Diplom (Тоннель)

Содержание.

Задание ……………………………………………………………………………2

Технология работ ………………………………………………………………..12

Расчет производительности породопогрузочной машины …………………...16

Расчет транспортных средств……………………………………………………17

Расчет временной вентиляции …………………………….……………………18

Охрана труда и техника безопасности …………………………………………13

Охрана окружающей среды …………………………………………………….15

Принципы организации строительства ………………………………………..10

Литература ……………………………………………………………………….21

Задание.

Необходимо запроектировать конструктивное решение горного автодорожного тоннеля и разработать проект организации и производства работ по его строительству горным способом.

Основными данными являются:

1. Длина тоннеля – 0,85 км.

2. Число полос движения – 2 .

3. Габарит приближения конструкции Г – 8 .

4. Инженерно-геологические условия – песчаник (f=6) .

5. Глубина заложения тоннеля – 90 м.

6. Способ строительства – горный.

Технология работ.

При проходе подземных выработок в достаточно прочных и устойчивых грунтах (f=6) применяют способ ступенчатого забоя. При этом выработку раскрывают сразу на полное сечение в два этапа, а затем возводят постоянную обделку. При этом горнопроходческие работы ведут с применением крупных средств механизации.

В грунтах с коэффициентом крепости f=6 возможно применение способа нижнего уступа, при котором плотный профиль проходят с опережением нижней части на L=30-50 м. Грунт в верхнем и нижних забоях разрабатывают ТПМ избирательного действия. При таком способе работ организуется два независимых забоя, в каждом из которых размещаются ТПМ, средства погрузки транспортирования грунта.

ТПМ применяют для разработки грунтов взамен буровзрывного способа. ТПМ оснащены механизированным рабочим органом, при помощи которого они разрабатывают грунт, а также системой ковшовых устройств и транспортёров, по которым грунт удаляется за пределы машины и перегружается в транспортные средства. Транспортирование грунта, установка временной крепи и возведение обделки производятся так же, как при обычном горном способе работ.

Стреловидный рабочий оргон распространённого комбайна 4ПП-5 представляет собой силовой блок из редуктора с резцовой коронной и электродвигателя, установленный в направляющих рамы телескопического устройства. Рама цапфами установлена на поворотной турели. В вертикальной плоскости рабочий орган перемещается гидроцилиндрами турели. Резцовая корона крепится на выходном валу редуктора с помощью забурника. Резцы устанавливают в кулаках, приваренных к корпусу коронки так, что они образуют перо шпека.

Корпус комбайна сварно-литой конструкции, внутренняя его часть является продолжением конвейера. На корпусе установлена турель и нижняя поворотная рама питателя. К корпусу на цапфах крепятся ходовые гусеничные тележки, конвейер, элементы гидросистемы, электрооборудование и опорные устройства.

Ходовая тележка оснащена автономным приводом, состоящим из электродвигателя, редуктора и приставки с червячной парой. Натяжение цепи регулируется с помощью винта и ползунка.

Конвейер состоит из сварной рамы и разгрузочной поворотной части, на которой установлен привод скребковой цепи. Перемещением привода по направляющем регулируем натяжение скребковой цепи. Обводной барабан скребковой цепи смонтирован в столе питателя.

При применении ТПМ в значительно меньшей степени, чем при буровзрывном способе, нарушается устойчивость окружающего массива, поскольку динамические воздействия уменьшаются. В связи с этим практически устраняется опасность вывалов и осадок поверхности земли. ТПМ обеспечивает создание достаточно ровного контура выработки с минимальными переборами, что приводит к сокращению объёмов погрузочных и транспортных операций и расхода бетона на обделку по сравнению с буровзрывным способом. К достоинствам тоннельных машин можно отнести сокращение потребностей в рабочей силе.

Применяя для разработки грунта ТПМ, можно вести работы способом нижнего уступа без передвижного помоста или настила, используя транспортёр-перегружатель. Разработанный грунт с верхнего уступа переносится и сбрасывается на нижний с помощью ленточного звеньевого конвейера ТК-2Б. Далее грунт погружается в автосамосвалы (КрАЗ-256Б1) и удаляется за пределы тоннеля.

Автомобильный транспор наиболее часто применяют для перемещения грунта в отвал, а также для обеспечения транспорной связи между разрознеными, территориально удалёнными один от другого объектами. Преимущества автотранспорта - высокая манёвренность, мобильность, надёжность.

При параллельной схеме ведения работ происходит одновременное выполнение горнопроходческих операций и возведения обделки ( на расстоянии 50-100 м от забоя). Покрытие из набрызг-бетона наносят с применением набрызг-бетонмашин типа БМ-70.

