; 5 — разгрузочный раструб; 7 — затвор

При доставке бетонной смеси в глухих вагонетках для ее перегрузки и подачи за опалубку применяют пневмобетононагнетатели марки ПБН или бетоноукладочный комплекс БУК-2н с грейферным устройством для перегрузки смеси из вагонетки в нагнетатель.

Нагнетатель ПБН-3 (рис. 52) обеспечивает перемешивание и подачу 3 м³ бетонной смеси или раствора за 5 мин с дальностью подачи по горизонтали до 160 м и по вертикали до 15 м. Принцип работы нагнетателя основан на подаче бетонной смеси сжатым воздухом под давлением 0,6 МПа по трубопроводу. Смесь загружается в герметичную емкость 1 с загрузочным люком 2, которая установлена на тележке 5 на рельсовом ходу. После загрузки горловина загрузочного люка 2 перекрывается затвором и сжатый воздух подается в емкость 1. Бетонная смесь, сжатая воздухом, при открывании разгрузочного раструба 6 устремляется по бетоноводу к месту укладки. Для поддержания качества бетонной смеси внутри емкости имеется смеситель 3 с лопастями.

Бетононасосы предназначены для транспортирования бетонной смеси по трубопроводу вверх и по горизонтали. В приемный бункер бетононасоса загружают из автобетоносмесителя бетонную смесь, которая засасывается в транспортные цилиндры и нагнетается в бетоновод.

Монолитные бетонные и железобетонные обделки в отличие от сборных, элементы которых изготовляются на предприятиях, сооружают непосредственно на месте путем подачи бетонной смеси за опалубку. Используют опалубки различных типов.

Передвижная шарнирно-складывающаяся опалубка (рис. 53, а) состоит из секций, собранных из двух верхних 1 и нижнего 6 сегментов, механизма 2 для отрыва верхних сегментов. Механизм отрыва нижнего сегмента 6 имеет два кронштейна 5 с опорными винтами 4 которые опираются на передвижное основание в виде двух балок 7. Опалубка перемещается вдоль выработки гидроцилинд-

Рис. 53. Шарнирно-складывающиеся секционные опалубки:
а — передвижная; б — для монолитно-прессованной обделки; 1 — верхние сегменты; 2 — механизм отрыва сегментов; 3 — гидроцилиндры передвижения; 4 — опорные винты; 5 — кронштейны; 6 — нижний сегмент; 7 — балки основания; 8 — ленточный конвейер; 9 — технологическая платформа механизированного проходческого комплекса ТЩБ-7

Секционная опалубка (рис. 53,6) для устройства монолитно-прессованной обделки является составной частью механизированного проходческого комплекса ТЩБ-7.

Для возведения монолитных железобетонных стен и сводов односводчатых станций открытого способа работ применяют передвижные металлические опалубки с гидравлическим приводом передвижения несущих тележек и устройств отрыва элементов опалубки при распалубке.

Погрузочные машины

Бурильные установки и агрегаты

Машины для земляных работ, выполняемых открытым способом

Оборудование для шахтного водоотлива и вентиляции

Глава VII. ТРАНСПОРТ ГРУНТА И МАТЕРИАЛОВ. ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Тоннельный транспорт

Шахтный подъем и надшахтный горный комплекс

Подъемно-транспортные устройства

Раздел третий. СПОСОБЫ И ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА МЕТРОПОЛИТЕНОВ

Глава VIII. ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА МЕТРОПОЛИТЕНОВ

Управление строительством метрополитенов

Организация строительства и производства работ

Глава IX. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ. УСТРОЙСТВО ВРЕМЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Строительные площадки. Временные здания и сооружения на поверхности

Временные подземные сооружения

Электро- и воздухоснабжение строительства

Глава X. БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

Общие сведения

Взрывчатые вещества и средства взрывания

Виды шпуров и врубов

Порядок выполнения буровзрывных работ

Глава XI. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ РАБОТ ПРИ ПРОХОДКЕ ТОННЕЛЕЙ И СТВОЛОВ ШАХТ

Назначение и характеристика специальных способов работ

Искусственное замораживание грунтов

Искусственное понижение уровня грунтовых вод

Укрепление грунтов способом цементации

Химическое закрепление грунтов

Проходка тоннелей под сжатым воздухом (кессонный способ)

Глава XII. ПРОХОДКА ШАХТНЫХ СТВОЛОВ

Шахтные стволы и способы их проходки

Проходка шахтных стволов составляет небольшую долю в общем объеме работ при строительстве метрополитенов, однако быстрое и успешное ее проведение сокращает общие сроки строительства, поскольку через шахтные стволы осуществляется разворот основных подземных работ.

