Технология строительства выработок большого поперечного сечения
К выработкам большого поперечного сечения относятся выработки с S ≥ 30 м 2 : тоннели, подземные хранилища, а/стоянки и т.д.
Являются капитальными с продолжительным сроком службы.
Форма сечения и размеры разнообразны.
• Сводчатые с полуциркульным сводом
• Сводчатые с коробовым сводом
На поверхности земли выработка оформляется порталом, обеспечивающим устойчивость выемки, отвод воды и архитектурное оформление входа. Проводят открытым или подземным способом. Крепь называется обделкой.
Схемы строительства выработок
1) сплошным забоем на полный профиль сечения;
2) сплошным забоем на полный профиль с направляющей штольней;
3) с разделением забоя на уступы;
5) с использованием опорного ядра.
Схему 1 применяют при S ≤ 200м 2 в устойчивых, не трещиноватых крепких и средней крепости породах.
Породу вынимают одновременно по всей площади забоя при помощи БВР.
Достоинства: широкий фронт; большой объем работ; простая организация.
Недостатки: ограниченная область применения.
Параллельная схема. Проведение штольни и ее расширение проводят одновременно.
Последовательная схема. Проведение штольни и ее расширение проводят поочередно.
Рисунок 23.1-Технологическая схема строительства сплошным забоем с направляющей штольней
При расширении шпуры бурят до контура. Расстояние между веерами шпуров 0,6-1м. Число дисков отбиваемой породы лимитируется устойчивостью обнажений и числом серий ЭД.
Достоинства: детальная геологоразведка; высокая эффективность БВР
Недостатки: высокая трудоемкость работ; сложность увязки работ в штольне и на расширяемой части.
— с опережением верхнего или нижнего уступа:
Рисунок 23.2-Технологическая схема строительства разделением забоя на уступе.
После проветривания бурят шпуры в верхнем и грузят породу в нижнем уступе. Постоянную крепь возводят на расстоянии 50-60м от забоя.
При бурении шпуров и возведении анкерной крепи применяют подмости.
Достоинства: совмещение бурения и погрузки.
Недостатки: невозможность применения высокопроизводительного оборудования для бурения шпуров в верхнем уступе.
Схемы с опережением верхнего или нижнего уступа применяют когда проходка на полное сечение обычным оборудованием невозможна.
— работы в уступах можно выполнят параллельно.
Недостатки: необходимость монтажа транспортных средств на обоих уступах и специальных подъездных устройств с нижнего уступа на верхний.
— совмещены бурение шпуров в верхнем и погрузка породы в нижнем уступах.
— трудность бурения шпуров в верхнем уступе;
— невозможность использования в трещиноватых и неустойчивых породах
Вертикальные уступы.
Достоинства: не нужны подмости и рамы.
— сложность увязки во времени технологических процессов;
околоствольным двором. Но сразу возводят постоянную бетонную крепь. Также крепят и почву.
Схема 5 с использованием опорного ядра. Применяют в сложных горно-геологических условиях, там где невозможно применить другие.
— непрерывность работ по возведению бетонной крепи;
Недостатки: высокая стоимость и трудоемкость работ.
 |
Рисунок 23.3-Технологическая схема строительства с использованием опорного ядра
Дата добавления: 2017-02-20 ; просмотров: 1680 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Выбор оптимального места расположения опережающего забоя при проходке выработок большого поперечного сечения не круглой формы Текст научной статьи по специальности « Энергетика и рациональное природопользование»
Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Чан Туан Минь
Строительство подземных сооружений большого поперечного сечения является одной из важнейших задач во многих странах мира, в том числе и во Вьетнаме. Описано определение оптимального места расположения опережающего забоя для выработки не круглой формы поперечного сечения на основе численного метода.
DETERMINATION OPTIMAL LOCATION OF PILOT TUNNELS WHEN TUNNELS BIG CROSS-CUT NO CYCLE FORM
Building underground constructions is one of very important problems in the field of construction in Viet Nam and in other countries over the world. This paper introduces determination optimal location pilot tunnels and tunnels no cycle form base on numerical method.
Текст научной работы на тему «Выбор оптимального места расположения опережающего забоя при проходке выработок большого поперечного сечения не круглой формы»
—© Чан Туан Минь, 2013
УДК 622.261; 622.831 Чан Туан Минь
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ОПЕРЕЖАЮЩЕГО ЗАБОЯ ПРИ ПРОХОДКЕ ВЫРАБОТОК БОЛЬШОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ НЕ КРУГЛОЙ ФОРМЫ1
Строительство подземных сооружений большого поперечного сечения является одной из важнейших задач во многих странах мира, в том числе и во Вьетнаме. Описано определение оптимального места расположения опережающего забоя для выработки не круглой формы1 поперечного сечения на основе численного метода.
Ключевые слова: напряжение, деформация, выработка большого сечения, геомеханика, Phase 2.
Ш* практике строительства ШЭ тоннелей большого поперечного сечения обычно используют поэтапные схемы раскрытия сечения, позволяющие повысить устойчивость пород вмещающего массива, а следовательно и уменьшить затраты на крепление выработки. Особенно эффективны такие схемы при строительстве большепролетных выработок в мягких породах [1, 2, 3]. Однако выбор соответствующей схемы и места расположения опережающего забоя является весьма сложной задачей, т.к. место расположения опережающего забоя зависит от многих факторов, таких как размеры проектируемого тоннеля, геомеханические условия, глубина заложения выработки и др. [4, 5]. В настоящее время для решения подобных задач ученые и проектировщики широко применяют различные численные методы моделирования. В данной статье сделана попытка определить оптимальное место расположения опережающего забоя при строительстве выработок большого поперечного сече-
ния не круглой формы на основе метода конечных элементов с использованием программы Phase 2. Рассматриваемая задача является основой для проектирования конструкции крепи и выбора технологии проходки таких выработок.
В качестве примера были приняты следующие исходные данные. Ширина выработки — 15 м, высота выработки — 10 м; размеры опережающего забоя 5х4 м, глубина заложения выработки — 50 м. Схема расположения опережающего забоя представлена на рис. 1 и 2.
В качестве примера были приняты следующие исходные данные проектной выработки: ширина — 15 м, высота — 10 м; глубина заложения выработки — 50 м, ширина опережающего забоя b = 5 м; высота опережающего забоя h = 4 м. Схемы расположения опережающего забоя в проектном сечении представлены на рис. 1 и 2. Объемный вес породы у = 0,026 MH/м3; прочность на растяжение страс = 0,01 МПа; сила сцепления c = 0.05 МПа; угол внутреннего трения ф = 350;
Рис. 1. Контуры проектного тоннеля н опережающего забоя: а — при расположении опережающего забоя у основания (почвы) проектной выработки; б — при расположении опережающего забоя в кровле проектной выработки; в, д — при расположении опережающего забоя сбоку у почвы проектной выработки; е — при расположении опережающего забоя на высоте 2 м от почвы проектной выработки
модуль упругости E = = 1200 МПа; коэффициент Пуассона ц = 0,25; угол расширения у = 00; угол избыточного внутреннего трения фге = 360; избыточное сцепление cre = 0,5 МПа; место расположения опережающего забоя меняется; коэффициент начального поля напряжений (горизонталь-
ный/вертикальный) К = = стз/ст1 = 0,5; свойства пород — пластичные.
В результате анализа полученных результатов были построены графики зависимости напяжения и деформации от пролета опережающего забоя (см. рис. з) и их значения приведены в табл. 1.
а) на почве по центру выработки б) у кровли выработки
в) сбоку у почвы слева д) сбоку у почвы справа е) в центре на высоте 2 м
Рис. 2. Расчетная модель при различных местах расположения опережающего забоя в тоннеле по программе Phase 2
Чнсленныше значения напряженно-деформированного состояния пород вокруг проектной вытработкн
№ Место опережающего тоннеля Вертикальное напряжение в своде, МПа Горизонтальное напряжение в своде, МПа Деформация в своде, м
1 в почве 0,60 0,04 0,0084
2 в кровле 0,60 0,01 0,0084
3 в углу слева 0,60 0,00 0,0090
4 в углу права 0,60 0,00 0,0090
5 2 м от почвы 0,60 0,00 0,0084
Схема раскрытия забоя влияет на напряженно-деформированное состояние пород вокруг контура проектной выработки, причем поэтапная схема всегда приводит к уменьшению напряженно-деформированного состояния пород по сравнению с раскрытием на полный профиль.