При применении облегчённой обделки из набрызг-бетона резко ограничиваются деформации контура выработки, увеличивается эффективная толщина обделки за счёт образования комбинированной грунто-бнтонной жесткой и прочной конструкции. Обделки из набрызг-бетона возводят безопалубочным способом, вследствие чего примерно в два раза сокращаются трудоёмкость и стоимость работ.

Для транспортировки бетона и возведении лотка конструкции используется автобетоносмеситель АБС-6 (базовый автомобиль КрАЗ 250).

Все работы при горных способах выполняются циклично, по поточной технологии. Каждый горнопроходческий цикл включает в себя все основные операции, начиная с разработки грунта ТПМ и кончая установкой временной крепи. Второй цикл составляют работы по возведению и гидроизоляции конструкции обделки. Оба этих цикла должны быть взаимно увязаны в соответствии с технологической схемой сооружения подземной выработки.

Расчет производительности породопогрузочной машины.

Эксплуатационная производительность породопогрузочной машины непрерывного действия при загрузке породы в автосамосвалы вычисляется по формуле :

Пэ=V2/(2.5*(V2/Vл)*Тц+Т1) ,

где V2 – вместимость кузова транспортного средства, м³ (V2=3.1м³);

Vл – рабочий объем породы, забираемый рычагом рабочего органа машины

за одно движение , м³ ( Vл=0,8м³ ) ;

Тц – время цикла движения нагребающего рычага, ч. (Тц=0,0007ч.) ;

Т1 – время замены груженого транспортного средства порожним , ч.

( Т1=0,03ч. ) ;

Пэ=6/(2,5*(6/0,8)*0,0006+0,017)=212,39 м³ /ч.

Расчет транспортных средств.

Общая продолжительность откатки определяется по формуле :

Т0=Тп+Тдв+Тр+Тм,

где Тп – время погрузки автосамосвалов , мин.

Тп=(60*V2)/Пэ

Тп=(60*6*1)/212,39=1,69 мин.

Тдв – время движения от забоя до отвала и обратно , мин.

Тдв=2*Lср/Vср

Тдв=2*850/200=8,5 мин.

Vср – средняя скорость движения транспортных средств , м/мин. ( Vср=200 м/мин.);

Lср – среднее расстояние от забоя до отвала , м ( Lср=850 м ) ;

Тр – время разгрузки одного автосамосвала , мин. ( Тр=1,5 мин. ) ;

Тм – время маневров и остановок в течение рейса , мин. ( Тм=3 мин. ) ;

Т0=1,69+8,5+1,5+3=14,69 мин.

Количество автосамосвалов определяется по формуле :

nа=Т0/Тп

nа=14,69/1,69=8,7 (принимаем 9)

Количество рейсов в 1час определяется по формуле :

r=60*na/Т0

r=60*9/14,69=36,7 (принимаем 37)

Необходимое количество рейсов для удаления разработанной за один цикл породы определяется по формуле:

rтреб=S*Lзах*Кр/V2

где S – площадь поперечного сечения тоннеля, м² (S=75 м²);

Lзах – глубина заходки, м (Lзах=2,5 м);

Кр – коэффициент разрыхления породы (Кр=1,1);

rтреб=75*2,5*1,1/6=34,4 (принимаем 35).

Расчет временной вентиляции.

Количество воздуха , подаваемого в выработку при нагнетательной схеме вентиляции , при работе в тоннеле транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания определяется по формуле :

Qв=2*(L/(V*)+1)*к*n*q*T,

где L – длина проветриваемой выработки, м (V=625 м);

V – скорость движения транспортных средств, м/с (V=4 м/с);

 - время погрузки породы в транспортное средство, с. (=150 с.) ;

n – количество транспортных средств одновременно находящихся в тоннеле ,

шт. (n=4 шт.);

q – объем газов , выделяемых двигателем одного транспортного средства ,

м³/с (q=0,08 м³/с);

Т – суммарная токсичность выхлопных газов (Т=80);

к – поправочный коэффициент (к=0,8) .

Qв=2*(625/(4*150)+1)*0,8*4*0,08*80=83,63 м³/с

Потребный расход воздуха по количеству людей определяется по формуле :

Qл=кз*gн*Nл ,

где кз – коэффициент запаса воздуха ( кз=1,2 ) ;

Nл – количество людей , одновременно находящихся в выработке , шт.

( Nл=12 шт. ) ;

gн – норма воздуха на 1 человека по санитарным нормам , м³/с ( gн=0,1 м³/с ) ;

Qл=1,2*0,1*12=1,44 м³/с

Полученные расходы воздуха Qв и Qл сравниваем между собой, выбираем из них наибольший и принимаем его в качестве расчетного :

Qр=Qв=83,63 м³/с

Определяем необходимое давление по формуле :

P=(65**l*Qp²*)/ dтр⁵

где  - коэффициент трения в вентиляционной трубе ( =0.0002 при dтр=0,7 м ) ;

l – длина воздуховода между смежными вентиляторами , м ( l=50 м ) ;

 - коэффициент местных сопротивлений ( =1,1 ) .