Рис. 96. Шахтный ствол:
1 — воротник; 2 — вертикальный ствол; 3 — сопряжение ствола с околоствольными выработками; 4 — зумпф

По назначению различают рабочие шахтные стволы и вентиляционные. Рабочие шахтные стволы служат только для строительных целей. После окончания строительства их забучивают (заполняют кладкой, засыпают грунтом). Вентиляционные стволы являются постоянными сооружениями метрополитенов.

В больших вертикальных выработках на внешние нагрузки лучше работают обделки кругового очертания. Шахтные стволы, используемые при эксплуатации метрополитенов как вентиляционные, находятся в условиях знакопеременных температур, и их обделки требуют особо надежной гидроизоляции. Этим определяется преимущественное применение для шахтных стволов обделок из чугунных тюбингов. Типовой наружный диаметр стволов при строительстве метрополитенов принят равным 6 м.

Шахтный ствол (рис. 96) состоит из верхней части — устья (форшахты) с воротником, основной части — вертикальной протяженной закрепленной выработки, сопряжения ствола с околоствольными выработками и нижней части — зумпфа.

Воротник представляет собой конструкцию кругового очертания из бетона или железобетона, которая надежно закрепляет верхние кольца ствола в грунте и воспринимает часть веса обделки. В воротнике иногда размещают специальное оборудование, используемое при проходке ствола. Он ограждает устье ствола от стока поверхностных вод.

Сопряжение ствола с околоствольными выработками выполняют в виде бетонного раструба.

Зумпф ствола располагают на 2-3 м ниже уровня подошвы околоствольного двора. Он служит временным водосборником.

Комплекс размещенного в стволе оборудования, необходимого для обслуживания подземных работ в продолжение всего периода строительства, и поддерживающих его устройств называют постоянным армированием ствола. Сечение ствола разделяется на клетьевое, лестничное и лесоспускное отделения, а также отделения для размещения трубопроводов и кабелей (рис. 97).

В состав постоянного армирования ствола входят расстрелы — основные поддерживающие устройства клетьевого подъема и обшивки отделений ствола, проводники — направляющие для клетьевого подъема, оборудование лестничного и лесоспускного отделений, одна или две вентиляционные трубы, трубопроводы для водоотлива, сжатого воздуха и воды, а также постоянные силовые, сигнальные и осветительные электрокабели.

Расстрелы устанавливают по высоте ствола через каждые 3 м и крепят непосредственно к обделке. Деревянные проводники прикрепляют к расстрелам болтами. Трубопроводы крепят к обделке ствола при помощи хомутов, а электрокабели — посредством специальных кронштейнов и скоб. Ускорить подготовку ствола для ведения дальнейших подземных работ позволяет выполнение возможно большей части работ по его армированию в процессе проходки.

Шахтные стволы пересекают обычно разнородные грунтовые напластования, в том числе слабые неустойчивые и обводненные грунты. Поэтому при проходке стволов используют разные способы и часто применяют специальные способы работ: замораживание грунтов, цементацию и другие виды закрепления грунтов, искусственное водопонижение.

Стволы сооружают с последовательным монтажом колец обделки в призабойной части выработки (подводкой колец снизу) или способом опускной крепи с наращиванием колец сверху.

Способ подводки колец снизу (обычный) применяют при сооружении стволов в природно-устойчивых или искусственно закрепленных грунтах.