Для заданных исходных данных при расположении опережающего забоя на высоте 2 м от почвы проектной выработки напряжения и деформации в своде контура строящегося тоннеля будут минимальными.
Эти выводы являются очень важными, так как всегда есть возможность для конкретных исходных данных определить оптимальное место расположения и размеры поперечного
а) Результаты распределения деформаций опережающего забоя при расположении в почве проектной выработки
б) Результаты распределения деформаций опережающего забоя при расположении в кровле проектной выработки
Рис. 3. Результаты распределения деформации вокруг проектной выработки
а) Вертикальное напряжение в своде проектной выработки
0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00
На центре Под В углу В углу 2м от почвы кровлей слева справа почвы
Место расположения опережающего забоя
Вертикальное напряжение в кровле проектной выработки
Рис. 4. Графики распределения напряженно-деформированного состояния вокруг проектной выработки
сечения опережающего забоя, что в массива и уменьшить себестоимость конечном итоге позволит повысить строительства подземного соору-устойчивость пород вмещающего жения.
1. Панкратенко А.Н. Обоснование и разработка параметров ресурсосберегающих технологий строительства подземных выработок большого поперечного сечения, диссертация д.т.н, Москва 2002.
2. Картозия Б.А., Федунец Б.И., Шуплик М.И, Малышев Ю.Н., Смирнов В.И, Лер-нер В.Г., Рахманинов Ю.П., Руконосов В.И, Панкратенко А.Н., Куликова ЕЮ. Шахтное и подземное строительство, Том 2, издательство академии горных наук, Москва 2001.
3. Абрамчук В.П., Власов С.Н., Мостков В.М. Подземные сооружения, Недра, Москва — 2005. с — 464.
4. Мостков В.М. Строительство подземный сооружений большого сечения, Москва — 1963. с — 307.
5. Картозия Б.А. Основы освоения подземного пространства иллюстрационное приложение к конспекту лекций, МГГУ 2006 — 2008. ЕПЗ
Чан Туан Минь — аспирант, Московский государственный горный университет, tuanminhhumg@yahoo.com
Электроснабжение горного производства. Релейная зашита
Л.А. Плащанский 2013 г. 299 с.
ISBN: 978-5-98672-332-7 UDK: 621.31:622.3.012
Изложены вопросы, связанные с защитой электроустановок и линий, использующих различные средства, включая микропроцессорные модули SEPAM. Рассмотрены варианты согласования терминов SEPAM с различными типами реле. Представлены требования, предъявляемые к релейной защите, элементам защиты, источникам оперативного тока. Рассмотрены функции защиты от внешних коротких замыканий в электроустановках напряжением выше 1 кВ, защиты силовых трансформаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей, КРУ, ТПА, шинных конструкций, воздушных и кабельных линий. Приведены методики расчета уставок защит и проверки правильности выбора уставок защиты.
Для студентов вузов, обучающихся по специализации «Электрификация и автоматизация горного производства» направления подготовки «Горное дело», а также магистров, аспирантов и специалистов, занимающихся вопросами релейной защиты.
Определение оптимального места расположения опережающего забоя при строительстве осесимметричных выработок большого поперечного сечения Текст научной статьи по специальности « Энергетика и рациональное природопользование»
Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Чан Туан Минь Туан Минь
Строительство подземных сооружений большого поперечного сечения является важной задачей во многих странах мира, в том числе и во Вьетнаме. При строительстве выработки большого поперечного сечения обычно применяют поэтапную схему раскрытия забоя. Однако исследования влияния места расположения опережающего забоя в сечении проектного тоннеля не достаточны. В статье сделана попытка определения оптимального места расположения опережающего забоя с использованием численных методов расчета.
DETERMINATION OPTIMAL LOCATION OF PILOT TUNNELS WHEN BUILDING TUNNELS BIG CROSS-CUT
Building underground constructions is one of very important problems in the field of construction in Viet Nam and in other countries over the world. When building tunnels big cross-cut we usually use excavation with stages in the surface of tunnels. However studying and determination excavated area and location of pilot tunnels are very limited. This paper introduces determination optimal location pilot tunnels base on numerical method.
Текст научной работы на тему «Определение оптимального места расположения опережающего забоя при строительстве осесимметричных выработок большого поперечного сечения»
© Чан Туан Минь, 2013
УДК 622.261; 622.831 Чан Туан Минь
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ОПЕРЕЖАЮЩЕГО ЗАБОЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ВЫРАБОТОК БОЛЬШОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ
Строительство подземных сооружений большого поперечного сечения является важной задачей во многих странах мира, в том числе и во Вьетнаме. При строительстве выработки большого поперечного сечения обычно применяют поэтапную схему раскры>тия забоя. Однако исследования влияния места расположения опережающего забоя в сечении проектного тоннеля не достаточныы В статье сделана попы>гтка определения оптимального места расположения опережающего забоя с использованием численны>гх методов расчета.
Ключевы>1е слова: напряжение, деформация, вы>1работка большого сечения, геомеханика, Phase 2.
Ш* последние годы в практике К^ подземного строительства выработок большого поперечного сечения, как правило, применяют поэтапные схемы раскрытия, что позволяет повысить скорости проходки и увеличить устойчивость породного массива вокруг выработки. Наиболее целесообразно применять эти схемы при строительстве выработок большого сечения в мягких породах. Однако выбор соответствующей схемы раскрытия забоя является сложной задачей [1, 3, 4] прежде всего потому, что надо определить число забоев и соответственно их площадь для конкретных горногеологических условий. Как известно, схема раскрытия забоя в определяющей степени влияет на напряженно-деформированное состояние пород окружающего массива и, в конечном счете, на конструкцию крепи [5, 6, 7]. В настоящее время, с развитием компьютерных технологий, для решения этих задач нашли широкое применение численные методы. Эта статья посвящена выбору
оптимального места расположения опережающего забоя при строительстве выработок большого сечения методом конечных элементов с использованием программы Phase 2.
Для решения такой задачи были приняты следующие исходные данные. Глубина заложения выработки — 50 м, диаметр проектной выработки — 5 м, размер опережающего забоя изменялся. Схема расположения опережающего забоя в проектном сечении представлена на рис. 1 и 2.
Объемный вес у = 0,026 MH/м3; прочность на растяжение страс = 0,01 МПа; сила сцепления c = 0,05 МПа; угол внутреннего трения ф = 350; модуль упругости E = 1200 МПа; коэффициент Пуассона ц = 0,25; угол расширения у = 00; угол избыточного внутреннего трения фге = 360; избыточное сцепление cre = 0,5 МПа; диаметр выработки D1 = 5 м; D2 — Диаметр опережающего забоя — менялся; коэффициент начального напряжения (горизонтальный/вертикальный) К = ст3/ст1 = 0,5;
а) При расположении опережающего забоя в центре выработки
Проектный контур выработки
б) При расположении опережающего забоя в почве выработки
в) При расположении опережающего забоя в кровле выработки
Рис. 1. Схемы расположения опережающего забоя в сечении проектной выработки
глубина заложения выработки Н = Ре^ьтаты щстетж с ж^ьюю-50 м; свойства пород — пластич- нием МКЭ приведены в рж. 3 и таб. 1, ные. 2, 3.
Рис. 2. Расчетнаят модель
Значения напряженно-деформированного состояния пород при расположении опережающего забоя в пентре
№ Б2, М Вертикальное Горизонтальное Деформапия
напряжение в кровле, напряжение в кровле, в кровле, м
1 1,0 0,71 0,04 0,00380
2 2,0 0,71 0,07 0,00380
3 3,0 0,71 0,04 0,00360
4 4,0 0,75 0,00 0,00340
5 5,0 0,71 0,04 0,00380
Значения напряженно-деформированного состояния пород при расположении опережающего в почве
№ Б2, м Вертикальное Горизонтальное Деформапия
напряжение в кровле, напряжение в кровле, в кровле, м
1 1,0 0,71 0,04 0,0038
2 2,0 0,70 0,06 0,0038
3 3,0 0,67 0,06 0,0036
4 4,0 0,68 0,04 0,0036
5 5,0 0,71 0,04 0,0038
Значения напряженно-деформированного состояния пород при расположении опережающего в кровле
№ Б2, м Вертикальное Горизонтальное Деформапия
напряжение в кровле, напряжение в кровле, в кровле, м
1 1,0 0,79 0,01 0,0036
2 2,0 0,71 0,04 0,0036
3 3,0 0,75 0,04 0,0036
4 4,0 0,75 0,04 0,0036
5 5,0 0,71 0,04 0,0038
а) Распределение вертикального напряжения в своде выработки
в) Распределение суммарной деформации в своде выработки
Рис. 3. Поля напряжений н деформаций вокруг проектной выработки при расположении опережающего забоя в почве
а) распределение вертикального напряжения
Диаметры опережающего забоя Б2, м
Опережающий забой в кровле проектной выработки
Опережающий забой в почве проектной выработки
Опережающий забой в центре проектной выработки
б) распределение горизонтального напряжения
Оопрежаюющий забой в кровле проектной выработки
Опережающий забой в почве проектной выработки
Опережающий забой в центре проектной выработки
1 2 3 4 5 6 Диаметры опережающего забоя Б2, м
в) распределение суммарной деформации в кровле проектной выработки
Диаметры опережающего забоя Э2, м
» Опережающий забой в кровле проектной выработки
Опережающий забой в почве проектной выработки
Опережающий забой в центре проектной выработки
Рис. 4. Графики распределения напряжений и деформапий при изменении места расположения опережающего забоя
На основании полученных результатов построены графики зависимости напряжения и деформации от диаметров опережающего забоя (см. рис. 4).
Схема раскрытия забоя при проходке осе симметричных выработок большой площади поперечного сечения оказывает существенное вли-яя-ние на напряженно-деформированное состояние пород вмещающего массива, причем поэтапная схема раскрытия забоя всегда приводит к уменьшению напряженно-деформированного состояния пород по сравнению с проходкой на полный профиль.
Если продольная ось опережающего забоя совпадает с продольной осью проектного сечения выработки, напряженно-деформированное состояние пород вокруг проектного контура будет минимальным (см. рис. 4).
Если опережающий забой расположен в почве проектной выработки, то диаметр опережающего забоя для заданных исходных условий следует принимать равным Э2 = 3м (Э2/01 = 3/5 = 0,6). В тоже время, если опережающий забой расположен в кровле, то оптимальный диаметр опережающего забоя равен 2 м и Э2/01 = 2/5 = 0,4.
1. Панкратенко А.Н. Обоснование и разработка параметров ресурсосберегающих технологий строительства подземных выработок большого поперечного сечения, диссертация д.т.н. — М., 2002.
2. Картозия Б.А., Федунец Б.И., Шуплик М.И., Малышев Ю.Н., Смирнов В.И, Лер-нер В.Г., Рахманинов Ю.П., Корчак А.В., Филимонов Б.А., Резуненко В.И., Левицкий
A.М. Шахтное и подземное строительство, Том 1, издательство академии горнык наук, М., 2001.
3. КартозияБ.А., ФедунецБ.И., Шуплик М.И, Малышев Ю.Н, Смирнов ВН., Лер-нер В.Г., Рахманинов Ю.П., Руконосов
B.И, Панкратенко А.Н., Куликова Е.Ю.
Шахтное и подземное строительство, Том 2, издательство академии горных наук, Москва 2001.
4. Абрамчук В.П., Власов С.Н., Мостков В.М. Подземные сооружения, Недра, Москва — 2005. — С. 464.
5. Мостков В.М. Строительство подземных сооружений большого сечения, Москва — 1963. — С. 307.
6. Картозия Б. А. Основы освоения подземного пространства иллюстрационное приложение к конспекту лекций. — МГГУ, 2006 — 2008.
7. Корчак А.В. Методология проектирования строительства подземных сооружений. — М., 2001. — С. 414. К2Е