Р=(65*0,0002*50*83,63 ²*1,1)/0,7⁵=29753,6 Па

Для устройства временной вентиляции рекомендуется использовать осевые вентиляторы ВОД-24 .

Принципы организации строительства тоннеля.

До начала основных строительно-монтажных работ должны быть выполнены подготовительные и вспомогательные работы, включающие освоение строительной площадки, завоз необходимых материалов и оборудования, устройство коммуникаций, разбивку осей подземных выработок и т. п.

Строительные площадки могут размещаться только у порталов тоннеля и должны иметь хорошие подъездные пути. В зависимости от способа строительства подземного сооружения на стройплощадке размещают различное оборудование, а также временные здания и сооружения. Временные здания и сооружения следует возводить из облегченных инвентарных конструкций с наружной обшивкой пластиком или тонким профилированным металлическим листом.

Для ведения основных работ на стройплощадке должны находиться компрессорные установки, комплектные трансформаторные подстанции (КТП), склады различных материалов и изделий, мастерские.

В вечернее и ночное время в пределах строительной площадки устраивают искусственное освещение. Должны быть также приняты меры по противопожарной безопасности, для чего на стройплощадке устраивают пожарные гидранты, устанавливают огнетушители, емкости с песком, предусматривают запас шлангов.

Под фронтом работ в тоннельном строительстве понимают число одновременно действующих забоев, в которых выполняют работы по проходке тоннеля. Для горных тоннелей фронт работ может быть раскрыт через один или оба портала и дополнительно через один или несколько шахтных стволов, а также через штольни-"окна".

Число одновременно или с некоторым отставанием раскрываемых забоев, а также характер раскрытия зависят от длины тоннеля и директивных сроков строительства, топографических и инженерно-геологических условий строительства, принятых способов и скорости проходки, технико-экономических соображений. Тоннели незначительной протяженности (до 1 – 2 км), как правило, сооружают через порталы.

В каждом конкретном случае вопрос о характере открытия фронта работ по сооружению тоннеля должен быть решен на основании технико-экономического сравнения нескольких вариантов.

При строительстве данного тоннеля принимаем схему, при которой сооружение тоннеля ведется через оба портала.

Поточный метод является первым принципом организации тоннельных работ. Проходка тоннелей по праву относится к наиболее сложному виду строительных работ. Это объясняется тем, что все рабочие операции по проходке выполняются в стесненных условиях забойной зоны, как правило, при постоянном действии горного давления со стороны окружающего грунтового массива. В этих условиях особое значение приобретают четкость и слаженность в работе всех членов проходческой бригады, неукоснительное соблюдение установленной последовательности выполнения технологических операций, строгое следование требованиям охраны труда и техники безопасности. Проходку тоннеля ведут ограниченными по длине одинаковыми участками – заходками. Длина участка – глубина заходки – зависит от инженерно-геологических условий заложения тоннеля, размеров его поперечного сечения, главным из которых является ширина, способа проходки, материала обделки. При проходке тоннеля в скальных и полускальных грунтах глубина заходки, определяемая в первую очередь степенью устойчивости грунтового контура выработки, составляет 2 – 4 м.

Тоннельные работы организуют по поточному методу с цикличным их выполнением. Строительный процесс сооружения тоннеля разделяют по видам работ. Каждый вид работ выполняют, как правило, одновременно в самостоятельной рабочей зоне, расположенной вдоль строящегося тоннеля. Принцип организации работ поточным методом заключается в том, что продвижение фронта работ каждой рабочей зоны вслед за передовым забоем ведется с постоянной скоростью. В этом случае все работы по сооружению тоннеля представляют собой единый строительный поток, обеспечивающий сооружение готового тоннеля со скоростью продвижения передового забоя. В общем случае максимально возможная скорость продвижения вперед фронта работ в каждой зоне может быть различной. Она определяется технологическими возможностями выполнения работ данной зоны. Скорость строительного потока принимают по наименьшей из них. В большинстве случаев ею оказывается скорость продвижения вперед передового забоя.

Вторым принципом организации тоннельных работ является цикличность их выполнения. Под циклом понимают завершенный процесс выполнения определенного объема работ, повторяющихся через одинаковые промежутки времени. Продолжительность цикла должна быть такой, чтобы за смену или сутки завершалось целое число циклов. Это позволяет лучшим образом организовать работу сменных бригад рабочих, повышает их ответственность за качество работ. Объем работ одного цикла определяют по объему работ всех операций, в результате выполнения которых фронт работ данной рабочей зоны, например передового забоя, перемещается вперед со скоростью строительного потока (для передового забоя – на глубину заходки). При проходке тоннеля, как правило, основным является цикл работ, выполняемый в забое. В состав проходческого цикла входят основные и вспомогательные работы.