Способ опускной крепи применяют при проходке стволов в слабых неустойчивых грунтах. Одной из разновидностей способа является проходка с задавливанием крепи. В этом случае обделку устья ствола, имеющую несколько больший диаметр, используют в качестве неподвижной опорной части, а опускную крепь собирают в пределах нижнего ее участка. Чтобы не допустить обнажений вертикальных стенок выработки и выпуска грунта в забое, в нижней части опускной крепи делают ножевое кольцо из листовой стали. Крепь погружают, вдаливая гидравлическими домкратами, которые устанавливают на верхние фланцы тюбингов очередного собранного кольца обделки с упором в пакеты из двутавровых балок, раскрепленных в обделку устья ствола.

Рис. 97. Сечение шахтного ствола:
1 — лестничное отделение; 2 — лесоспуск: 3 ooo— клетевое отделение (на две клети); 4 — отделение для трубопроводов и кабелей; 5 — вентиляционная труба

Способ опускной крепи получил дальнейшее развитие в виде способа погружения крепи в тиксотропной оболочке. Сущность его состоит в том, что в процессе погружения зазор между крепью и грунтом заполняют тиксотропным раствором, резко снижающим сопротивление трения. Тиксотропный раствор готовят из специальных видов глин. Он обладает способностью сохранять длительное время свои свойства, т. е. не расслаивается: в нем не выделяется осадок и не отделяется вода. Оказывая давление на стенки выработки, он предотвращает их обрушение или оползание.

Применение тиксотропной оболочки коренным образом усовершенствовало способ опускной крепи, обеспечило необходимую его надежность, снизило затраты времени на сооружение стволов, уменьшило трудоемкость работ, повысило производительность и улучшило условия труда проходчиков.

Необходимым условием применения опускной крепи является наличие водоупора под толщей проходимых неустойчивых грунтов.

Стволы с наращиванием обделки сверху на полную глубину обычно не проходят: преодолев толщу слабых неустойчивых грунтов, дальнейшую проходку в плотных грунтах ведут обычным способом с монтажом обделки подводкой колец снизу.

Из специальных способов по предварительному закреплению грунтов наибольшее распространение при сооружении стволов получило искусственное замораживание грунтов. Оно эффективно при проходке стволов в водонасыщенных песках, слабых глинистых грунтах и плывунах. Этот способ успешно применяют при ведении проходческих работ вблизи от зданий и сооружений, позволяя обеспечить их сохранность и безопасность работ.

Цементацию и глинизацию применяют при проходке стволов в сильнотрещиноватых скальных грунтах, хорошо проводящих воду, и в крупнообломочных (например, гравелистых) грунтах с большим притоком воды в забой.

Искусственное понижение уровня грунтовых вод для снижения притока воды при проходке стволов ведут при помощи пробуриваемых с поверхности скважин и глубинных насосов.

Проходка шахтных стволов обычным способом

Проходку стволов обычным способом ведут с использованием копра и постоянного шахтного подъема, обеспечивающего большую скорость выдачи грунта с помощью бадей. Для приема грунта и подачи в ствол тюбингов служат эстакады — бункерная и тельферная.

Копер возводят из тюбингов того же типа, какие используют для обделки ствола. Поскольку основанием копра служит устье ствола, копер является как бы продолжением обделки ствола.

Устье ствола сооружают в открытом котловане с использованием подвижного кранового оборудования. Котлован разрабатывают, как правило, без крепления с откосами, обеспечивающими устойчивость его стенок. Дно котлована зачищают вручную и выравнивают под рейку. На дне котлована устраивают кольцевую бетонную подготовку толщиной 15-20 см. После твердения бетона собирают кольца тюбинговой обделки, начиная с нижнего кольца и заканчивая верхним. Все свободное пространство между тюбинговыми кольцами и откосами котлована заполняют бетоном, который образует массивный воронкообразный воротник (см. рис. 96).

При разработке котлована с креплением кольцевой зазор между тюбингами и стенками выработки заполняют бетоном после монтажа каждого кольца, извлекая по возможности крепление, а для заполнения оставшихся пустот ведут нагнетание за обделку цементно-песчаного раствора.

