Metodichka_(1)
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Томский государственный архитектурно-строительный университет»
СТРОИТЕЛЬСТВО ТОННЕЛЯ БУРОВЗРЫВНЫМ СПОСОБОМ
Методические указания к курсовому проектированию
Составитель А.Г. Боровиков Д.В. Ли
Томск 2015
1
Строительство тоннеля сооружаемого буровзрывным способом / Сост. А.Г. Боровиков, Д.В. Ли. – Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. унта, 2015. – 34 с.
Рецензент: д.т.н., профессор В.М. Картопольцев
Редактор: Д.В. Ли
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Строительство транспортных тоннелей» для специалистов, обучающихся по направлению 271502 «Строительство, эксплуатация, восстановление и техническое прикрытие автомобильных дорог, мостов и тоннелей» (специализация «Строительство (реконструкция), эксплуатация, и техническое прикрытие мостов и тоннелей») и бакалавров по направлению 270800 «Строительство» (профиль подготовки «Автодорожные мосты и тоннели»). Указания могут быть использованы для дипломного проектирования.
Печатаются по решению методического семинара кафедры «Мосты и сооружения на дорогах» № 1 от 27января 2015 г.
Срок действия
с 05.03.2015 до 05.03.2020
Подписано в печать 02.02.2015 Формат 60×90/16. Бумага офсет. Гарнитура Таймс
Уч.-изд. л 1,78 Тираж 40 экз. Заказ № Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2.
Отпечатано с оригинал макета в ООП ТГАСУ. 634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15.
2
Введение
Целью преподавания дисциплины является приобретение студентами необходимых специальных знаний в области производства взрывных работ при строительстве транспортных тоннелей
В задачи изучений дисциплины входит усвоение студентами основных сведений о действии взрыва на горную породу, составе и свойствах взрывчатых веществ (ВВ.), технологии взрывных работ, организации труда и техники безопасности при производстве взрывных работ в условиях строительства транспортных тоннелей.
Буровые и взрывные работы являются важными и ответственными процессами при строительстве транспортных тоннелей, так как значительная часть выработок проводится по крепким породам. Значение теоретических основ техники и организации буровзрывных работ является основой для изучения технологии и организации строительства транспортных тоннелей (ПК-7): способностью владеть основами знаний общего устройства и применения дорожной, мостостроительной, тоннелестроительной техники, машин и оборудования для изготовления строительных материалов, конструкций и изделий, организовать строительное производство с применением средств механизации.
(ПК-9): способностью владеть методами оценки свойств и способами подбораматериалов, выбора и расчета строительныхконструкций для проектируемых объектов.
(ПК-10): способностью выполнять проектирование и расчет в соответствии с требованиями нормативных документов.
3
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ
Буровзрывные работы—совокупность взрывания и подготовительного к нему бурения шпуров и скважин при проведении горных выработок, строительстве сооружений в крепких горных породах.
Процесс образования шпуров и скважин называют бурением; работы, связанные с бурением,—буровыми работами, а применяемые для бурения машины и инструменты—буровыми машинами и
буровыми инструментами.
1.1. Типы шпуров. Врубы.
Шпуровой способ ведения взрывных работ обеспечивает равномерное дробление разрушаемого массива.
Диаметр шпура обычно составляет 30-75 мм, а глубина до 5 м. Шпуры, имеющие диаметр более 75 мм и глубину более 5 м, называют скважинами.
Все шпуры в забое тоннеля по условиям их работы делятся на несколько групп: врубовые, отбойные, контурные, подошвенные. Принципиальная схема расположения шпуров в забое при проведении выработок показана на рис.1.1.
Врубовые шпуры – предназначены для предварительного образования врубовой полости и создания дополнительных плоскостей обнажения в массиве породы в пределах контура выработки. Врубовые шпуры обычно бурят на 0,2–0,3 м глубже остальных, и они имеют заряд повышенной мощности. эти шпуры, расположенные по определенной схеме, при взрыве обеспечивают благоприятные условия работы остальных шпуров.
Отбойные шпуры – служат для расширения выемки, образованной взрывом зарядов врубовых шпуров. Заряды в этих шпурах взрывают непосредственно после врубовых.
4
Контурные шпуры – служат для отбойки породы до проектного контура поперечного сечения выработки, и заряды ВВ в них взрывают последними.
Подошвенные шпуры – оформляют подошву выработки
(рис. 1.1).
