Технология строительства выработок большого поперечного сечения

московский 

ГОСЗДРРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Председатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 

Зам. 
председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 

Члены 
редсовета 

И.В. 
ДЕМЕНТЬЕВ 

A. П. 
ДМИТРИЕВ 

Б.А. 
КАРТОЗИЯ 

В.В. 
КУРЕХИН 

М.В. 
КУРЛЕНЯ 

В.И. 
ОСИПОВ 

Э.М. 
СОКОЛОВ 

К.Н. 
ТРУБЕЦКОЙ 

В.В. 
ХРОНИН 

B. А. 
ЧАНТУРИЯ 

ЕЖ 
ШЕМЯКИН 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

ректор 
МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

директор 
Издательства 
МГГУ 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

академик 
МАН 
ВШ 

академик 
РАН 

профессор 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

МГГУ 
А.Н. Панкратенко 

ТЕХНОЛОГИЯ 
СТРОИТЕЛЬСТВА 
ВЫРАБОТОК 
БОЛЬШОГО 
ПООЕРЕЧНОГО 
СЕЧЕНИЯ 

А 

MICIBA 

ИЗДАТЕЛЬСТВО московского 
ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

2 • I 2 

УДК 622.26:8 

Панкратенко А.Н. Технология строительства выработок 
большого поперечного сечения. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2002. — 
271 с : ил. —ISBN 5-7418-0241-9 

Обобщен и проанализирован передовой опыт строительства выработок 
большого поперечного сечения, сооружаемых буровзрывным способом. 

Изложен подход к выбору и обоснованию параметров технологии проходки выработок большого поперечного сечения, в частности подробно рассмотрены вопросы, связанные с раскрытием их подсводовой части. Дана 
оценка влияния схемы раскрытия забоя на напряженно-деформированное состояние пород вокруг контура большепролетной выработки. Приведены рекомендации по расчету основных параметров паспорта буровзрывных работ. 

Значительная часть книги посвящена исследованию расчета основных 
параметров проходческого цикла и определению скорости проходки большепролетных выработок в зависимости от типа используемого проходческого 
оборудования и геометрических параметров их поперечного сечения, сооружаемых способом бокового уступа в сочетании с принципом многозабойного 
обслуживания. 

Для широкого круга специалистов, занятых исследованием, проектированием и строительством подземных сооружений такого типа. Может быть 
полезна преподавателям и студентам технических вузов, обучающимся по 
специальностям «Строительство подземных сооружений и шахт», «Мосты и 
тоннели» и др. 

Табл. 47, ил. 81, список лит. — 50 назв. 

УДК 622.26:8 

ISBN 5-7418-0241-9 
© А.Н. Панкратенко, 2002 
© Издательство МГГУ, 2002 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Эффективность развития экономики любой страны в 
большой степени определяется приростом ее энергетического потенциала, поскольку он в значительной мере предопределяет рост национального дохода. 

Среди энергетических ресурсов особое место занимает 
объем вырабатываемой 
электроэнергии. Уже сегодня 
в 
России производится порядка 850 млрд кВт-ч электроэнергии. К 2010 г. общее производство электроэнергии в Российской Федерации должно достигнуть 1100—1150 млрд 
кВт-ч, причем предполагается, что в основном 
прирост 
электроэнергии будет происходить за счет гидро- и атомных электростанций. Это обусловлено прежде всего резким 
ограничением использования газа как энергетического топлива, ростом цен на первичные энергоносители, изменением отношения общественного мнения к оценке экологических проблем и, наконец, изменением представления о 
капиталоемкости ГЭС и альтернативных источников. 

Важным аргументом в пользу строительства ГЭС является тот факт, что рост цен на энергию тепловых станций 
до 2015 г. составит от 0,67 до 3,84 центов/кВт-ч, в то время 
как стоимость электроэнергии ГЭС не превысит 0,2—0,3 
центов/кВт ч, а удельные капитальные вложения на 1 кВт-ч 
установленной мощности при строительстве новых ГЭС и 
ТЭС будут выравниваться. 

Что касается проблемы сохранения природной среды, 
то она может быть решена, как показывает имеющийся 
мировой опыт, путем строительства ГЭС с подземной деривацией и размещением энергетического и силового оборудования под землей. 

5 

Из большинства ГЭС, сооружение которых можно было бы осуществить в ближайшие 20 лет, порядка 15 имеют 
в своем составе подземную деривацию общей длиной около 
400 км, при этом объем бетонных работ составляет порядка 7,5 млн м

3. 

Характерной особенностью подземных комплексов действующих и строящихся ГЭС является то, что доля выработок 
с площадью поперечного сечения больше 30 м

2 составляет порядка 53 % от общей протяженности всех выработок, на долю 
выработок с площадью поперечного сечения больше 60 м

2 

приходится 31 %, что соответствует примерно 60 км, причем 
выработки с пролетом больше 8,5 м составляют порядка 51 % 
от протяженности всех выработок. 