Устье ствола, проходимого с предварительным замораживанием грунтов, сооружают обычно с воротником в виде кольцевой галереи, где размещают распределительный и коллекторный трубопроводы с отводами к замораживающим колонкам, которые пропускают через днище галереи.

Устье ствола перекрывают прочным настилом, оставляя в нем проем для пропуска бадьи и люк для спуска по лестничному отделению.

Проходку ствола обычным способом ведут при помощи проходческого подвесного полка (рис. 98), который одновременно служит постоянной защитой для работающих в забое. На полке обычно устанавливают редукторную лебедку для монтажа обделки, вентиля-тор,-выдвижную телескопическую лестницу для спуска людей в забой, электросборочный шкаф, насосы для откачивания воды из забоя.

К низу полка может быть прикреплен кольцевой монорельс и специальное приспособление с поворотными балками и электрическими талями для грейферного погрузчика и захвата тюбингов при монтаже обделки.

С подвесного полка ведут контрольное нагнетание и работы по армированию ствола, выполняемые одновременно с основными работами. При буровзрывных работах подвесной полок, находящийся на расстоянии нескольких метров от забоя, предохраняет от поверждения оставляемые на нем оборудование и рабочий инструмент.

В полке имеются отверстия с раструбами для пропуска бадьи и для вентилятора, люк для лестничного спуска, отверстия для пропуска троса редукторной лебедки и каната грейферного погрузчика (при подвеске его на длинном канате).

Полок подвешивают на тросах, закрепленных на барабане 5-тонной лебедки, установленной в верхней части копра.

Диаметр полка меньше внутреннего диаметра обделки. Это дает возможность периодически свободно опускать его на расстояние, соответствующее шагу установки расстрелов постоянной армировки (З м). В каждом новом положении полок раскрепляют на обделку при помощи выдвижных упоров.

Периодически опускаемый полок при отсутствии под ним грейферного погрузчика и другого подвесного оборудования постоянно находится на расстоянии 4-7 м от забоя. Если под полком имеется подвесное оборудование, то при ведении взрывных работ в забое полок поднимают на большее расстояние. При наличии грейферного погрузчика полок располагают на расстоянии 12-15 м от забоя.

Рис. 98. Подвесной механизированный полок для проходки ствола:
1 — тюбинговая обделка ствола; 2 — подвесной полок; 3 — упор; 4 — раструб для прохода бадьи; 5-рельсовые направляющие; 6 — прицепное устройство; 7-центральный узел; 8 — балка поворотная; 9 — таль электрическая; 10 — грейферное пневмопогрузочное устройство; 11 — бадья; 12 —— захват тюбинга нижнего (монтируемого) кольца; 13 — крюк для захвата бадьи; 14 — тельфер для установки тюбингов

Для устройства бадьевого отделения, крепления труб водоотлива, спуска материалов устанавливают элементы временного армирования ствола. При проведении гидроизоляционных работ, установке резервных насосов и других вспомогательных работах устраивают временные рабочие полки: на расстрелы постоянной армировки укладывают деревянные прогоны, по которым делают настил из досок.

В устье ствола и на верхней приемной площадке бадьевое отделение перекрывают металлическими или деревянными створками— лядами, автоматически открывающимися для пропуска бадьи.

Бадья перемещается по направляющим — проводникам постоянного армирования (клетьевым) или временным направляющим из рельсов или стального троса.

По условиям техники безопасности при проходке стволов применяют только опрокидные бадьи (с глухим дном). Для опрокидывания бадьи используют короткий канат, один конец которого прикреплен к копру, а второй оканчивается специальным крюком. Прицепив крюк к кольцу, находящемуся под дном бадьи, ослабляют подъемный канат, при этом корпус бадьи переворачивается, и грунт высыпается по лотку в бункер.

Проходку стволов ведут с водоотливом. При небольшом притоке воду из забоя удаляют бадьями, перекачивая ее в бадью из углубления в забое (водосборника) небольшим забойным пневматическим турбонасосом.