Рис. 1.1. Группа шпуров в забое: 1–врубовые; 2–отбойные; 3–контурные; 4–подошвенные; B–ширина выработки; –глубина врубовых шпуров; 0–
глубина отбойных шпуров; зах–величина заходки.
5
В курсовом проекте для определения расстояния между шпурами клинового вруба можно воспользоваться ориентировочными данными в табл. 1.1.
|
|
|
|
Таблица 1.1 |
Коэффициент |
Расстояние (м) |
Угол наклона |
Число врубовых |
|
крепости породы |
между |
шпуров к плос- |
шпуров |
|
f |
|
|
кости забоя, |
|
парами |
шпурами |
|
||
|
град |
|
||
|
шпуров |
в ряду |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2÷6 |
0,5 |
2 |
70 |
4÷6 |
6÷8 |
0,45 |
2 |
68 |
4÷6 |
8÷10 |
0,40 |
2 |
65 |
6÷8 |
10÷5 |
0,35 |
2 |
63 |
6÷8 |
15÷20 |
0,3 |
1,8 |
60 |
6÷8 |
Глубина шпуров при использовании клинового вруба определяется, исходя из ширины (высоты) выработки и условий размещения бурильной машины по формуле:
lш |
B |
, |
(1.1) |
|
|
||||
4tg( / 2) |
||||
|
|
|
где B-ширина выработки, м; -угол наклона шпуров, град.
Предполагаемую (проектную) величину заходки определяют, исходя из расчетной (принятой) глубины шпуров и определяют по формуле;
lзах lш , |
(1.2) |
При задании глубины заходки длина отбойных и контурных шпуров определяется коэффициентом использования шпуров и углом наклона их к плоскости забоя. Концы этих шпуров должны лежать в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси выработки. Длина врубовых шпуров должна превышать на 10% длину остальных шпуров;
lвр 1,1 lотб , |
(1.3) |
Устья контурных и подошвенных шпуров располагают в 10-20 см от проектного очертания выработки, а концы их долж-
6
ны находиться на проектном контуре. Отбойные шпуры располагают между врубовыми и контурными шпурами таким образов, чтобы на каждый шпур приходился примерно одинаковый объем взрываемой породы при условии достаточного еѐ дробления.
2. ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА (ВВ.) И СРЕДСТВА ВЗРЫВАНИЯ (СВ.)
Тип ВВ. и СВ. назначают в зависимости от инженерногеологических условий заложения тоннеля, сечения выработки, физико-механических свойств по соответствующей работоспособности и экономичности. Применяют ВВ. как в патронах, так
ироссыпью (гранулированные).
Всухих забоях используются порошкообразные аммониты, пластичные водонаполненные и гранулированные ВВ. с механизированной зарядкой шпуров, в обводненных забоях водоустойчивые патронированные ВВ.
Ориентировочный выбор ВВ. производят, используя данные табл. 2.1.
|
|
|
Таблица 2.1 |
|
Категория пород |
Коэффициент |
|
Тип установки |
|
крепости по- |
Наименование ВВ. |
|||
по крепости |
ВВ. |
|||
род |
|
|||
|
|
|
||
|
|
Аммонит скальный №1 |
Патроны |
|
Весьма крепкие |
|
Аммонал скальный №3 |
То же |
|
10÷20 |
Детонит М |
То же |
||
и крепкие |
||||
|
Граммонал А-8 |
Россыпью |
||
|
|
|||
Крепкие |
7÷10 |
Аммонал |
Патроны |
|
Гранулит АС-8В |
Россыпью |
|||
|
|
|||
|
|
Аммонит №6 ЖВ |
Патроны |
|
Крепкие и сред- |
|
Граммонит 79/21-Б |
Россыпью |
|
ней крепости |
4÷7 |
Граннулит АС-4В |
То же |
|
Средней крепо- |
|
Динафталит |
Патроны |
|
сти |
2÷4 |
Гранулит М |
Россыпью |
|
|
|
|
7 |
Продолжение табл. 2.1
Категория пород |
Коэффициент |
Наименование |
Тип установки |
|
по крепости |
крепости пород |
ВВ. |
ВВ. |
|
Средней крепо- |
|
Аммонит ПЖВ- |
Патроны |
|
|
20 |
|||
сти и слабые |
1÷2 |
То же |
||
Аммонит Т-19 |
||||
|
|
|
Размеры и масса патронов наиболее распространенных ВВ.привелены в табл. 2.2.
