«Тоннели Берген-Хилл. Труды Американского общества гражданских инженеров, т. LXVIII, сентябрь 1910 г.»

Этот электронный текст содержит несколько символов, которые отображаются только в кодировке файлов UTF-8 (Unicode):

⅛ ⅜ ⅝ ⅞ †

Если какой-либо из этих символов отображается некорректно или если кавычки в этом абзаце выглядят как «кракозябры», возможно, ваш браузер несовместим с данной кодировкой или у вас отсутствуют необходимые шрифты. Прежде всего, убедитесь, что для параметра «набор символов» или «кодировка файла» в браузере выбрано значение Unicode (UTF-8). Возможно также, потребуется изменить шрифт браузера по умолчанию.

В данной статье упоминаются две другие работы из издания ASCE Transactions LXVIII (сентябрь 1910 г.):

№ 1150, «Продолжение тоннелей Нью-Йорка...», автор Чарльз В. Реймонд, доступно в Проекте «Гутенберг» в виде электронного текста 18229.

№ 1151, «Дивизион Северной реки», автор Чарльз М. Джейкобс, электронный текст 18548, обычно цитируемый как «статья мистера Джейкобса».

Слово «Рисунок» (Figure) используется в двух значениях. Оно относится либо к отдельным пронумерованным рисункам (1–21), либо к любой из четырех иллюстраций, составляющих каждую таблицу (Plate), которые обозначаются в форме «Рис. 2, Табл. XXI». Рисунки 1–4 всегда рассматриваются как группа.

Крупные рисунки представлены в виде миниатюр, за которыми следуют встроенные увеличенные изображения или ссылки. Если ваш браузер поддерживает карты изображений (image mapping), на некоторые из более сложных рисунков можно нажимать напрямую.

Список иллюстраций (добавлено составителем электронного издания)

АМЕРИКАНСКОЕ ОБЩЕСТВО ГРАЖДАНСКИХ ИНЖЕНЕРОВ

ОСНОВАНО В 1852 ГОДУ

ТРУДЫ

Документ № 1154

ПРОДЛЕНИЕ ТОННЕЛЕЙ НЬЮ-ЙОРКА ПЕНСИЛЬВАНСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ. ТОННЕЛЕЙ БЕРГЕН-ХИЛЛ. 1

Автор: Ф. Лавис, член Амер. о-ва гражд. инж.

Расположение. — Участок тоннелей Пенсильванской железной дороги в Нью-Йорке, расположенный к западу от реки Гудзон, обозначается как участок «K», а сами тоннели обычно называют тоннелями Берген-Хилл. Берген-Хилл представляет собой дайку трапповой породы (диабаза), образующую нижнее продолжение палисадников реки Гудзон.

Имеются два параллельных однопутных тоннеля, поперечные сечения которых показаны на Таблице VIII в статье Чарльза М. Джейкобса, члена Амер. о-ва гражд. инж. Осевая линия представляет собой прямую и почти совпадает с продолжением линии 32-й улицы в городе Нью-Йорк, ее направление — с севера на запад под углом 50° 30'. Отметка головки рельса у Уихокенского шахтного ствола (вид которого показан на рис. 2 Таблицы XXII) на западном берегу реки Гудзон составляет около 64 футов ниже среднего уровня высокой воды; у Западного портала, или со стороны Хакенсака, рельс находится примерно на 17 футов выше; уклон на всем протяжении составляет 1,3% с подъемом с востока на запад. Длина каждого тоннеля между порталами составляет 5920 футов.

Общий план и продольный профиль этих тоннелей показаны на Таблице I в статье Чарльза В. Реймонда, члена Амер. о-ва гражд. инж. На Центральном авеню был пройден шахтный ствол глубиной 212 футов. Он находится в 3620 футах от Уихокенского шахтного ствола.

Перейти к тексту

ТАБЛИЦА XXI. ТРУДЫ АМЕР. ОБЩ. ГРАЖД. ИНЖ. ТОМ LXVIII, № 1154. ЛАВИС О ТОННЕЛЯХ ПЕНСИЛЬВАНСКОЙ Ж.Д.: ТОННЕЛЕЙ БЕРГЕН-ХИЛЛ.

Рис. 1. K 94. Тоннели П.ж.д., див. С.Р., уч. K. (Тоннели Берген-Хилл.) От Хакенсакского портала, северный участок открытого способа работ и портал, вид на восток со ст. 323. 8 дек. 05 г.

Рис. 2. K 71. Тоннели П.ж.д., Сев. див., уч. K. (Тоннели Берген-Хилл.) Способ использования рейки поперечного сечения для получения сечений тоннеля. 30 авг. 06 г.

Рис. 3. K 115. Тоннели П.ж.д., Сев. див., уч. K. (Тоннели Берген-Хилл.) Уихокенский шахтный ствол, конвейер северного тоннеля, использовавшийся компаниями «Кинг, Райс и Гейни» для транспортировки и укладки бетона. 3 июня 07 г.

Рис. 4. K 116. Тоннели П.ж.д., Сев. див., уч. K. (Тоннели Берген-Хилл.) Уихокенский шахтный ствол, северный тоннель. Вид конвейера для укладки бетона с бадьей, подвешенной над бункером над лентой. Стальная опалубка на переднем плане. 4 июня 07 г.

История. — Контракт на эти работы был заключен 6 марта 1905 года со Строительной компанией Джона Шилдса; 20 января 1906 года управляющий (конкурсный управляющий) этой компании отказался от контракта, и 20 марта того же года он был перезаключен с Уильямом Брэдли, который завершил работы к 31 декабря 1908 года.

Ход выемки породы и устройства обделки в Северном тоннеле наглядно показан на диаграмме прогресса (рис. 9), в то время как для Южного тоннеля картина практически такая же.

Геология. — Начинаясь к западу от Уихокенского шахтного ствола, тоннели проходят через широкую зону разлома на протяжении почти 400 футов; этот разлом является продолжением разлома, образующего долину между обособленным массивом траппа и песчаника, известным как Кингс-Блафф и расположенным к северу от тоннелей, и основным трапповым хребтом Берген-Хилл.

Разрушенная порода разлома, состоящая из выветрелого песчаника, сланца, полевого шпата, кальцита и т. д. с включениями масс более твердого песчаника и спекшегося сланца, постепенно переходит в плотный зернистый песчаник, который на расстоянии 460 футов от шахты обладал самонесущей способностью и не требовал крепления деревянной крепью, необходимость в которой, разумеется, отпала к этой точке.

Сплошной массив песчаника в забое продолжался до пикета 274 + 60 (в 940 футах от шахты), где в забое появилась основная вышележащая масса траппа. Сплошной массив траппа по всему сечению тоннеля установился примерно на пикете 275 + 30 и продолжался в нем до самого Западного портала, где верхняя граница траппа находилась чуть ниже свода тоннеля, а выше залегал оплотненный грунт (галечник на глинистом заполнителе). Граница контакта между песчаником и вышележащим траппом была выражена очень четко, угол падения составлял приблизительно 17° 40' на северо-запад.

Песчаник и трапп относятся к триасовому периоду, причем трапп в этой местности более конкретно классифицируется как диабаз.

Характер трапповой породы существенно изменялся. В зоне контакта на пикете 275 и на протяжении примерно 200 футов к западу, что соответствует мощности около 60 футов, измеренной по нормали к линии контакта, был обнаружен очень твердый мелкозернистый трапп почти черного цвета с удельной массой 2,98 и объемным весом 186 фунтов на куб. фут. Твердость этой породы подтверждается тем фактом, что среднее время, необходимое для бурения 10-футового шпура в забое с помощью перфоратора системы «слаггер» № 34 при давлении воздуха 90 фунтов, составляло почти 10 часов. Удельный вес этой породы не так высок, как у некоторых других испытанных образцов траппа, которые бурились значительно легче. Эта порода была сильно трещиноватой, из-за чего буры сильно зажимало и заклинивало, а при отгребании лопатами от забоя по мере падения она издавала звук, очень похожий на звон разбитого стекла.

