Строительство вертикальных стволов

Строительство вертикальных стволов

Одним из первых этапов строительства некоторых подземных сооружений является возведение вертикальных стволов. Это канализационные и коммуникационные коллекторы, рабочие и вентиляционные шахты метрополитена, рабочие стволы при добыче полезных ископаемых. Вертикальная проходка не менее трудоемка, чем строительство горизонтальных выработок, а в ряде случаев и значительно сложнее. На сегодняшний день существует несколько основных способов разработки породы в вертикальных шахтах, но инженеры не оставляют попыток создать новые технологии, повышающие производительность и безопасность выполнения работ.

Главной особенностью строительства вертикальных стволов является ограниченное пространство (от 6 до 10 метров в диаметре) и значительная глубина (до 3,5 км). Небольшой диаметр означает, что на участке работ может располагаться только бригада проходчиков или некрупная проходческая машина. По мере углубления ствола появляется проблема быстрой и эффективной выдачи разработанной породы, которая обычно грузится в бадьи объемом 1-2 кубометра.

Наиболее распространенным методом строительства вертикальных стволов является буровзрывной способ, который в основном используется в горнодобывающей промышленности. Однако он малоприменим в городских условиях, где существует риск повреждения коммуникаций и домов от сейсмического воздействия. Решением этой проблемы могут стать стволопроходческие механизмы с рабочим органом типа фреза. Машина выполняет разработку породы, самостоятельно ее извлекает и устанавливает крепь. Присутствие людей необходимо только при монтаже и демонтаже механизма, в остальном механизм работает в автоматическом режиме. Главным недостатком такого способа является высокая стоимость данного механизма и ограничения по крепости разрабатываемых пород.

В городской среде наиболее распространенным способом строительства вертикальных стволов остается ручной труд и применение строительных машин с гидромолотами. При проходке с использованием рабочих с отбойными молотками мы сталкиваемся с низкой скоростью разработки и погрузки породы, что приводит к постепенному отказу строителей от этого метода. Скорость возрастет, если установить в ствол мини-экскаватор, но при наличии породы с коэффициентом крепости выше 4f по Протодьяконову, этих машин не хватает, а более мощные агрегаты установить не позволяет диаметр ствола и размер отверстия в полоке.

Эффективным решением в этом случае является технология Brokk, которая используется в подземном строительстве уже более 30 лет. Дистанционно управляемый робот выполняет разработку породы, отгружает ее в бадью, захватом монтирует тюбинги, бурит шпуры и отверстия под анкера, выполняет набрызг торкрет-бетона. Модельный ряд из восьми машин позволяет подобрать технику необходимых габаритов под любой диаметр ствола, а наличие электрического двигателя делает ее безопасной для работающих рядом специалистов.

Однако главным преимуществом технологии Brokk остается высокая скорость разработки породы с коэффициентом крепости до 9f по Протодьяконову. За счет мощной гидравлической системы робот развивает такую производительность, которая недоступна ни одному мини-экскаватору со сходными массо-габаритными характеристиками. Для примера, при строительстве вертикальных стволов Главного канализационного коллектора Санкт-Петербурга робот Brokk 300 за 12-часовую рабочую смену разрабатывал и отгружал в бадью около 40 м3 кембрийской глины в твердом теле.

Учитывая такую производительность, сегодня в Москве и Петербурге при строительстве вертикальных стволов в подавляющем большинстве случаев используется исключительно техника Brokk, позволяя строителям существенно сократить сроки и затраты на проходку.

Примеры выполненных работ:

– объект в г. Сочи в рамках программы подготовки к XXII Олимпийским играм

wordpress