|
|
|
Таблица 2.2 |
Наименование |
Диаметр патро- |
Длинна патрона, |
Масса патрона, г |
ВВ. |
на, м |
см |
|
Аммонит №1 |
0,036 |
17,5 |
250 |
скальный |
|
|
|
Аммонал №3 |
0,036 |
25 |
250 |
скальный |
|
|
|
Аммонал |
0,032 |
25 |
250 |
Детонит М |
0,032 |
25 |
250 |
Аммонит №6 ЖВ |
0,032 |
25 |
200 |
Аммонит ПЖВ- |
0,036 |
17,5 |
200 |
20 |
|
|
|
3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ
Методика расчета БВР предусматривает два случая: разработку выработки (тоннеля, штольни) на полное сечение (рис.3.1) или разработку калотты при способе нижнего уступа (рис.3.2) и разработку нижнего уступа (штроссы) с помощью горизонтальных шпуров или нисходящих (вертикальных либо наклонных) скважин.
8
Рис. 3.1. Схема проходки тоннеля способом сплошного забоя: 1– шпуры; 2–анкерная крепь; 3–передвижная опалубка; 4–буровая рама с пере-
становщиком вагонеток; 5–породопогрузочная машина; 6–вагонетки; 7– бетононасос; W–глубина заходки.
Рис. 3.2. Схема проходки тоннеля способом нижнего уступа: 1, 2–нижняя часть забоя; 3–металлическая опалубка; 4–подъемные устройства; 5–передвижной
подмост; 6–породопогрузочная машина; 7–вагонетки; 8–бетононасос.
3.1.Разработка на полноесечение
Определяют средний удельный расход ВВ,кг/м2
|
|
|
|
|
2 |
|
) e , |
|
||
q |
c |
(0,3 |
f |
(3.1) |
||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
S |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
где f- коэффициент крепости породы;S – площадь поперечного сечениявыработки, м2; e -коэффициент работоспособности ВВ. (табл.3.1); - коэффициент влияния плотности заряжания (табл. 3.2); - коэффициент структуры трещиноватости гонных пород
(табл.3.3)
Таблица 3.1
9
Наименование ВВ. |
e |
Наименование ВВ. |
e |
Аммонит №1 скальный |
0,81 |
Гранулит АС-4В |
0,98 |
Аммонал№3 скальный |
0,80 |
Аммонит №6 ЖВ |
1,00 |
Детонит М |
0,82 |
Граммонит 79/21 |
1,00 |
Граммонал А-8 |
0,80 |
Динафталит |
1,08 |
ГранулитАС-8В |
0,89 |
Гранулит М |
1,13 |
Аммонал |
0,91 |
Аммонит ПЖВ-20 |
1,20 |
|
Таблица 3.2 |
|
|
Способ заряжания |
|
|
|
Заряжание обычными патронами ВВ. |
1,10 |
Заряжание с раздавливанием пластичных патронов ВВ. |
1,15 |
Заряжание россыпных ВВ. |
1,00 |
|
Таблица 3.3 |
|
|
Горно-геологическая характеристика пород |
|
Монолитный, плотные |
1,9÷2,0 |
Монолитные, с жильными включениями, ослабляющими мас- |
1,8÷1,9 |
сив в зонах контакта |
|
Нетрещиноватые, с перпендикулярными к продольной оси |
1,6÷1,8 |
тоннеля напластованиями |
|
Без видимых трещин, с параллельными или наклонными до 70 |
1,4÷1,6 |
напластованиями к продольной оси тоннеля |
|
Слаботрещиноватые (до 2 трещин на 1 м2 забоя) |
1,0÷1,4 |
Трещиноватые (от 2 до 5 трещин на 1 м2 забоя) |
0,8÷1,0 |
Сильнотрещиноватые (свыше 5 трещин на 1 м2 забоя) |
0,6÷0,8 |
Определяют линию наименьшего сопротивления (ЛНС) отбойных шпуров, м:
W 52K |
|
d |
|
|
|
, |
(3.2) |
з |
|
||||||
o |
|
|
e |
|
|||
|
|
|
|
|
где K з –коэффициент зажима (табл.3.4);d – диаметр заряда ВВ.,
м; –плотность ВВ. в патронах (при заряжании), кг/м3 (табл.3.6); – расчетная плотность породы, кг/м3 (табл.3.5).
10