Другим источником восполнения электроэнергии и сохранения энергетического потенциала страны является использование ядерной энергии. «Программа развития атомной энергетики Российской Федерации на 1998—2005 гг. и 
на период до 2010 г. создает предпосылки для начала крупномасштабного развития атомной энергетики и увеличения 
доли выработки электроэнергии ядерными энергоисточниками до 20—30 % в целом по стране и до 25—40 % в ее европейской части. 

Разработанная «Концепция развития атомной энергетики в Российской Федерации на период до 2010 г.» предусматривает жесткие требования к безопасности объектов 
ядерно-топливного цикла. Одним из возможных направлений обеспечения этих требований является предложение о 
создании экологически чистых радиационно 
безопасных 
подземных атомных станций (ПАС). Габариты основных 
машинных камер ПАС зависят от размеров применяемой 
ядерной установки и их пролет, как правило, не превышает 
25 м, а по форме поперечного сечения они очень напоминают камерные выработки в подземном гидротехническом 
строительстве. 
6 

Подземное строительство широко используется во всем 
мире и для решения проблемы захоронения радиоактивных 
отходов. Согласно принятой федеральной целевой 
программе «Обращение с радиоактивными отходами и отработавшими ядерными материалами, их утилизация и захоронение на 1996—2005 гг.» для обеспечения безопасного 
захоронения радиоактивных отходов целесообразно создавать комплексы подземных горных выработок. 

Одним из вариантов подземного 
хранилища-могильника радиоактивных отходов является могильник радиоактивных отходов специализированного комбината «Радон». 
Отличительной особенностью этого комплекса подземных 
сооружений является использование в качестве помещений 
для захоронения радиоактивных отходов горных выработок. Объем подземного строительства первой очереди этого комплекса составит порядка 187 тыс. м

3 и по окончательному в а р и а н т у — 1291 тыс. м

3. 

Известно также, что хранить сегодня нефте- и газопродукты дешевле под землей. 

Также следует отметить, что во многих странах мира широко развито освоение подземного пространства крупных городов со строительством выработок с большим поперечным 
сечением. При этом под землей размещаются станции метрополитенов, подземные вокзалы, гаражи, автостоянки, спортивные залы и бассейны, предприятия торговли, кинотеатры 
и другие помещения. Например, в США в штате Миннесота 
под землей разместился университетский факультет, а в г. Цевин (Норвегия) построен подземный спортивный комплекс 
«Евик Олимпик», представляющий собой камерную выработку пролетом 62 м и высотой 25 м. 

Многие страны имеют практику размещения под землей производственных предприятий, складских 
сооружений, сооружений специального назначения (например, укрытий для самолетов, доков для подводных лодок, укрытий 
от оружия массового поражения, сложных научно-иссле
7 

довательских комплексов). Так, в С Ш А и Франции порядка 98 % общего производства осуществляется под землей. 

Из вышесказанного следует, что подземные сооружения, которые используются во многих отраслях народного 
хозяйства, имеют в своем составе большую долю выработок с большой площадью поперечного сечения. Таким образом, сооружение большепролетных камерных выработок 
является важным фактором успешного развития 
многих 
отраслей народного хозяйства страны, а следовательно, и 
повышения благосостояния народов России. 

ОСОБЕННОСТИ 
ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
И СТРОИТЕЛЬСТВА 
ВЫРАБОТОК 
БОЛЬШОГО 
ПОПЕРЕЧНОГО 
СЕЧЕНИЯ 

1.1 

ВЫРАБОТКИ БОЛЬШОГО 
ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ 
И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ 

Среди большого разнообразия горных выработок в практике подземного строительства встречаются выработки, размеры поперечного сечения которых изменяются от 60 до 1000 
м

2 и более. При этом их длина обычно составляет 200—500 м, 
а ширина изменяется от 20 до 40 м. Такие выработки принято 
называть камерами. Высота камер составляет 10—20 м, а в 
отдельных случаях достигает 70 м и более. 

В горно-добывающих отраслях, как известно, к камерам 
большого поперечного сечения относят обычно камеры дробильно-бункерных комплексов, а также некоторые выработки 
околоствольного двора, объем этих выработок, как правило, 
не превышает 10 тыс. м

3. В промышленном и энергетическом 
строительстве объем камер для размещения трансформаторных подстанций, турбинных агрегатов атомных и гидроэлектростанций, а также другого специального оборудования достигает порой 400 тыс. м

3 и более. 

Наибольшее 
распространение 
выработки 
большого 
поперечного сечения получили в настоящее время при 
строительстве гидроэлектростанций с подземной деривацией. Подземные комплексы ГЭС отличаются большим разнообразием форм и размеров поперечного сечения выработок (от 6 до 400 м

2), большим скоплением близко расположенных выработок с различной площадью 
поперечного 
сечения и длиной (особенно большепролетных выработок), 
хаотичной их ориентацией в массиве и расположением на 
разных отметках. 

Доминирующим способом разработки породы при строительстве 
подземных 
комплексов 
ГЭС с учетом 
физикомеханических свойств пород, а также геометрических разме
11