При больших притоках воду откачивают из забоя по трубам с помощью насосов центробежного типа, установленных на подвесном полке. При расстоянии до забоя, не превышающем 6-7 м, гибкий всасывающий шланг от насоса опускают в водосборник, куда стекает вода. При большем расстоянии до забоя насосы откачивают воду из промежуточного бака, куда он закачивается забойными насосами. Размеры водосборника для водоотлива 1 — 1,2м в плане, глубина 0,8-1,5 м.

Разработку забоя при проходке обычным способом ведут по-разному в зависимости от крепости и устойчивости грунтов. Пески и глинистые грунты разрабатывают отбойными молотками и другим ручным механизированным инструментом. Для разработки скальных грунтов и особо твердых глин применяют буровзрывной способ.

В достаточно устойчивых нескальных грунтах забой разрабатывают одновременными заходками на высоту одного кольца обделки. Забой доводят сразу до внешнего контура обделки с возможно меньшим перебором грунта.

Неустойчивые грунты разрабатывают уступами в две захватки (каждая на половину высоты кольца). Выемку грунта начинают от центра ствола и заканчивают у внутренней поверхности кольца, оставляя берму шириной 40-50 см. Дальнейшую разработку грунта ведут по мере установки тюбингов. При возможных вывалах грунта устанавливают временное крепление из досок, концы которых заводят за ранее собранное кольцо обделки.

Разработку грунта буровзрывным способом ведут, как правило, заходками, соответствующими высоте одного кольца обделки. При составлении паспорта буровзрывных работ учитывают не только крепость грунтов и их трещиноватость, но и близость расположения жилых зданий на территориях, примыкающих к шахтной площадке.

В зависимости от крепости грунтов забой обуривают перфораторами, пневмо— или электросверлами. Буры применяют длиной от 1,3 до 1,5 м. Пробуренные шпуры забивают деревянными колышками для предохранения от засорения и быстрого обнаружения при заряжании.

Шпуры располагают по трем или четырем концентрическим окружностям. При расположении шпуров по трем окружностям по первой окружности диаметром 2 м располагают 4-6 врубовых шпуров, по второй диаметром 4м— 10-12 отбойных шпуров и по третьей диаметром 5,5 м-16-17 контурных. Врубовые шпуры бурят с наклоном 60-75° к центру ствола, отбойные — с меньшим наклоном в ту же сторону или вертикально, а контурные-с наклоном во внешнюю сторону. При расположении шпуров по четырем окружностям число их доводят до 50.

По окончании бурения бадью, насосы, осветительное и другое оборудование, а также рабочий инструмент поднимают на полок. По сигналу взрывника все рабочие поднимаются на поверхность. Взрывники заряжают шпуры и проверяют электрические цепи, после чего поднимаются на поверхность. Взрывание шпуров производят в один прием с применением электродетонаторов не менее чем четырех ступеней замедления. Первыми одновременно взрывают врубовые шпуры, создавая вторую обнаженную плоскость, через 2 с одновременно или последовательно — отбойные шпуры и в последнюю очередь по частям — контурные.

После взрывания проветривают забой, опускают необходимое оборудование и рабочий инструмент, откачивают воду из забоя и начинают новый цикл работ. Взорванный грунт убирают при помощи пневматических погрузчиков грейферного типа с ручным во-дилом. Уборку грунта совмещают по времени с его разработкой, монтажом обделки ствола, а при проходке взрывным способом — с бурением шпуров на новую заходку.

Тюбинги опускают в ствол шахты при помощи траверсы, подвешиваемой на канате подъемной машины. Для подачи тюбингов в забое к месту их установки и для монтажа используют редукторную лебедку, установленную на подвесном полке, или тельферный укладчик под полком.

При монтаже обделки тельферным укладчиком применяют специальный захват. Боковые поверхности поданного к месту установки тюбинга очищают от грязи и масла и приподнимают его до совмещения болтовых отверстий ранее установленного кольца со штырями захвата. Отверстия центрируют оправками и тюбинг закрепляют болтами. Захват освобождают и начинают установку следующего тюбинга.

Первичное нагнетание цементно-песчаного раствора ведут за каждое собранное кольцо. При необходимости выправить дальнейшую проходку ствола, сооружаемого в достаточно устойчивых грунтах, собирают без нагнетания 3-4 кольца, подправляют при помощи распорок и клиньев положение нижнего кольца и после этого производят нагнетание за собранные кольца, начиная с нижнего и заканчивая верхним.

Первичному нагнетанию предшествует работа по устройству пикотажа — заделке зазора между тюбинговым кольцом и грунтом в нижней части кольца. Для пикотажа используют паклю, древесные стружки, которые уплотняют короткими досками и клиньями.

Контрольное нагнетание ведут обычно с подвесного полка, т. е. с некоторым отставанием от забоя. При необходимости его проводят повторно с рабочих полков в процессе гидроизоляционных работ. Для первичного и контрольного нагнетания используют нагнетательные аппараты, установленные в растворном узле на поверхности.

Особо важное значение имеет тщательное заполнение пустот за обделкой при проходке в замороженных слабых неустойчивых грунтах. Чтобы исключить подвижки грунта при размораживании, нагнетание следует полностью заканчивать до его оттаивания. Растворы для нагнетания готовят с добавками, предотвращающими их замерзание и ускоряющими процесс схватывания. По выходе из инъектора раствор должен иметь температуру не менее 20°C.

Гидроизоляционные работы при проходке стволов выполняют по-разному в зависимости от назначения ствола и степени обвод-ненности грунтов. В рабочих стволах при отсутствии притока воды гидроизоляционные работы не ведут. Обделку вентиляционных стволов в таких условиях гидроизолируют обычно в конце строительства после разборки постоянного армирования ствола.

В обводненных грунтах или замороженных водонасыщенных песках и плывунах гидроизоляционные работы выполняют в процессе проходческих работ. Это дает возможность уменьшить приток воды в ствол и улучшить условия труда проходчиков, исключить вынос частиц оттаявшего грунта, образование пустот и подвижки грунтового массива за обделкой. В этих условиях при монтаже обделки устанавливают сразу полные болтовые комплекты с гидроизоляционными шайбами, а контрольное нагнетание проводят в непосредственной близости от забоя с подвесного полка. Дополнительное контрольное нагнетание для уменьшения притока воды, подтяжку болтов и, если это необходимо, замену болтовых комплектов, а также чеканку швов тюбинговой обделки с предварительной очисткой их пескоструйным аппаратом ведут с временных рабочих пойков. Чеканку производят сначала свинцовой проволокой или освинцованным шнуром, а затем расширяющимся или безусадочным цементом. Чеканку цементными составами разрешается вести при температуре воздуха в стволе не ниже +5 °С.

Рис. 99. Опорный воротник шахтного ствола и домкратная система:
1 — домкрат; 2 — пакет балок; 3 — бетонный опорный воротник; 4 —г стойка, заан-керенная в бетон; 5 — глинистый тиксо-тропный раствор; 6 — тюбинговое кольцо опускной крепи ствола

Рис. 100. Схема соединения ножевого и уплотняющего колец:
1 — тюбинг обделки ствола; 2 — промежуточная вставка; 3 — ножевое кольцо; 4 — защитное наружное кольцо; 5 — уплотнительная манжета; 6 — уплотнение из жирной глины; 7 — тиксотропный раствор

При проходке стволов с применением буровзрывных работ гидроизоляционные работы ведут с временных полков на расстоянии 20-30 м от забоя, чтобы не расстраивать чеканку при взрывании.

В конце строительства в вентиляционных стволах производят ремонт гидроизоляции. Эту работу, как и гидроизоляцию вентиляционных стволов, в которых она не выполнялась, осуществляют обычно с временных полков, укладываемых на расстрелы.

Проходка шахтных стволов способом погружения крепи в тиксотропной оболочке

При погружении (задавливании) крепи в тиксотропной оболочке опорный воротник ствола служит упором для домкратов и одновременно направляющим кондуктором опускаемой конструкции. Поэтому сооружение опорного воротника является одной из наиболее ответственных операций в комплексе подготовительных работ по проходке ствола.

При устройстве опорного воротника (рис. 99) в него заделывают анкерные стойки. К стойкам крепят балочные пакеты, служащие упором для домкратов. Для трубопроводов и кабелей, которые должны быть в последующем проложены постволу, устанавливают футляры, а для заполнения пустот под подошвой опорного воротника закладывают тампонажные трубы.

Специальные закладные детали устанавливают для крепления направляющих брусьев.

При бетонировании опорного воротника в качестве внутренней опалубки используют обычно тюбинговые кольца. Для увеличения диаметра этих колец на 300-400 мм в них закладывают специальные вставки.

Для проходки ствола обычно применяют шесть домкратов, равномерно размещая их по окружности крепи. В качестве домкратов используют гидроцилиндры типа Д-60 от проходческих щитов. Наибольший ход штока гидроцилиндра 1200 мм. Гидроцилиндры подвешивают к балочным пакетам так, чтобы обеспечить строго вертикальную передачу нагрузки на крепь.

Ножевое кольцо погружаемой крепи (рис. 100) состоит из отдельных секций, соединенных болтами. Собирают его на подкладках, обеспечивая высокую точность положения относительно горизонтальной плоскости. Подкладки извлекают перед началом погружения крепи. Высота ножевого кольца равна или превышает высоту тюбингового кольца. Толщина режущей кромки ножа не должна превышать 20 мм. Для повышения жесткости ножа полость между вертикальной и наклонной плоскостью (диафрагмой) заполняют бетоном. Уширение ножевого кольца относительно наружно-то контура крепи (ширина уступа для образования зазора между крепью и грунтом) около 100 мм.

Для предотвращения утечки глинистого раствора в забой между ножевым и следующим за ним тюбинговым кольцом зажимают уплотнительную манжету из многослойной транспортерной ленты. Манжету отгибают вверх таким образом, чтобы наружная ее поверхность все время была прижата к стенке выработки. Зазор между отогнутой частью манжеты и тюбингами первого кольца заполняют плотно утрамбованной глиной.

После монтажа ножевой части и уплотняющего устройства в пределах опорного воротника собирают еще несколько тюбинговых колец.

Для безопасного ведения работ по монтажу тюбинговых колец и изоляции швов между тюбингами к балочным пакетам подвешивают кольцевой полок. Подвески полка должны позволять его спуск и подъем на высоту не менее 0,6 м. Для обеспечения безопасности работ полок оборудуют стопорами, фиксирующими его положение в тюбинговом кольце.

К погружению крепи приступают после заполнения тиксотропным раствором зазора между опорным воротником и тюбинговой крепью. Материалом для приготовления тиксотропного раствора служат глинистые порошки заводского изготовления, используемые при бурении. Раствор готовят из глинопорошка в быстродействующих растворомешалках. Приготовленный раствор сливают в баки вместимостью 2-4 м³, а затем перекачивают насосом в находящееся за крепью пространство. По мере погружения крепи глинистый раствор подают в закрепное пространство с таким расчетом, чтобы уровень раствора был выше подошвы воротника на 2 м.

Погружение крепи ведут одновременно с разработкой забоя по мере выемки грунта.

Для разработки грунта, выдачи его на поверхность и погрузки в автотранспорт применяют одноканатные проходческие четырех-челюстные грейферы. Грейфер является навесным рабочим органом грузоподъемного крана. Грунт выгружают в накопительный бункер, где он освобождается от излишней воды, либо непосредственно в автомобиль-самосвал.

Выемку грунта ведут из средней части забоя, оставляя по контуру берму шириной 0,5-0,6 м, которая срезается ножевой частью при погружении крепи.

При проходке зоны неустойчивых грунтов ножевая часть должна быть постоянно вдавлена в грунт не менее чем на 0,5 м.

При пересечении зоны водоносных песков и плывунов погружение крепи ведут под слоем воды, разрабатывая забой методом подводного землечерпания. Уровень воды в стволе должен превышать уровень водоносного горизонта не менее чем на 1 м. Это позволяет уравновесить гидростатический напор грунтовых вод и предотвратить выпуск подвижных грунтов из-под ножевой части в забой ствола. Откачку воды из забоя можно начинать только после заглубления ножевой части в водоупор на глубину 1,5 м.