Остальная часть траппа отличалась от описанной выше через несколько изменений текстуры и цвета, обусловленных различным содержанием кварца и полевого шпата, переходя в очень крупнозернистую породу, сильно напоминающую светлый гранит, хотя и весьма твердую. Скорость бурения нормального траппа в забое составляла примерно от 20 до 25 мин. на фут по сравнению с 60 мин. на фут, указанными выше; большее содержание кварца и полевого шпата объясняет большую хрупкость и, следовательно, лучшие показатели породы по буримости. Нормальный трапп в этих тоннелях имеет удельный вес от 2,85 до 3,04 и объемный вес от 179 до 190 фунтов на куб. фут.

Температура в тоннелях в точках на расстоянии 1000 футов от порталов с обоих концов оставалась почти постоянной и составляла примерно от 50° зимой до 60° летом вплоть до момента сбойки забоев, практически не подвергаясь влиянию суточных колебаний внешней температуры. На западном конце после выполнения соединения с выработками Центрального шахтного ствола почти всегда наблюдался поток воздуха от портала к шахтному стволу с подъемом через последний. Это приводило к тому, что температура в этой части тоннеля точнее соответствовала внешней температуре; фактически колебания редко превышали 5° по шкале Фаренгейта.

Крепление. — Эти тоннели разрабатывались исключительно методом опережающей верхней ортовки (центрального верхнего уступа), почти неизменно применяемым в США. Крепление, где оно требовалось, выполнялось по обычной арочной (сегментной) форме с внешней затяжкой, как показано на нескольких фотографиях. В некоторых местах по мере продвижения работ требовалось удерживать породу, и в таких случаях в забоях использовались верхние прогоны (коромысловые балки).

Некоторая сложность возникла у Западного портала, где верхняя граница породы находилась очень близко к своду тоннеля, как показано на рис. 1 Таблицы XXI. Боковой забой проходился на уровне проектной линии пяты свода до тех пор, пока не была достигнута точка, где свод обладал самонесущей способностью, и с этой точки крепление выводилось к лицу портала.

Перейти к тексту

ТАБЛИЦА XXII. ТРУДЫ АМЕР. ОБЩ. ГРАЖД. ИНЖ. ТОМ LXVIII, № 1154. ЛАВИС О ТОННЕЛЯХ ПЕНСИЛЬВАНСКОЙ Ж.Д.: ТОННЕЛЕЙ БЕРГЕН-ХИЛЛ.

Рис. 1. K 26. Тоннели П.ж.д., Сев. див., уч. K. (Тоннели Берген-Хилл,) Уихокенский шахтный ствол. Подмостевая тележка в Южном тоннеле на ст. 267+60. 11 янв. 06 г.

Рис. 2. K 31. Тоннели П.ж.д., Сев. див., уч. K. (Тоннели Берген-Хилл) Уихокенский шахтный ствол. Надшахтное здание у (?) каркаса лифта, вид на запад. 17 окт. 06 г.

Рис. 3. — Круглые отверстия в бетонной опалубке.

Рис. 4. — Круглые отверстия в бетонной опалубке. Завершено.

Бурение. — Там, где крепление не требовалось, при бурении и разработке скальной породы применялось несколько различных методов, хотя во всех случаях проходился центральный верхний забой. Четыре диаграммы (рис. 1, 2, 3 и 4) дают типичные примеры этих методов и показывают в порядке их номеров общую тенденцию развития от небольшого забоя, удерживаемого на некотором расстоянии впереди уступа, до крупного забоя, уступ которого располагался в непосредственной близости от него. Примечания к каждой диаграмме содержат общие сведения об объемах бурения и количестве использованного взрывчатого вещества, методах взрывных работ и т. д., а на профиле хода работ (рис. 6) указаны те участки тоннелей, на которых применялся каждый из методов.

Все перфораторы, использовавшиеся на протяжении всех работ г-ном Брэдли, представляли собой перфораторы системы Рэнда модели № 34 с цилиндрами диаметром 3 5/8 дюйма, а сталь применялась под маркой «Блэк Даймонд Брэнд», восьмигранная, диаметром 1 3/8 дюйма. Она использовалась в виде стержней длиной 2, 4, 6, 8, 10 и 12 футов; к концу работ предполагалось использовать длину 14 футов, но из-за некоторой задержки с поставкой такая длина так и не была получена. Забурники длиной от 18 до 24 дюймов затачивались на калибр от 2 3/4 до 3 дюймов, который обычно сохранялся на глубине до 6 футов; затем калибр постепенно уменьшался до 1 3/4–2 1/4 дюйма на дне 12-футового шпура. Часто при обуривании шпура использовалось до трех или четырех забурников, и, как правило, после первых 6 футов на каждые 2 фута бурения требовалось две заточки. По оценкам, на каждую заточку расходовалось около 1/4 дюйма стали, причем в среднем приходилась одна заточка на каждый пробуренный фут.

Общее количество стали, израсходованное, утерянное или списанное в отход на всех работах, составило почти ровно 1 фут на каждые 10 куб. ярд. выемки, что эквивалентно 1 1/4 дюйма стали на ярд, распределившись примерно следующим образом:

Sharpening ¾ to ⅞ in.

Other losses ½ to ⅜ ”

Total 1¼ in. per cu. yd.

Использовался заточной станок «Аякс», который зарекомендовал себя очень хорошо. Резиновые и хлопчатобумажные рукава, покрытые плетеной пеньчатой оплеткой (маринелем), применялись для уступа (внутренний диаметр 3 дюйма, длина 50 футов), для перфораторов (диаметр 1 дюйм, длина 25 футов) и для паровых экскаваторов (внутренний диаметр 2 1/2 дюйма, длина 50 футов). Испытывались рукава с покрытиями из навитой пеньчатой оплетки и из плетеной пеньчатой оплетки со спиральным стальным проволочным покрытием, но они оказались неудовлетворительными из-за раскручивания пеньки и изгибания стальной оплетки.

Перейти к тексту

Рисунки 1–4 были скомпонованы идентично; Рисунок 1 является типичным. На укрупненных видах планы были повернуты в соответствии с продольным разрезом. В таблицах расхождения между «до» («to») и «-», а также форматирование элементов таблиц соответствуют оригиналу.

Adv.: Проходка (Advance) Cu. Yd.: Кубические ярды

Рис. 1.

ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ

ПРОДОЛЬНЫЙ РАЗРЕЗ

ПЛАН

Drilling Method No. 1: Small heading, 60 to 80 ft. long. Two columns used in heading, with two drills on each. Drills on sub-bench and main bench mounted on tripods.

Per Round Per Cubic Yard Per linear Foot of Tunnel

Total Depth Drilled No. of Cubic Yards Pounds of Dynamite Adv. Linear Feet Drilled Pounds of Dynamite Cu. Yd. Linear Feet Drilled Pounds of Dynamite

Heading 140-155 18-21.6 93-131 5-6 8-9 5-6 3.6 29.-32 18-22

Bench 110-120 53-60 76-97 3½-4 2 1.4-1.6 15.4 30.-31 21.5-24.6

Total 19 59.63 39.5-46.6

Per cubic yard, whole tunnel section 3 to 33 2.1-2.5

Blasting Notes: Number of Sticks

Heading: Первый круг: 6 патронов, 60%-й в каждом скважинном шпуре, разделка обычно взрывалась дважды

36 to 72

Second Round: 3 side holes each side, 5 sticks, 40% ea.

30

Third Round: Rest of side holes and dry holes, 5 sticks, 40% each

40

Stub holes, say 5 to 15

Total Sticks 111 to 157

Total Pounds 93 to 131

Подуступ:

4 расширяющих шпура; по 2–3 патрона, 40%-й в каждом

10 to 12

6 опускных шпуров; по 5–7 патронов, 40%-й в каждом

30 to 42

Bench: 6 holes; 6 to 8 sticks each, 40% 36 to 48

Taking up bottom, average, say 15

Total Sticks 91 to 117

Total Pounds 76 to 97

Рис. 2.

ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ

ПРОДОЛЬНЫЙ РАЗРЕЗ

ПЛАН

Drilling Method, No. 2: Five drills in heading, mounted on three columns; the holes marked with a cross (X) were drilled with the drills on the center column.

Per Round Per Cubic Yard Per linear Foot of Tunnel

Total Depth Drilled No. of Cubic Yards Pounds of Dynamite Adv. Linear Feet Drilled Pounds of Dynamite Cu. Yd. Linear Feet Drilled Pounds of Dynamite

Heading 190-220 35-42 134-196 6½-8 5.4-6.0 3.9-5.0 5.3 28 to 32. 20.7-26.5

Bench 110-130 55 79-106 4 2.-2.4 1.4-2.0 13.7 27.-33. 19.2-27.4

Total 19 55.-65. 39.9-53.9

Per cubic yard, whole tunnel section 2.9-3.4 2.1-2.8

Blasting Notes: Number of Sticks

Heading: Первый круг; от 2 до 3 разгрузочных шпуров, разряженных взрывом (sprung), с 4–5 патронами в каждом

8 to 15

8 cut holes, 7 sticks each (sometimes shot twice)

56 to 112

First side round, 6 holes, 6 sticks each

36

Widening and dry holes, 10 to 12, 6 sticks each

60 to 72

Total Sticks 160 to 235

Total Pounds 134 to 196

Подуступ:

8 holes, 4 to 6 sticks, each

32 to 48

Bench: 8 holes, 6 to 8 sticks, each 46 to 64

Taking up bottom, average 15

Total Sticks 95 to 127

Total Pounds 79 to 109

Рис. 3.

ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ

ПРОДОЛЬНЫЙ РАЗРЕЗ

ПЛАН

Drilling Method No. 3: Heading same as second method, but larger lift taken off bench, and lift holes drilled in bottom bench in order to get down to grade in floor. Bench kept closer to heading.

Per Round Per Cubic Yard Per linear Foot of Tunnel

Total Depth Drilled No. of Cubic Yards Pounds of Dynamite Adv. Linear Feet Drilled Pounds of Dynamite Cu. Yd. Linear Feet Drilled Pounds of Dynamite

Heading 190 to 220 35 to 42 134 to 196 6½ to 8 5.4 to 6.0 3.9 to 5.0 5.3 28 to 32 20.7 to 26.5

Bench 145 ” 190 90 to 110 118 ” 167 6½ ” 8 1.6 ” 1.9 1.3 ” 1.8 13.7 22 ” 36 17.8 ” 24.7

Total 19 50 ” 58 38.5 ” 51.2

Per cubic yard, whole tunnel section 2.6 ” 3.1 2.0 ” 2.6

Blasting Notes: Number of Sticks

Heading: Первый круг: от 2 до 3 разгрузочных шпуров, разряженных взрывом (sprung), с 4–5 патронами в каждом

8 to 15

8 cut holes, 7 sticks each (sometimes shot twice)

56 to 112

First side round, 6 holes, 6 sticks each

36

Widening and dry holes, 10 to 12 holes, 6 sticks each

60 to 72

Total Sticks 160 to 235

Total Pounds 134 to 196

Подуступ:

4 widening holes, 4 to 5 sticks each, 2 rounds

32 to 40

6 down holes, 5 to 7 sticks each, 2 rounds

60 to 84

Bench: 4 down holes, 5 to 7 sticks each

20 to 28

6 to 8 lift holes, 5 to 6 sticks each

30 to 48

Total Sticks 142 to 200

Total Pounds 118 to 167

Рис. 4.

ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ

ПРОДОЛЬНЫЙ РАЗРЕЗ

ПЛАН

Drilling Method No. 4: 8 drills on 4 columns used in heading. Bench taken off in one lift. Bottom taken up with lift holes.

Per Round Per Cubic Yard Per linear Foot of Tunnel

Total Depth Drilled No. of Cubic Yards Pounds of Dynamite Adv. Linear Feet Drilled Pounds of Dynamite Cu. Yd. Linear Feet Drilled Pounds of Dynamite

Heading 310-320 63-71 215-257 8-9 4.5-5.1 3.4-5.7 7.9 35.6-45. 26.9-45.0

Bench 190-210 89-100 107-155 8-9 1.9-2.2 1.2-1.7 11.1 21.1-24. 13.3-18.9

Total 19 56.7-69. 40.2-63.9

Per cubic yard, whole tunnel section 3.-3.6 2.1-3.4

Blasting Notes:

Все шпуры всего круга прочищаются и заряжаются до начала взрывания

Number of Sticks

First Round: 5-6 lift holes, 7 to 9 sticks each

35 to 54

First row, sub-bench, 6 holes, 6 to 8 sticks each

36 to 48

Second Round: Second row, sub-bench and widening holes, 8 to 10 holes, 6 to 8 sticks each

48 to 64

Stub holes 10 to 20

Уступ: Всего патронов

129 to 186

Total Pounds 107 to 155

Third Round: 8 cut holes, 7 sticks each, often requires 3 to 4 charges

112 to 224

Fourth Round: 8 holes, First side round, 5 to 7 sticks each

40 to 56

Fifth Round: 8 holes, Second side round, 5 to 7 sticks each

40 to 56

2 сухих шпура по 5–7 патронов в каждом

10 to 14

Sixth Round: 4 to 6 widening holes and dry holes, 6 sticks each

36 to 48

Короткие шпуры (Stub holes)

20 to 30

Забой: Всего патронов

258 to 428

Total Pounds 215 to 357

Среднее количество взрывчатого вещества, использованного на всех работах, составляло около 2,9 фунта на 1 куб. ярд. Таблицы на диаграммах (рис. 1, 2, 3 и 4) показывают, что количество, фактически израсходованное на продвижение забоя на главных рабочих фронтах, составляло около 2,5 фунта. Разница объясняется большим процентом взрывчатого вещества, расходуемого на подработку контура (trimming), пробивку сбойки между тоннелями и разработку водоотводных канав, причем последняя операция выполнялась только тогда, когда бетонная обделка была уже готова к укладке.

Было также время, на ранних этапах работ, когда, как полагают, использовалось чрезмерное количество взрывчатого вещества; в течение одного или двух месяцев расход доходил до 4 фунтов на 1 куб. ярд.

Рис. 5.

ВАГОНЕТКА ДЛЯ ПОРОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ НА УИХОКЕНСКОМ ШАХТНОМ СТВОЛЕ

В качестве динамита использовался «Форсит». Сначала применялись как 40%-й, так и 60%-й, причем 60%-й использовался обычно только для взрывания разделки в забоях; однако в течение большей части последующего периода работ 60%-й динамит применялся исключительно.

Порода, как правило, ломалась очень хорошо, и лишь относительно небольшое ее количество не могло грузиться экскаваторами без предварительного дробления шпурами по валунам (block-holing). В песчанике расход взрывчатого вещества на кубический ярд был намного больше, чем в любой трапповой породе.

При бурении Центрального шахтного ствола была выполнена центральная разделка из 6 шпуров примерно по оси восток-запад; на расширение потребовалось еще около 18 шпуров глубиной обычно около 6 футов при среднем продвижении около 4 футов за сутки (24 часа).

Рис. 6.

СЕВЕРНЫЙ ТОННЕЛЬ укрупненный вид

ЮЖНЫЙ ТОННЕЛЬ укрупненный вид

ПРОФИЛИ ПРОХОДКИ СЕВЕРНОГО И ЮЖНОГО ТОННЕЛЕЙ С ПОКАЗАНИЕМ ЕЖЕМЕСЯЧНОЙ ВЫЕМКИ

Перфораторы работали на паре до достижения глубины около 150 футов, после чего стал доступен воздух от компрессорной станции в Хакенсаке. Большую часть времени использовалось четыре перфоратора, а позднее, когда появился воздух, — шесть. Эта работа выполнялась полностью Строительной компанией Джона Шилдса, причем глубина 205 футов была пройжена за 6 месяцев (с 15 июля 1905 года по 15 января 1906 года). Для подъема и спуска людей и инструментов во время проходки ствола использовался деррик-кран, а подъемники были установлены позднее.

Перейти к тексту

ТАБЛИЦА XXIII. ТРУДЫ АМЕРИКАНСКОГО ОБЩЕСТВА ГРАЖДАНСКИХ ИНЖЕНЕРОВ ТОМ LXVIII, № 1154. ЛАВИС О ТОННЕЛЯХ ПЕНСИЛЬВАНСКОЙ Ж.Д.: ТОННЕЛЯХ БЕРГЕН-ХИЛЛ.

укрупненный вид

Данные по бурению. — В ходе работ проводились как общие, так и детальные наблюдения за бурением, результаты которых приведены в таблицах. Таблица 1 составлена на основе записей, ежедневно наносимых на график по отчетам инспекторов, как показано на Таблице XXIII и описано на стр. 113. Таблица 2 содержит некоторые данные, относящиеся к бурению в забоях.

Общие результаты этих наблюдений показывают, что среднее время, в течение которого перфораторы «фактически работали», составляло 5,2 часа за смену, и что они непосредственно «ударяли по породе» около половины этого времени, или примерно 2,5 часа за смену. Средняя глубина бурения в час за время «фактической работы» перфораторов составляла 2,66 фута.

«Фактическое рабочее время», как отмечено выше, охватывает период от момента первой установки перфораторов в забое после взрыва до их снятия для следующего взрыва; оно не включает время, затрачиваемое на установку или снятие, что в среднем составляет, вероятно, еще около 30 минут за смену. Считается, что этот показатель также очень близок к показателям перфораторов, работающих на уступе, хотя прямых наблюдений для его определения не проводилось из-за нерегулярности их работы.

Фактическое время работы перфораторов за 736 смен (7 360 часов), охваченных Таблицей 1, составило 3 826 часов, или 5,2 часа за смену. Средняя глубина бурения на ярд, приведенная в последнем столбце Таблицы 1, довольно хорошо согласуется с данными на диаграммах (рис. 1, 2, 3 и 4).

Таблица 2 составлена на основе подробных хронометрированных наблюдений за индивидуальным бурением опускных шпуров на уступе в течение периодов по 7 или 8 часов каждый в январе 1907 года. Работа в то время находилась в во всех пунктах в довольно нормальном состоянии.

Цифры в третьем столбце Таблицы 2 включают время, необходимое для перехода от одного шпура к другому, если таковой имел место во время наблюдения, время, необходимое для смены буров (коронок), смазки перфораторов и т. д., а также все задержки любого рода. Велся тщательный учет задержек, и было признано, что из 93 часов 48 минут, указанных в Таблице 2, ненужные задержки составили 5 часов 7 минут, или около 5,5 процентов.

ТАБЛИЦА 1.

Смены: Количество смен, охваченных наблюдениями.

Часы: Среднее количество часов работы за смену.

Д/Час: Средняя глубина бурения в час на один перфоратор

Д/Ярд: Средняя глубина бурения на один ярд.

Хак.: Хакенсак

Уих.: Уихокен

ЦШ: Центральный шахтный ствол

Method. Date. Shifts Place. Hours D/Hr D/Yd

№ 1 — 4-перфораторные

Aug. ’06 44 Hack., N. 5.69 2.78 10.1

Sept. ’06 38 ” N. 5.80 3.77 11.1

Aug. ’06 43 ” S. 5.60 2.89 9.1

Sept. ’06 36 ” S. 6.18 2.65 8.7

Jan. ’07 16 CS E. N. 5.99 2.99 8.2

Jan. ’07 20 ” S. 6.05 2.9 7.1

Apr. ’07 48 CS W. N. 4.92 3.3 6.7

Apr. ’07 48 ” S. 5.00 3.2 7.7

№№ 2 и 3 — 5-перфораторные

Dec. ’06 54 Whk., N. 4.95 2.16 4.52

Dec. ’06 54 ” S. 5.23 2.14 4.54

Dec. ’06 52 Hack., N. 5.03 2.2 5.77

Dec. ’06 54 ” S. 5.90 1.82 5.67

№ 4 — 7-перфораторная

June ’07 56 Whk., N. 4.77 2.55 4.23

June ’07 58 ” S. 4.82 2.26 3.88

8-перфораторные

May ’07 60 Hack., N. 4.67 2.44 5.00

May ’07 60 ” S. 4.54 2.57 4.80

ТАБЛИЦА 2.

Date. Place. Total working time. Number of

feet drilled.

Hours. Minutes.

Jan. 14th, 1907 Weehawken N. 8 0 15

” 15th, 1907 ” N. 7 32 12

” N. 7 22 14

” 12th, 1907 ” S. 8 0 20

” S. 8 0 11

” S. 8 0 10

” 11th, 1907 Hackensack N. 8 0 13

” 17th, 1907 ” N. 7 10 10

” N. 7 5 11

” N. 7 10 10

” 16th, 1907 ” S. 4 20 10

” S. 6 9 10

” S. 7 ... 8

Totals.

93 48 154

В среднем: 36,6 мин. на 1 пробуренный фут, или 1,64 фута бурения в час.

В качестве проверки средних показателей, полученных из различных источников, была составлена следующая смета стоимости бурения на один кубический ярд на основе этих средних показателей для сравнения с фактической средней стоимостью по всему комплексу работ. Данные по стоимости показывают, что она составляет около $2,25 за ярд (без учета энергии для работы перфораторов), что почти точно соответствует результатам следующих расчетов для теоретических средних условий, хотя никаких усилий для достижения столь близкого соответствия не предпринималось.

Сметная стоимость в расчете на один перфоратор в день.

Бурильщик

1 at $3.50 per day, $3.50

Подсобный рабочий (помощник бурильщика)

1 ” 2.00 ” ” 2.00

Разносчик инструмента (ниппер)

1/5 ” 1.75 ” ” 0.35

Забойный десятник (бригадир забоя)

1/12 ” 5.00 ” ” 0.42

Старший десятник (учасковый мастер)

1/50 ” 7.50 ” ” 0.15

Кузнец

1/12 ” 4.00 ” ” 0.34

Подручный кузнеца

1/12 ” 2.00 ” ” 0.16

Механик (слесарь)

1/12 ” 3.00 ” ” 0.25

Помощник механика

1/24 ” 1.75 ” ” 0.07

Монтажник трубопроводов и помощник

1/50 ” 5.00 ” ” 0.10

Машинное масло, обтирочный материал, кузнечный уголь и т. д.

0.24

Drill steel, 6 in. per shift

0.20

$7.78

Среднее количество футов бурения на один кубический ярд

3 to 3.5

Количество футов бурения на один перфоратор за смену

10.5 to 12

Количество ярдов на один перфоратор за смену

3.5±

Стоимость бурения на один ярд, $7,78/3,5

$2.22±

Во всех вышеприведенных таблицах и расчетах использовались объемы, подлежавшие оплате. Однако фактически вынутый объем оказался на 10% больше оплаченного и на 28% больше того объема, который подрядчик по условиям контракта обязан был вынуть.

Технические условия требовали, чтобы выемка производилась полностью за пределами проектного контура (neat line), как показано на Таблице VIII в статье г-на Джейкобса, но не обязательно далеко за его пределами, однако подрядчику оплачивалась выемка скального грунта до линии стандартного сечения, которая на сторонах и сверху на 1 фут больше, а по низу на 6 дюймов глубже проектного контура.

Значительная часть избыточного объема образовалась из-за обрушения породы со стороны разделительной стенки (core-wall), когда один рабочий фронт отставал от другого. Взрывные работы на отстающем забое обычно расшатывали больше или меньше породы со стороны разделительной стенки опережающего тоннеля, причем в одном или двух случаях пробивали ее насквозь, как показано на рис. 2 Таблицы XXVI; образовавшееся в этом случае отверстие в разделительной стенке было использовано для устройства в нем камеры хранения.

В Таблице 3 приведены некоторые статистические данные по бурению в Симплонском тоннеле в сравнении с бурением на данном объекте; показатели для Симплонского тоннеля взяты из докладов, заслушанных в Институте гражданских инженеров Великобритании.

ТАБЛИЦА 3.

Bergen Hill. Simplon.

Перфораторы установлены в забое, процент от общего затраченного времени

50% 60%

Фактическое бурение породы, процент от общего затраченного времени

25% 50%

Среднее продвижение за один цикл (атаку)

8.5 ft. 3.8 ft.

Среднее время на каждую атаку

36 hours. 5 hours.

Среднее продвижение за сутки (24 часа)

5 ft. 18 ft.†

Глубина шпуров

10 ft. 4.6 ft.

Диаметр шпуров

2¾ in. 2¾ in.

Линейных футов бурения в час на один перфоратор

2.7 7.0

Линейных футов бурения на один кубический ярд

5.0 6.0

Фунтов динамита на один кубический ярд

3.4 to 5.7 8½

Средняя глубина бурения с одной заточкой

12 in. 6½ in.

Общее количество рабочих в сутки (24 часа)*

450 3,300

* На тоннелях Берген-Хилл для двух полных рабочих фронтов со стороны Хакенсака, на расстоянии около 3 000 футов от портала (март 1908 г.). На Симплоне — два полных фронта и два забоя на расстоянии около 5 000 футов от портала (январь 1900 г.). В обоих случаях учтены как обделка, так и выемка. Обделка тоннелей Берген-Хилл продвигалась примерно в два раза быстрее выемки; можно заключить, что на Симплоне она продвигалась примерно с той же скоростью, что и выемка.

† У итальянского портала, в антигорском гнейсе, который, согласно описанию, является очень твердой породой.

Показатели в Таблице 3 в обоих случаях относятся только к «забою», за исключением последнего пункта (количество рабочих), причем площадь забоя в Симплонском тоннеле составляла около 60 кв. футов по сравнению с площадью забоя метода № 4 (использованного для сравнения), равной 210 кв. футам.

Погрузка и транспортировка породы (Mucking and Disposal). — Условия удаления породы после взрыва существенно различались на обоих концах: уклон шел по направлению движения груженых вагонеток в сторону Уихокена и против движения (на подъём) в сторону Хакенсака. Со стороны Уихокена устье тоннелей находилось внизу шахтного ствола глубиной около 80 футов (рис. 2 Таблицы XXII); вагонетки с породой в тоннеле поднимались подъемниками на платформу наверху, откуда порода сгружалась в вагоны стандартной колеи, предоставленные Эрийской железной дорогой, как показано на рис. 7, либо позднее транспортировалась на дробилку или склад, расположенные на расстоянии около 500 футов к северу от Болдуин-авеню. На западном конце вагонетки вывозились непосредственно на поверхность через подходную выемку, и материал, за исключением того, что требовался для бетона и бутовой кладки, укладывался в насыпь через болота Хакенсак на расстоянии от 1 000 до 3 000 футов за порталом.

Все откаточные пути имели ширину колеи 3 фута, причем главные ходовые пути обычно укладывались из старогодных рельсов весом 60 фунтов на ярд, хотя использовались и рельсы меньшего веса.

За исключением участка протяженностью около 1 000 футов в каждом тоннеле со стороны Уихокена, где порода грузилась вручную, на каждом рабочем фронте использовалось по одному паровому экскаватору с приводом от сжатого воздуха. Один из них представлял собой «Марион, модель № 20» весом 38 тонн, остальные — «Вулкан Литтл Джайент» весом около 30 тонн каждый. Все эти экскаваторы стояли на путях стандартной колеи и во время взрывных работ отгонялись назад на расстояние от 300 до 500 футов от рабочего фронта.

Рис. 7.

СПОСОБ РАЗГРУЗКИ САМОСВАЛЬНЫХ ВАГОНЕТОК НА УИХОКЕНСКОМ ШАХТНОМ СТВОЛЕ

укрупненный вид

В Уихокене до установки экскаваторов порода грузилась вручную в вагонетки со дна уступа, а порода из забоя сгружалась в них с подвижной платформы («Джамбо»), показанной на рис. 1 Таблицы XXII. У забоя имелось три погрузочных пути. Вагонетки, использовавшиеся в то время, были аналогичны показанным на рис. 5, но составляли примерно две трети их размера и не имели торцевой дверцы; предполагалось устанавливать в торцах затворные доски, но это делалось редко. Объемы перевозок составляли в среднем около 1/2 куб. ярда (в плотном теле). После установки экскаватора использовались вагонетки, показанные на рис. 5, а объемы перевозок составляли в среднем почти 1 куб. ярд.

Пустые вагонетки подталкивались к экскаватору вручную со сборочного пути. В нагруженном состоянии им придавали первоначальный толчок ковшом экскаватора, после чего они двигались самотеком по инерции до сборочного пути возле шахты, где их останавливали, подкладывая на рельсы свертки из цементных мешков или мешковины. После начала возведения обделки груженые вагонетки останавливали внутри обделки и выпускали наружу по одиночному пути через нее только через строго определенные интервалы времени, когда несколько вагонеток следовали одна за другой вплотную, сменяясь долгим интервалом, позволявшим доставлять бетон. Пустые вагонетки доставлялись обратно на сборочный путь у рабочего фронта мулами, причем один мул обычно вез по две вагонетки за раз.

До достижения трапповой породы на расстоянии около 1 100 футов от ствола вынутый материал удалялся путем погрузки на платформы. Однако весь трапп складировался для последующего использования под бетон и балласт.

Когда тоннели работали на полную мощность, в эксплуатации находилось шестьдесят вагонеток для породы типа, показанного на рис. 5, примерно поровну распределенных между обоими тоннелями. Некоторое время работа сильно тормозилась нехваткой вагонеток, и даже при наличии шестидесяти вагонеток, полученных в итоге, было много случаев, когда дополнительные вагонетки могли бы с пользой применяться для обеспечения бесперебойной работы экскаватора.

При ручной погрузке породы бригады состояли из 15–20 человек. Максимальная выработка составляла 50 куб. ярдов, а в среднем около 35 куб. ярдов за смену; возникало много трудностей с поддержанием полной численности бригад, так как рабочая сила в то время была очень дефицитной, а в тоннелях было довольно сыро. Максимальная выработка любого из экскаваторов составляла 159 куб. ярдов за одну смену, а лучший средний показатель за любой месяц (в период между июлем и декабрем 1907 года, когда с западного конца разрабатывались только расширение и уступ забоев Центрального шахтного ствола) составлял 60 куб. ярдов за смену. Поскольку экскаваторы обычно простаивали одну смену из трех, количество фактически перерабатываемого материала составляло в среднем 90 куб. ярдов за смену в те смены, когда экскаватор работал. Все эти объемы даны «в плотном теле» и, как отмечалось ранее, примерно вдвое превышают объем рыхлой породы при измерении в вагонетках.

Экскаваторы на обоих концах обычно обслуживались тремя бригадами на два тоннеля: две дневные бригады (по одной на каждый экскаватор) и ночная бригада, которая работала в том или ином тоннеле по мере необходимости. Дневные бригады обычно отрабатывали от 45 до 60 сверхурочных часов в месяц, причем одна из них работала в первой половине вечера в том тоннеле, который отличался от тоннеля ночной бригады. Некоторое время, когда вентиляция на западном конце была очень плохой, работали четыре бригады — дневная и ночная в каждом тоннеле; однако, как правило, рабочие предпочитали работу в три бригады, и для подрядчика это обходилось дешевле.

На хакенсакском конце использовались односторонние самосвальные вагонетки «Аллисон» емкостью 4 ярда, обслуживаемые танк-паровозами («динки»), которых до октября 1907 года использовалось три, а после — четыре. Один 15-тонный локомотив системы Портера с цилиндрами 10х16 дюймов использовался снаружи тоннелей для маневрирования с составами (от 6 до 8 вагонеток) на отвалах и подачи к дробилке; остальные три, 12-тонные паровозы «Вулкан» с цилиндрами 9х14 дюймов, работали в тоннелях. В эксплуатации находилось около 30 самосвальных вагонеток, из которых от 3 до 6 обычно пребывали в ремонте.

Как правило, наружу вывозилось по 4 вагонетки одновременно, хотя обрабатывалось 5, а иногда и 6. Работы обычно организовывались так, чтобы пиковая смена по погрузке породы чередовалась в двух тоннелях: два локомотива работали там, а один — в другом тоннеле.

Тоннельные локомотивы оставляли вагонетки на путях сразу за порталом, откуда они формировались в составы из 6–8 вагонеток и доставлялись на отвал или к дробилке большим паровозом «динки».

Порода из забоев Центрального шахтного ствола грузилась вручную в вагонетки, аналогичные показанным на рис. 5, но меньшего размера и без дверцы в передней части. Двойной подъемник поднимал вагонетки на платформу примерно на 20 футов выше поверхности, где они разгружались с помощью поворотных платформ, подобных тем, что использовались в Уихокене, в бункера или непосредственно в подводы. Вся порода вывозилась на подводах; часть ее шла на отсыпку пустующих участков, а часть доставлялась к дробилке у Западного портала.

Метод, при котором были достигнуты лучшие результаты, заключался в том, что полный круг взрывался каждые 36 часов, обеспечивая продвижение практически на 9 футов полного сечения. В течение первой смены из трех, как только взрыв завершался и подвешивалось освещение, экскаватор подавался вперед и зачищал почву до основного навала породы (поскольку порода от взрыва разлеталась на расстояние от 150 до 300 футов назад от забоя); в течение этой же смены бурильщики производили уборку породы в забое и устанавливали перфораторы, а подсобные рабочие помогали переносить колонки и перфораторы. Во время второй смены основной навал породы убирался, оставляя экскаватору не более чем 2–3 часа работы в третью смену. Благодаря этому почти вся третья смена оставалась свободной для бурения подъемных шпуров.

Вентиляция. — В Уихокене значительные трудности создавались туманом и дымом, скапливающимися в тоннелях после взрывов. Это положение обычно усугублялось в дни с низким атмосферным давлением снаружи и проявлялось сильнее в Северном тоннеле, чем в Южном. В сбойке на пикете 274 на расстоянии 900 футов от ствола (причем забои в то время находились примерно на 300 футов впереди этой точки) был установлен вентилятор диаметром 6 футов с приводом от электродвигателя для нагнетания воздуха из Южного тоннеля в Северный, забирая его у устья Южного тоннеля и выбрасывая у устья Северного, что обеспечивало циркуляцию в обоих тоннелях, как показано на плане на рис. 8.

Это, разумеется, требовало герметичного перекрытия сбоек между той, в которой был установлен вентилятор, и устьями тоннелей. Поддерживать эту изоляцию герметичной было непросто из-за того, что взрывная волна выбивала перемычки. Тем не менее вентилятор отлично справлялся со своей задачей, когда он и перемычки находились в исправном состоянии. Сжатый воздух, выходящий из перфораторов, поддерживал забои в относительно чистом состоянии, равно как и участок тоннеля между забоями и вентилятором. Когда работы продвинулись достаточно далеко, вентилятор перенесли вперед в следующую сбойку на пикете 277 и некоторое время использовали там; однако было обнаружено, что к моменту, когда проходка достигла пикета 280 (примерно в 1 500 футах от ствола), проблемы с туманом и дымом практически исчезли. Удовлетворительного объяснения этому найдено не было, поскольку логично было бы ожидать, что вентиляция и проблемы с дымом и газами от взрывов будут усугубляться по мере увеличения расстояния между устьем тоннеля и забоем. Было высказано одно предположение: взрывание более мягкого песчаника вело к образованию большего количества более легкой пыли по сравнению с более тяжелой трапповой породой; так это было или нет, но фактом остается то, что после прохождения песчаника проблем с туманом и дымом стало гораздо меньше.

Рис. 8.

В Хакенсаке главной причиной неприятностей был дым от паровозов «динки». По мере продвижения тоннелей ситуация постепенно ухудшалась, пока не была осуществлена сбойка с забоями Центрального шахтного ствола. В сбойке на пикете 316 (в 700 футах от портала) был установлен вентилятор, но он так и не работал должным образом. Судя по всему, рабочие, по крайней мере старшие десятники и бригадиры, мало верили в вентилятор как средство вентиляции; никаких реальных попыток поддержать его в исправном состоянии или правильно эксплуатировать не предпринималось, и было потеряно много времени и денег впотьмах среди дыма и тумана, плотность которых возрастала не только в зависимости от состояния атмосферы, но и от направления ветра. В одни дни тоннели очищались сами собой, а в другие дым стоял настолько густой, что свечу, удерживаемую на вытянутой руке, было не разглядеть. На этом конце Южный тоннель обычно доставлял больше хлопот, чем Северный. После того как забои между порталом и Центральным стволом были соединены сбойкой, проблем стало совсем мало, так как через ствол обычно устанавливалась сильная вытяжная тяга. При ветре, дующем в сторону портала, этот эффект был настолько выраженным, что насыщенный влагой воздух при подъеме из устья ствола выглядел как сильный ливневый дождь, причем капли падали снизу вверх. Когда ветер дул от портала, то есть с юго-востока, эффект шахты как дымовой трубы нейтрализовался, и, следовательно, дым скапливался в тоннелях. Для преодоления этого на вершине шахты установили большой нагнетатель с вентилятором диаметром 9 футов, с лопастями шириной 4 фута и длиной 2 фута 3 дюйма, приводимый в движение вертикальным двигателем мощностью 12 л. с., который поддерживал в тоннелях достаточную чистоту от дыма в любое время. После того как уступ и расширение миновали дно шахты, от использования вентилятора отказались, так как выяснилось, что тоннели очищаются вполне удовлетворительно, вероятно, из-за того, что увеличенное поперечное сечение тянулось на всем протяжении до самой шахты. Те небольшие объемы тумана и дыма, что оставались, не доставляли хлопот, оправдывающих затраты на эксплуатацию вентилятора, который из-за своего расположения требовал постоянного присутствия механика круглые сутки.

Освещение. — На начальных этапах работ применялись бензиновые лампы и светильники Китсона. Первые, знакомого типа «банджо» и их модификация с участком кованой железной трубы в качестве резервуара, оказались крайне неудовлетворительными и большую часть времени находились в неисправном состоянии и протекали. Светильники Китсона прошли лишь короткие испытания, но были признаны неудовлетворительными из-за необходимости их частой перестановки и установки в ненадежных положениях. Электрическое освещение было установлено г-ном Брэдли после принятия им подряда.

Количество ламп, поддерживаемых в каждом из тоннелей для выемки, было примерно следующим:

At the main working face From 8 to 10

On and around the shovel ” 9 to 12

Between the portal and the working face ” 60 to 80

Стоимость освещения на всех работах составляла в среднем около 15 центов на кубический ярд, что довольно много. Это объяснялось главным образом тем, что в течение значительной части времени (одна треть объема выемки) электроэнергия покупалась на стороне. Часть этой энергии стоила 5 центов за кВт·ч, кроме того, взималась довольно высокая плата за подключение тоннельной проводки к источнику питания. Электроэнергия, приобретаемая у «Паблик Сервис Корпорейшн», обходилась в сумму от 10 до 12 центов за кВт·ч с доставкой к устью тоннеля.

Водоотлив (Pumping). — Количество воды, встретившееся при проходке тоннелей, если измерять его весьма приблизительно, составляло примерно следующее:

At Weehawken 74 gal. per min.

At Central Shaft 1 ” ” ”

At Hackensack 18 ” ” ”

Воду на уихокенском конце приходилось откачивать со дна ствола (подъем на высоту около 90 футов), тогда как на хакенсакском конце ее приходилось откачивать назад от забоя на подъем к порталу.

Стоимость водоотлива составляла около $100–$125 в месяц на оплату труда по всему комплексу работ, не считая стоимости оборудования (около $1 200) и затрат на энергию для его работы.

Темпы проходки (Progress). Общее время, прошедшее с момента начала работ на уихокенском конце в мае 1905 года до завершения выемки в мае 1908 года, составило ровно три года. Из этого времени около 40 дней было потеряно в феврале и марте 1906 года, когда работы были приостановлены конкурсным управляющим Компании Шилдса, а общее количество фактически отработанных дней составило около 940, что дает средний темп проходки 6,26 фута за рабочий день в каждом из двух тоннелей, что, исключая забои Центрального шахтного ствола, дает среднюю скорость продвижения для каждого рабочего фронта 3,13 фута в день.

Эти 940 дней включают практически все прошедшее время, за исключением воскресений и тех немногих праздничных дней, которые соблюдались. В течение некоторого из этого времени работы велись только в одной или двух точках; таким образом, это время представляет практически общее возможное рабочее время за охваченный период.

Проходка в Уихокене. — В Уихокене общее количество отработанных дней составило 763, распределенных следующим образом:

186 дней на участке с креплением, около 426 фут., со средней скоростью 2,3 фут. в день в каждом тоннеле;

176 дней в твердом песчанике, около 563 фут., со средней скоростью 3,2 фут. в день в каждом тоннеле;

112 дней в твердой трапповой породе, около 267 фут., со средней скоростью 2,4 фут. в день в каждом тоннеле;

289 days in ordinary trap, about 1,316 ft., an average rate of 4.55 ft. per day in each tunnel.

Проходка у Центрального шахтного ствола. — У Центрального шахтного ствола средняя длина проходки в день в каждом из четырех забоев показана в Таблице 4.

ТАБЛИЦА 4.

Location. Number of days worked. Total length of heading, in feet. Average length of heading driven per day worked, in feet.

N.E. 227 446 1.96

S.E. 168 346 2.06

N.W. 272 768 2.82

S.W. 234 698 2.98

Проходка у Хакенсака. — В Хакенсаке общее количество дней работы на самих тоннелях, полностью в трапповой породе (без учета выемки с засыпкой), составило около 792, распределенных так, как показано в Таблице 5.

ТАБЛИЦА 5.

Location. Number of days worked. Advance. Average advnce per day.

Забои от пикета 323 до Центрального шахтного ствола

492 1,450 4.5

Уступ и расширение забоев Центрального шахтного ствола

159 {1,150*

{ 906† 7.2*

5.7†

Забои Центрального шахтного ствола до забоев Уихокена

141 620 4.4

* Фактическое продвижение.

† Эквивалентные линейные футы тоннеля полного сечения.

Лучшие показатели работы за месяц в каждом месте были следующими, причем фактически вынутый и оплаченный объем породы пересчитывался в эквивалентные линейные футы полного сечения. Тоннели в целом разрабатывались до полного сечения, за исключением небольшой части, оставленной в нижней части, что снижало эквивалентные линейные футы полного сечения примерно до 95% от фактического продвижения у забоя.

Уихокен. —

Linear

feet. Feet

per

day.

Full timbered section, North Tunnel Nov., 1905, 87 == 3.0

Sandstone ” ” May, 1906, 109 == 3.9

Trap (normal) South ” July, 1907, 144 == 5.3

Хакенсак (всюду трапп). —

Linear

feet. Feet

per

day.

Забои от портала до Центрального шахтного ствола,

South Tunnel May, 1907, 139 == 5.0

* Расширение забоев,

” ”

Nov., 1907, 175 == 6.0

Забои Центрального шахтного ствола до забоев Уихокена, Северный тоннель

Apr., 1908, 145 == 5.2

* Фактическое продвижение уступа за этот месяц составило 202 лин. фут.

Забои Центрального шахтного ствола. — В апреле 1907 года в Южном тоннеле к западу от шахтного ствола было разработано 122 лин. фут. забойной части при среднем объеме 3,8 куб. ярд. на 1 лин. фут. Это равнялось 5,0 фут. в день за 24 отработанных дня.

Лучшая недельная выработка. — Лучший показатель за неделю на любом из главных рабочих забоев при разработке полного сечения в трапповой породе составил 803 куб. ярд., что эквивалентно 41,8 лин. фут. тоннеля полного сечения, или в среднем 6,0 лин. фут. полного сечения в день; это было достигнуто в Южном тоннеле у Хакенсака за неделю, закончивающуюся 11 января 1908 года.

Наибольший объем породы. — Наибольшее количество кубических ярдов, вынутое за одну неделю из одного рабочего забоя, составило 1087, что эквивалентно 56,6 лин. фут. полного сечения, или в среднем 8,1 лин. фут. полного сечения в день. Это относилось только к уступу и расширению (забои Центрального шахтного ствола) в Северном тоннеле у Хакенсака за неделю, заканчивающуюся 19 октября 1907 года.

Наибольший объем породы за одну неделю для всех работ в целом составил 3238 куб. ярд. из четырех рабочих забоев: двух в Уихокене в полном сечении и двух на уступе и при расширении у Хакенсака (забои Центрального шахтного ствола). Это было эквивалентно 168,4 лин. фут. тоннеля полного сечения, или в среднем 6 фут. в день из каждого рабочего забоя.

Лучший месячный показатель. — Лучший месячный показатель работы при каждом из четырех методов бурения забоев, показанных на рис. 1, 2, 3 и 4, где работа велась прямолинейно и разрабатывалось полное сечение, был следующим:

Method No. 1 About 90 ft. in sandstone.

” No. 2

” 100 ” in trap.

” No. 3

” 137 ” in trap.

” No. 4

” 145 ” in trap.

В отношении этих цифр следует отметить, как указывалось ранее, что организация людей и оборудования была должным образом завершена лишь незадолго до применения Метода № 4.

На рис. 9 графически показана зависимость проходки от прошедшего времени в Северном тоннеле, причем диаграмма для Южного тоннеля практически точно такая же.

Рис. 9.

ПРОФИЛЬ ПРОХОДКИ — СЕВЕРНЫЙ ТОННЕЛЬ

увеличенный вид

Оборудование. Оборудование, установленное Строительной компанией Джона Шилдса и принятое г-ном Брэдли, по большей части состояло из бывших в употреблении материалов, и в конечном итоге большую его часть пришлось заменить. Недостаточное и неэффективное оборудование, а также задержка с его установкой в значительной степени обусловили малые темпы проходки, достигнутые компанией Шилдса, а попытки г-на Брэдли использовать это оборудование не только вызвали большие задержки в течение первых 8 или 10 месяцев после начала им работ, но и потребовали крупных расходов.

Силовая установка. — В Уихокене оборудование, установленное компанией Шилдса, состояло из трех старых паровозных котлов номинальной производительностью около 125 л. с. каждый и двух компрессоров (одного системы Рэнда и одного системы Ингерсолла-Сержанта) расчетной производительностью около 1250 куб. фут. атмосферного воздуха в минуту каждый при сжатии до 100 фунт.

К этому г-н Брэдли добавил еще два бывших в употреблении паровозных котла и еще один компрессор Рэнда того же типа и производительности, что и первый. Теоретическая паропроизводительность каждого из пяти старых паровозных котлов составляла около 4250 фунт. в час, то есть общая производительность равнялась 21 250 фунт. в час.

Теоретически потребность в этом паре составляла:

Pounds

per hour.

Three compressors, about 5,600 lb. per hour each 16,800

One dynamo About 1,000

One 500-gal. pump ” 1,000

One hoisting engine for elevators ” 2,000

Total 20,800

Фактически наблюдался значительный дефицит пара при попытках эксплуатировать три компрессора на полную мощность. Впоследствии был установлен отдельный котел для привода подъемной машины лифтов и насосов, благодаря чему требования снизились примерно до 18 000 фунт. пара в час, но даже это превышало мощность котлов, тем более что один из них почти всегда находился в нерабочем состоянии.

Два компрессора Рэнда представляли собой прямоточные одноступенчатые паровые машины размером 24 на 24 на 30 дюймов с номинальной производительностью 1250 куб. фут. атмосферного воздуха в минуту при 80 об/мин. Компрессор Ингерсолла-Сержанта был аналогичного типа и производительности. Таким образом, теоретическое доступное количество составляло 3750 куб. фут. атмосферного воздуха в минуту.

Теоретическая потребность в воздухе (по данным каталогов производителей) составляла:

Cubic feet

of free air

per minute.

20 Rand slugger drills (12 by 174) 2,088

2 экскаватора Little Giant (потребляющие воздух две трети времени)

1,100

Total 3,188

Эта оценка, основанная на допущении (приведенном в каталогах), что бурильные молотки будут работать около трех пятых времени, а экскаваторы — около двух третей времени, оставляла, по-видимому, достаточный запас между полной производительностью компрессоров и потребностью бурильных молотков; однако на практике давление воздуха редко достигало 80 фунт., а у компрессоров часто падало до 60 или 50 фунт. За время эксплуатации этой установки наибольшее расстояние до бурильных молотков составляло около 1500 фут.

Поскольку эта установка оказалась абсолютно неадекватной предъявляемым требованиям, 17 августа 1906 года было заключено соглашение со Строительной компанией О'Рурка, согласно которому она обязалась дополнить подачу воздуха на 1000 куб. фут. атмосферного воздуха в минуту под давлением 100 фунт. Это соглашение оказалось не вполне удовлетворительным, и наконец (5 декабря 1906 года) с той же компанией было заключено соглашение о поставке воздуха в объеме до 4000 куб. фут. атмосферного воздуха в минуту под давлением 100 фунт., после чего старая установка была остановлена.

Новая установка ранее использовалась при строительстве речных тоннелей. Воздух из нее сжимался до 40 фунт. машинами низкого давления: одной постоянно и двумя при необходимости. Эти машины были построены компанией Ингерсолла-Сержанта, причем двигатели представляли собой двухцилиндровые машины сдвоенного типа системы Корлисса, перекрестно-компаундные по пару, с простыми сдвоенными цилиндрами для воздуха; каждый компрессор имел производительность почти 4000 куб. фут. атмосферного воздуха в минуту. Этот воздух под давлением 40 фунт. подавался на машину высокого давления Ингерсолла-Сержанта с перекрестно-компаундными двигателями системы Корлисса размером 14 на 26 на 36 дюймов с воздушными цилиндрами поршневого всасывающего типа размером 13¼ на 36 дюймов, которая сжимала его до 100 фунт. Производительность этой последней машины при всасывании воздуха при нормальном давлении составляет 920 куб. фут. атмосферного воздуха в минуту при работе на 85 об/мин; забирая воздух под давлением 40 фунт. и работая с несколько большей скоростью, эта машина в одиночку обеспечивала весь воздух, использовавшийся на уихокенском конце (приблизительно 4000 фут.) с декабря 1906 года по ноябрь 1907 года, причем, за очень редкими исключениями, давление стабильно поддерживалось на уровне от 90 до 100 фунт., без каких-либо поломок.

В Хакенсаке оборудование, принятое г-ном Брэдли, состояло из шести старых паровозных котлов и четырех компрессоров Рэнда, и тех и других того же типа, что и в Уихокене. К этому он добавил два бывших в употреблении морских котла заявленной производительностью около 350 л. с. каждый и еще два компрессора Рэнда того же типа и производительности, что и остальные, в результате чего общая теоретическая доступная мощность пара составила приблизительно 1450 л. с., а производительность компрессоров — приблизительно 7500 куб. фут. атмосферного воздуха в минуту, что эквивалентно примерно 1500 л. с. с учетом 15-процентных потерь.

Даже близкой к теоретической мощности пара от котлов никогда не развивалось. Трубы старых паровозных котлов во многих случаях были забиты шламом и постоянно текли. Морские котлы были установлены ненадлежащим образом для достижения наилучших результатов, и работать более чем с четырьмя компрессорами одновременно или поддерживать давление воздуха в здании электростанции значительно выше 70–80 фунт. удавалось крайне редко.

Эта установка была построена компанией Шилдса на болотах вдоль железных дорог Эри, Нью-Йорк, Саскуэханна и Западной, причем ее фундаменты не были сделаны достаточно прочными, чтобы противостоять воздействию вибрации от проходящих поездов. Паровые соединения невозможно было поддерживать герметичными, и возникали не только потери пара из-за неплотных стыков, но и прямая опасность полного разрыва одной из главных паровых магистралей. Попытавшись эксплуатировать эту установку в течение почти 5 месяцев, г-н Брэдли решил отказаться от этого участка и котлов и построить новую установку дальше от железной дороги на прочном грунте в таком месте, чтобы можно было проложить тупиковый путь к угольной эстакаде перед котлами.

Были установлены две пары котлов Стерлинга общей мощностью 2000 л. с. Как правило, в периоды максимального потребления в работе находились три котла; после остановки Центрального шахтного ствола двух обычно было достаточно, пока к концу периода выемки грунта потери при передаче воздуха не потребовали держать задействованными три.

В новом здании электростанции были установлены восемь компрессоров (шесть старых и два привезенных из Уихокена). Все они были одного типа, а именно: прямоточные, с паровым приводом, производства Рэнда, размером 24 на 24 на 30 дюймов, каждый с номинальной производительностью 1250 куб. фут. атмосферного воздуха в минуту. Семь из них обычно работали на полную мощность для поддержания необходимого снабжения воздухом.

Максимальная потребность в воздухе на этом конце изначально оценивалась следующим образом:

Central Shaft, four headings 24 drills.

Hackensack, two working faces 20 drills.

Total 44 drills.

Cubic feet

of free air

per minute.

44 Slugger drills (25 by 174) require 4,350

2 Steam shovels 1,600

Pumps and machine-shop, say 1,000

4 Hoisting engines, placing concrete 2,000

4 Derricks 2,000

Total 10,950

Теоретическая производительность всех восьми компрессоров составляла:

1250 × 8 = 10,000 cu. ft. of free air per min.

Считалось, что одновременно будет работать не более двух третей вышеуказанного оборудования; следовательно, фактическая потребность принималась на уровне около 8000 куб. фут. атмосферного воздуха в минуту, что оставляло запас в виде одного резервного компрессора.

Как показала практика, у Центрального шахтного ствола одновременно работало, вероятно, не более восьми бурильных молотков, причем эти работы были полностью приостановлены в июне 1907 года, еще до возникновения какой-либо потребности в энергии для облицовки тоннеля. Таким образом, наибольшая фактическая потребность выглядела приблизительно следующим образом: