СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ТОННЕЛЕЙ ПРИ ЗАВАЛАХ С ОТРЫВОМ И ГЛУХИХ ЗАВАЛАХ

Способы восстановления разрушенных участков тоннелей весьма разнообразны и зависят от конструкции тоннеля, характера его раз­рушения, вида восстановления и других конкретных условий. Опре­деляющим условием является характер разрушения тоннеля. Это условие позволяет разграничить восстановительные работы на три группы:

работы по ликвидации местных повреждений и разрушений тон­нелей;

работы на участках завалов с отрывом и работы на участках с пол­ным или неполным глухим завалом.

Поскольку начавшееся разрушение тоннеля и образование зава­лов в нем могут развиваться во времени, необходимо восстановитель­ные работы провести в кратчайшие сроки высокими темпами. Все работы следует производить со строгим соблюдением правил охраны труда, снижением их трудоемкости, применением комплексной меха­низации работ и в первую очередь наиболее тяжелых и трудоемких (погрузка и транспортировка породы и др.).

Поскольку работы по восстановлению тоннеля ведут в нарушенной, среде, сохранение равновесия которой является обязательным, то от­ставание постановки крепи от забоя должно быть минимальным и до­пустимо лишь при проходке отдельных элементов выработок малого се­чения, например штолен. Наличие в завалах обломков породы и клад­ки обычно не позволяет применить забивную крепь и часто прихо­дится устанавливать закладную крепь.

Если в ядре завала находятся крупные обломки породы и кладки, а также поврежденное оборудование, то при разработке завала и по­становке временной крепи их оставляют в ядре завала. Временные об­делки, состоящие из отдельных элементов, возводят либо целиком по> всему контуру (в случае проходки завала на временных крепях), либо по частям (в этом случае целесообразно использовать способность, отдельных элементов включаться в работу по мере их установки).

При повреждении обделки тоннеля, пройденного в толще водо­насыщенных пород и выносе в тоннель большого количества этого- грунта, этот участок тоннеля восстанавливают специальными спосо­бами (например, с применением сжатого воздуха или методом замо­раживания грунтов).

Иногда на участках тоннеля, смежных с разрушенными участками, обделка не получает значительных повреждений, но в ней появляется много опасных трещин, выколов, недопустимых деформаций, местных повреждений и разрушений.

Работы по ликвидации местных повреждений и разрушений. .Мест­ные повреждения и разрушения тоннеля могут возникнуть и самосто­ятельно, вне связи с большими разрушениями тоннеля. В этих случаях, обделки усиливают с применением деревянных или металлических кружал, обычно из старогодных рельсов. Кружала устанавливают либо> вплотную к внутренней поверхности обделки с тщательной их заклин- кой, либо по габаритным требованиям в специально вырубленные в обделке штрабы.

Если выколов и угрозы выпадания отдельных камней обделки нет, то кружала можно устанавливать без опалубки, при наличии выколов за кружалами делают сплошную затяжку из досок. Для усиления об­делки в этих случаях можно рекомендовать нанесение на обделку, уси­ленную металлическими кружалами, набрызг-бетона, иногда в соче­тании с анкерами и металлической сеткой.

В случае образования местных разрушений в виде вывалов кладки обделки и кусков породы бреши закрывают с помощью дощатых затя­жек, а пустоты за затяжкой тщательно забучивают и возводят в таких местах усиленную обделку (рис. 113).

Работы по восстановлению отдельных разрушенных участков тон- иелей при завалах с отрывом. Такие работы выполняют различными способами, которые можно разделить на две группы:

1) способы, в которых работы ведут без закрепления или с после­дующим закреплением свода вывала;

2) способы с первоначальным закреплением свода вывала.

Выбор способа зависит от состояния горных пород в образовав­шемся естественном своде вывала, от его устойчивости и степени ста­билизации.

Способы восстановления тоннелей первой группы при нахождении свода вывала в завалах с отрывом в со­стоянии устойчивой и даже временной стабилизации не предусматри-

Рис. 113. Ликвидация большого вывала кладки и породы в своде тоннеля: J — сварные кружала из рельсов; 2 — дощатая затяжка; 3 — забутовка вывала породой и де­ревом; 4 — рельсовые кружала, установленные для усиления обделки на смежных с выва­лом участках тоннеля

вают первоначальную закладку или закрепление вывала. Обделку тоннеля возводят по мере расчистки завала. Состояние свода вывала определяют путем остукивания, а в некоторых случаях путем за­бивки в трещины кровли узких клиньев. При нанесении ударов ку­валдой по кровле ощущаемое рукой дрожание или глухой звук, а так­же выпадание из трещин клиньев свидетельствуют о неустойчивости свода вывала.

После установления устойчивости свода вывала приступают к вы­полнению восстановительных работ одним из следующих методов.

Расчистка завала без защитных приспо­соблений. При разрушении тоннеля в крепких породах в слу­чае устойчивой стабилизации естественного свода вывала при вре­менном восстановлении обделку не устраивают и завал расчищают без защитных приспособлений. Перед расчисткой завала делают тщатель­ную оборку свода вывала. Для более надежной эксплуатации тоннеля иногда поверхность вывала закрепляют торкретом или набрызг- бетоном.

Надвижка заранее смонтированной вре­менной обделки. Такую обделку надвигают по мере расчист­ки завала на разрушенном участке тоннеля. Установленную времен­ную обделку в виде галереи усиливают связями и затяжками, а затем засыпают грунтом.

Как показал опыт, рамная конструкция обделки оказывается более жесткой, чем обделка, образованная из кружал. При расчистке зава­ла непосредственно перед надвигаемой конструкцией желательно в головной ее части укрепить навесной защитный козырек, который будет защищать работающих в забое людей от падения мелких кус­ков породы.

Работа под защитой подвижных прикры- т и й, перемещаемых по мере разработки завала. Такое ведение ра­бот целесообразно в тех случаях, когда возможны падения неболь­ших кусков породы. Защитные прикрытия выполняют из различных материалов и делают небольшой длины и ширины. В хвостовой части

Рис. 114. Восстановление участка под защитой подвижного прикрытия: / — рамы временного крепления; 2 — засыпка; 3 — защитный козырек; 4 — обрушен­ная порода

Рис. 115. Схема подвижного шатра (в рабочем состоянии): / — породопогрузочная машина: 2 — вагонетка; 3 — временная деревянная крепь по метал­лическим аркам; 4— сохранившаяся обделка; 5 — закладка вывала; 6 — крепление вывала;. 7 — хвостовая подъемная часть шатра; 8—головной козырек

прикрытие опирается на установленные рамы обделки, а в головной части—на завал (рис. 114). Перемещают защитное прикрытие на салазках с помощью лебедки.

Работы с помощью подвижного шатра. Та­кие работы ведут при расчистке завалов большого объема, требующих применения высокопроизводительного оборудования и машин, обес­печивающих высокие темпы и безопасность работ. Подвижной шатер представляет собой комплексный агрегат в виде подвижного (на спе­циальных тележках) защитного устройства, оборудованного механи­зированными средствами для производства расчистки завала, монта­жа обделки, закладки и крепления вывала.

Подвижной металлический шатер рамной конструкции (рис. 115) имеет головной козырек для прикрытия работ по расчистке завала и хвостовую подъемную часть для защиты при сооружении обделки и закладке. Перекрытие шатра выполнено из двойной листовой об­шивки по каркасу из прокатных балок с постановкой в опорных узлах амортизаторов пружинного типа.

Наличие в хвостовой части шатра телескопических стоек позволяет пропускать шатер с помощью лебедок в опущенном состоянии в пре­делах неразрушенных участков однопутных тоннелей, а при подня­том его положении вести работы по восстановлению тоннеля на пол­ный профиль однопутной или двухпутной тоннельной выработки и закладке вывала.

Применение скрепера и породопогрузочных машин в забое позво­ляет достичь высокой производительности расчистки завала, а уста­новленные на шатре лебедки и блоки обеспечивают монтаж временной обделки тоннеля. Вывал закладывают дробленым за пределами тон­неля материалом с применением специальной закладочной машины.

Способы второй группы применяют при нахождении свода вывала в состоянии неустойчивой стабилизации, требующей
предварительного его закрепления. Вывал закрепляют с учетом ин­женерно-геологических условий и характера дальнейшей эксплуата­ции тоннеля. Иногда эти работы ведут параллельно с расчисткой, с применением временных конструкций, уменьшающих объем закла­дочных работ или совсем их исключающих.

К числу таких способов может быть отнесен способ работ с приме­нением защитного шатра. В этом способе для закрепления вывалов применяют временные конструкции шатрового типа (рис. 116). Такую конструкцию можно применять и на входных разрушенных участках тоннеля при устройстве защитных галерей.

При более крупных вывалах применяют более сложные одноярус­ные и двухъярусные конструкции (рис. 117). Работы по закреплению вывала начинают с тщательного обследования состояния свода вы­вала, оборки нависающих кусков породы и выравнивания верха зава­ла. Затем разрабатывают траншеи, в которых укладывают продоль­ные опорные лежни шатра и последовательно возводят конструкцию по ярусам. Высоту отдельных ярусов принимают от 2,5 до 5,5 м.

Вывалы большого объема требуют возведения шатра более слож­ной многоярусной конструкции.

В таких случаях часто применяют многоярусные деревянные конструкции (рис. 118), опирающиеся непосредственно на рамы пер­вого нижнего яруса. Опорные рамные конструкции возводят под за­щитой уже возведенного шатра с последующим перекреплением и пе­редачей на них всей нагрузки от шатра. Поскольку опорные лежни в таких случаях являются основными элементами конструкции шатра, то их сечения делают наиболее мощным. Например, такие лежни де­лают составными из трех бревен диаметром по 25 см, двутавра № 33а, двух швеллеров № 22а, скрепленных болтами.

Во всех конструкциях шатров отдельные фермы ярусов ставят на расстоянии 1,0—1,5 м одну от другой.

Помимо рассмотренных выше деревянных конструкций шатров, могут быть применены и другие конструкции.

Рис. 116. Защитный шатер на восста­новленном входном участке

Из-числа других способов крепления купола вывала может быть назван способ защитных козырьков. Защитные ко­зырьки предназначаются для прикрытия рабочих мест от возмож­ных местных обрушений породы. Во время производства работ этим способом многоярусные крепления вывала выполняют по мере разра­ботки завала снизу вверх уступа­ми со смещениями каждого после­дующего яруса назад по мере про­движения забоя. На каждом ярусе креплений по насадкам рам укла­дывают подвижной защитный нас­тил-козырек. Наиболее надежны инвентарные металлические защит­ные козырьки (рис. 119), состоящие из продольных прокатных балок

Рис. 117. Конструкция двухъярусного деревянного шатра, опираю­щегося продольными лежнями на завал

с деревянным перекрытием и породной подушкой на них. Расчищают завал породопогрузочными машинами. Зещитные козырьки переме­щают лебедками или реечными домкратами.

Восстановительные работы на участках с полным и неполным глухим завалами. Такие работы осуществляют преимущественно различными тоннельными способами: методом разработки завала на полное или ограниченнее сечение Еыработки, методом опертого свода и методом опорного ядра. Однако эти методы при Ессстановлении тон­нелей существенно отличаются от методов, применяемых при соору­жении новых тоннелей. Возведение Еременной обделки происходит в нарушенной среде глухого завала сложного состава. Тоннельную выработку в завале нельзя оставлять незакрепленной на длительный срок (некоторое отставание крепления выработки допустимо лишь при проходке штольни). Из-за наличия в завале крупных обломков породы и кладки при восстановительных работах неприменима за­бивная крепь, а может быть применена только закладная крепь. При восстановлении разрушенного участка тоннеля и возведении обделки в зоне завала обычно перед началом работ картина разрушения недо­статочно ясна.

Обычно при восстановлении тоннельную выработку раскрывают таким способом, который позеолил бы вносить в порядок производства

работ необходимые изменения в соответствии с выявляющимся ха­рактером действительного разрушения тоннеля. Наиболее целесооб­разно разработку профиля тоннельной выработки в завале начинать сверху. Временную обделку можно возводить по всему контуру выра­ботки или по частям по мере ее раскрытия. Если разработку профиля Рис. 118. Конструкция многоярусного шатра для закрепления вывала в двухпутном тоннеле

выполняют с применением вре­менной крепи, то возводить об­делку целесообразно одновремен­но по всему контуру выработки, а при использовании способности •отдельных элементов включать­ся в работу по мере раскрытия тоннельной выработки можно применить и последовательную схему монтажа этих элементов.

Временные восстановитель­ные работы следует осуществ­лять с учетом необходимости за­мены в дальнейшем временной обделки на постоянную при ка­питальном восстановлении без перерыва движения поездов.

Исходя их этих соображений в однопутных тоннелях разработ­ку завалов следует вести по профилю полной тоннельной выработки, контур которой совпадает с наружным очертанием новой обделки, в этом случае капитальное восстановление сведется только к возведению постоянной обделки и не потребует производства горных работ. В двух­путных тоннелях разработку завала и временную обделку следует осуществлять по ограниченной тоннельной выработке. Хотя в этом случае последующие капитальные работы потребуют выполнения боль­шого объема работ по дальнейшему раскрытию профиля для возведе­ния двухпутной обделки, зазоры между профилем временной и по­стоянной обделки позволяют вести работы без особого стеснения.

Восстановление однопутных тоннелей начинают с расчистки зава­лов и закрепления лобовых откосов с начала уступами высотой до 1,5 м, а затем переходят к креплению забоя в виде одной вертикаль­ной плоскости. Примыкающая к завалу поврежденная обделка долж­на быть усилена предохранительными кружалами.

Работы по возведению временной обделки в зоне завала начинают с проходки верхней штольни. Уровень подошвы штольни должен рас­полагаться в плоскости верхнего уступа. В процессе проходки верх­ней штольни уточняют картину разрушения тоннеля, устанавливают характер и состояние повреждения обделки и состояние завала, а в ко­нечном итоге, определяют метод работы по восстановлению тоннеля.

После проходки верхней штольни на длину 6—8 м в ней устанав­ливают подхваты (унтерцуги) и расширяют профиль на малую калот- ту. Если на этом участке завала разрушен один свод, то профиль ка­лотты закрепляют металлическими кружалами (рис. 120) и разбирают завал уступами.

Рис. 119. Инвентарные защитные метал­лические козырьки

В случае разрушения всей обделки после разработки профиля выработки на малую калотту продолжают расширение на большую калотту с последующей разработкой профиля для стен в траншеях, бока которых раскрепляют лонгаринами (рис. 121, а). Работы закан-

Рис. 120. Начальная стадия восстановления однопутного тоннеля: 1 — предохранительные «ружала; 2 — несущие металлические кружала; 3 — за­вал; 4 — марчеваны (затяжка); 5 — прогоны; 6 — распорка

чивают установкой типовых металлических кружал по наружному контуру выработки, после чего разрабатывают ядро завала и восста­навливают верхнее строение пути.

Если в завале обнаружено громоздкое оборудование или подвиж­ной состав, то после раскрытия профиля на малую калотту продолжа­ют расширение профиля путем разработки с обеих сторон колодцев (рис. 121, б), в которых затем устанавливают металлические кружала. Заканчивают работы расчисткой ядра завала, извлечением из него заваленных элементов оборудования и восстановлением верхнего строения пути.

Восстановление двухпутных тоннелей производят теми метода­ми, что и восстановление однопутных тоннелей. Разница заключается лишь в том, что в двухпутных тоннелях завал разрабатывают по профи-

Рис. 121. Разработка профиля тоннеля при разрушении всей обделки: а — без оборудования в завале; б — при наличии оборудования в за­вале; 1 — прокладки; 2 — штендеры; 3 — металлическое кружало

лю однопутной ограниченной, а не полной тоннельной вы­работки. Временную однопут­ную выработку в толще зава­ла двухпутного тоннеля ре­комендуется, как правило, располагать по оси тоннеля. В этом случае создаются бо­лее благоприятные условия для возведения капитальной •обделки двухпутного тоннеля.

Работы по расчистке за­вала ведут путем последо­вательной проходки верхней штольни, раскрытия профи­ля на малую, а затем на большую калотту, из которой проходят боковые траншеи. Временное восстановление двухпутного тоннеля заканчивают закреплением про­филя металлическими кружалами и устройством путей. Если в завале находятся элементы громоздкого оборудования, то после раскрытия профиля на малую калотту необходимо разработать боковые колодцы и в них установить металлические кружала (рис. 122). Расчисткой завала и извлечением из него оборудования заканчивают восстанови­тельные работы. В этом случае более целесообразно ось возведенной крепи размещать не по оси двухпутного тоннеля, а смещать ее в сто­рону заваленного оборудования.

В практике восстановления глухих завалов могут быть применены и другие методы в соответствии с конкретными условиями разруше­ния тоннеля и возможностями его восстановления.

Глава XI

КАПИТАЛЬНОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТОННЕЛЕЙ