ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС И ШЛАМОВАЯ ЕМКОСТЬ Российский патент 1994 года по МПК E21D9/06 

Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано при сооружении тоннелей в обводненных грунтах.

Известен проходческий комплекс, содержащий щит с рабочим органом для разработки забоя, конвейер с отжимной камерой с перфорацией, отводящим насосом и трубопроводом для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры [1].

Указанный проходческий комплекс позволяет производить транспортировку разработанной породы с удалением жидкой фазы шлама через перфорацию отжимной камеры. Недостатком указанного комплекса является то, что не предусмотрена очистка жидкой фазы шлама в процессе транспортирования и использование очищенной жидкой фазы, например, для очистки перфорации отжимной камеры от заштыбовки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является проходческий комплекс, содержащий щит с рабочим органом для разработки забоя, конвейер с отжимной камерой с перфорацией, отводящим насосом, трубопроводом для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры, подводящий насос с подводящим трубопроводом, технологическую платформу с установленными на ней средствами внутритоннельного транспорта и шламовой емкостью с загрузочным отверстием и сливной полостью [2]. Указанный проходческий комплекс предназначен для проходки тоннелей в водонасыщенных грунтах и позволяет использовать жидкую фазу шлама, отводимую из отжимной камеры, для дополнительного подпора при транспортировании по трубопроводу более крупных твердых включений шлама. Недостатком комплекса является то, что не предусмотрена возможность хранения жидкой фазы шлама до прибытия состава вагонеток с одновременной очисткой для дальнейшего использования в пределах проходческого комплекса. Использование неочищенной жидкой фазы шлама для дополнительного подпора при прохождении ее через отжимную камеру может привести к заштыбовке перфорации и ухудшить процесс транспортирования шлама. Кроме того, необходимость наращивания трубопроводов для вывода шлама на наземную поверхность усложняет эксплуатацию проходческого комплекса. Указанный проходческий комплекс позволяет транспортировать водонасыщенный грунт и не обеспечивает транспортировку более связанного грунта, который невозможно транспортировать по трубопроводу.

Известна шламовая емкость, содержащая корпус с торцовыми и боковыми стенками, днищем, сливной полостью с фильтром, разгрузочным отверстием с поворотной заслонкой и верхней частью с загрузочным отверстием [3]. Указанная емкость предназначена для хранения, очистки и разгрузки шлама. Однако ее невозможно использовать при заполнении сливной полости в качестве перегружателя для транспортирования из отжимной камеры в вагонетки проходческого комплекса с одновременной очисткой жидкой фазы шлама. Кроме того, не предусмотрена возможность очистки фильтра шламовой емкости без использования дополнительных средств.

Целью изобретения является возможность очистки перфорации отжимной камеры и фильтра шламовой емкости, очищенной в процессе транспортирования жидкой фазой шлама, ее хранение и удаление внутритоннельным транспортом (вагонетками), не используя дополнительный источник воды и трубопроводы для подачи и откачки воды на поверхности.

Достигается это тем, что трубопровод для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры подсоединен к загрузочному отверстию шламовой емкости, выполненной с наклонным днищем, а подводящий трубопровод сообщен одним концом со сливной полостью шламовой емкости, а другим посредством системы проточек, выполненных в отжимной камере, с перфорацией отжимной камеры, при этом загрузочное отверстие шламовой емкости установлено с возможностью сообщения или со сливной полостью емкости, или с разгрузочным отверстием, которое размещено над средством внутритоннельного транспорта.

Трубопровод для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры и подводящий трубопровод сообщен между собой посредством трубопровода и вентиля. Кроме того, проходческий комплекс снабжен дополнительным насосом, установленным на наклонном днище и связанным дополнительным трубопроводом с загрузочным отверстием шламовой емкости, а подводящий насос установлен в корпусе шламовой емкости выше дополнительного насоса и связан со сливной полостью емкости посредством фильтра. В шламовой емкости для проходческого комплекса верхняя часть выполнена в виде полуцилиндрической поверхности, продольная ось которой смещена от боковых стенок корпуса, поворотная заслонка выполнена в виде коромысла, одно плечо которого имеет перфорацию и установлено между боковыми стенками емкости, а другое плечо установлено над разгрузочным отверстием, выполненным в основании полуцилиндрической поверхности, при этом ось поворота заслонки совмещена с продольной осью полуцилиндрической поверхности.

Плечи поворотной заслонки при ее крайних положениях размещены по разные стороны загрузочного отверстия. Боковая стенка корпуса со стороны тоннеля выполнена выпуклой для сопряжения с внутренней обделкой тоннеля. Шламовая емкость может иметь дополнительную верхнюю часть с дополнительным разгрузочным отверстием, дополнительной поворотной заслонкой и дополнительным загрузочным отверстием, которое соединено с трубопроводом для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры посредством затвора. При этом ширина каждой верхней части меньше ширины средства внутритоннельного транспорта и расстояние между ними равно расстоянию между средствами внутритоннельного транспорта.

Для возможности очистки жидкой фазы шлама в процессе транспортирования соединяют трубопровод для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры с загрузочным отверстием шламовой емкости, которая позволяет по мере необходимости либо очищать жидкую фазу шлама, подавая ее в емкость через загрузочное отверстие, либо непосредственно транспортировать жидкую фазу шлама в средства внутритоннельного транспорта через разгрузочное отверстие, сообщенное с загрузочным отверстием.

Чтобы подавать очищенную жидкую фазу шлама в отжимную камеру для очистки перфорации отжимной камеры, необходимо соединить сливную полость шламовой емкости подводящим трубопроводом с перфорацией, при этом подводящий насос установить в сливной полости выше дополнительного насоса, чтобы подавать более очищенную воду. При этом напор очищенной жидкой фазы шлама, подаваемой в отжимную камеру, можно регулировать вентилем (отводить часть в шламовую емкость по трубопроводу, соединенному с трубопроводом для отвода жидкой фазы шлама) для того, чтобы с одной стороны он был достаточен для очистки перфорации, а с другой - не допустить перелива жидкой фазы за пределы шнекового конвейера.

Дополнительным насосом по дополнительному трубопроводу можно транспортировать в вагонетки очищенную жидкую фазу шлама, очищая одновременно перфорацию поворотной заслонки шламовой емкости, если через дополнительную верхнюю часть идет удаление неочищенной жидкой фазы шлама в вагонетку. Выполнение шламовой емкости с дополнительной верхней частью с дополнительным загрузочным и дополнительным разгрузочным отверстиями позволит подавать жидкую фазу шлама во вторую вагонетку, если шламовая емкость и первая вагонетка заполнены жидкой фазой шлама.

Плечи поворотной заслонки при ее крайних положениях ("Открыто" - "Закрыто") размещены по разные стороны загрузочного отверстия для того, чтобы не допустить подачи неочищенной жидкой фазы шлама в шламовую емкость и в то же время обеспечить очистку фильтра (перфорации) заслонки при подаче очищенной жидкой фазы шлама. Выполнение каждой верхней частей шламовой емкости определенного размера позволит обеспечить разгрузку жидкой фазы шлама в вагонетку, не допуская разгрузки за ее пределы. Выполнение боковой стенки шламовой емкости со стороны тоннеля выпуклой позволит увеличить объем хранимой очищенной жидкой фазы шлама.

На фиг. 1 изображен проходческий комплекс и шламовая емкость (схема отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры в шламовую емкость и подвода очищенной жидкой фазы шлама из шламовой емкости в отжимную камеру); на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг.1.

Проходческий комплекс содержит щит 1 с рабочим органом 2 для разработки забоя и щитовыми гидродомкратами 3, наклонно установленный в проеме защитной обшивки корпуса щита 1 шнековый конвейер 4, закрепленный в корпусе щита 1. Шнековый конвейер 4 имеет отжимную камеру 5 с перфорацией 6, под которой размещен приемный поддон 7, на наклонном дне которого установлен отводящий насос 8, соединенный с трубопроводом 9 для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры 5. На технологической платформе 10 установлены шламовая емкость 11 и средства внутритоннельного транспорта: ленточный конвейер 12 и вагонетки 13 для разработанного водоносного грунта-шлама. Шламовая емкость 11 имеет корпус с торцовыми 14 и боковыми 15 стенками, наклонным днищем 16 и верхней частью 17 с загрузочным 18 и разгрузочным 19 отверстиями. Загрузочное 18 отверстие установлено с возможностью сообщения посредством поворотной заслонки 20 или со сливной полостью 21 шламовой емкости 11, или с разгрузочным 19 отверстием. Разгрузочное 19 отверстие размещено над вагонетками 13 для транспортирования шлама. Одна из боковых 15 стенок корпуса со стороны тоннеля выполнена выпуклой для сопряжения с внутренней обделкой тоннеля. Загрузочное 18 отверстие сообщено с трубопроводом 9 для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры 5. Сливная полость 21 посредством фильтра 22 связана с подводящим насосом 23, установленным в корпусе шламовой емкости 11. Подводящий насос 23 может быть установлен и вне корпуса шламовой емкости, однако предпочтительно установить его в корпусе шламовой емкости, чтобы не усложнять конструкцию для сообщения его с фильтром 22. Подводящий насос 23 соединен с подводящим трубопроводом 24, который посредством системы проточек, выполненных в отжимной камере 4, сообщен с перфорацией 6 отжимной камеры 5. На наклонном днище 16 шламовой емкости 11 установлен дополнительный насос 25, сообщенный посредством дополнительного трубопровода 26 с загрузочным 18 отверстием шламовой емкости 11. Подводящий насос 23 установлен в корпусе шламовой емкости 11 выше дополнительного насоса 25.

Подводящий трубопровод 24 и трубопровод 9 для отвода жидкой фазы шлама сообщены между собой посредством трубопроводом 27 и вентиля 28 для регулирования напора очищенной жидкой фазы шлама, подводимой в отжимную камеру 5, и для того, чтобы объем очищенной жидкой фазы шлама V3, подводимый в отжимную камеру 5, не превышал объема V1 жидкой фазы шлама, отводимой из отжимной камеры 5. Верхняя часть 17 шламовой емкости выполнена в виде полуцилиндрической поверхности 29, продольная ось 30 которой смещена от боковых 15 стенок корпуса в сторону вагонеток 13. Ось поворота заслонки 20 совмещена с продольной осью 30 полуцилиндрической поверхности 29. Поворотная заслонка 20 выполнена в виде коромысла, одно плечо 31 которого выполнено с перфорацией и установлено между боковыми 15 стенками корпуса шламовой емкости, а другое плечо 32 установлено над разгрузочным 19 отверстием, выполненным в основании полуцилиндрической поверхности 29. Перфорация на плече 31 поворотной заслонки 20 выполнена меньшего размера, чем перфорация 6 отжимной камеры, а перфорация фильтра 22 меньшего размера, чем перфорация на плече 31 поворотной заслонки 20. Плечи 31 и 32 поворотной заслонки 20 при ее крайних положениях ("Открыто"-"Закрыто" разгрузочное отверстие) размещены по разные стороны разгрузочного 18 отверстия. Шламовая емкость может иметь дополнительную верхнюю часть 17 с дополнительным разгрузочным 19 отверстием, дополнительной поворотной заслонкой 20 и дополнительным загрузочным 18г отверстием, которое соединено с трубопроводом 9 для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры посредством затвора 33. Ширина каждой верхней части 17 выполнена меньше ширины вагонетки 13, а расстояние между верхними частями 17 соответствует расстоянию между вагонетками 13.

Проходческий комплекс работает следующим образом. Шлам - водоносный грунт Vв.п., разработанный рабочим органом 2, поступает в шнековый конвейер 4, в отжимной камере 5 которого жидкая фаза шлама отжимается через перфорацию 6 и поступает в приемный поддон 7. Из приемного поддона 7 жидкая фаза шлама с помощью отводящего насоса 8 по трубопроводу 9 подается в загрузочное 18 отверстие шламовой емкости 11. Далее жидкая фаза шлама может идти двумя путями: либо непосредственно в вагонетки 13, при этом поворотная заслонка 20 устанавливается в положение "Открыто", либо проходя через перфорацию на плече 31 поворотной заслонки 20, которая установлена в положении "Закрыто", очищается и поступает в сливную полость 21 шламовой емкости 11. Заполнение шламовой емкости 11 производится в случае, когда состав вагонеток 13 внутритоннельного транспорта находится вне пределов проходческого комплекса. При возврате состава вагонеток 13, после заполнения емкости 11 поворотную заслонку 20 поворачивают в сторону вагонетки 13, открывая разгрузочное 19 отверстие и сообщая его с загрузочным 18г отверстием. Включив дополнительный насос 25, жидкую фазу шлама V2 по дополнительному трубопроводу 26 через загрузочное 18 отверстие подают к разгрузочному 19 отверстию и в вагонетку 13, при этом отжатая фаза шлама по ленточному конвейеру 12 также поступает в вагонетки 13.

При необходимости подачи воды в отжимную камеру 5 для очистки перфорации 6 включают подающий насос 23 и по подающему трубопроводу 24 часть очищенной жидкой фазы шлама V31 подают в отжимную камеру 5 через систему проточек, выполненных в корпусе отжимной камеры, к перфорации 6. При этом подающий насос 23, установленный выше дополнительного насоса 25 в сливной полости 21, через фильтр 22 подает более отстоявшуюся и чистую жидкую фазу шлама. Вентилем 28 регулируют напор и объем V31, подаваемый в отжимную камеру 5. При установке заслонки 20 в положении "Открыто" часть очищенной жидкой фазы шлама V311, поступающая по трубопроводу 27 в загрузочное 18 отверстие, смывает осевший на перфорации поворотной заслонки 20 грунт и очищает ее. Если шламовая емкость 11 и вагонетка 13 заполнены шламом, посредством затвора 32 соединяют трубопровод 9 с дополнительным разгрузочным 19 отверстием шламовой емкости 11 и жидкая фаза шлама V1 поступает в другую вагонетку 13.

В зависимости от величины водопритока, свойств разрабатываемого грунта, выбранной схемы производства работ и т.д., возможны различные варианты подачи жидкой фазы шлама и очищенной жидкой фазы шлама в шламовую емкость 11 и вагонетки 13.

Предлагаемое устройство обеспечит хранение и транспортирование в вагонетки жидкой фазы шлама с одновременной ее очисткой для дальнейшего использования в пределах проходческого комплекса на очистку перфорации отжимной камеры и перфорации шламовой емкости.

Кроме того, он позволит использовать один вид средства внутритоннельного транспорта - вагонетки для транспортирования жидкой фазы шлама и отжатой фазы шлама при более связных грунтах.

Использование: сооружение тоннелей в обводненных грунтах. Сущность изобретения: отжимная камера связана трубопроводом для отвода жидкой фазы шлама с загрузочным отверстием шламовой емкости. Сливная полость шламовой емкости связана подающим трубопроводом через систему проточек, выполненных в отжимной камере, с перфорацией отжимной камеры. Загрузочное отверстие шламовой емкости установлено с возможностью сообщения или со сливной полостью или с разгрузочным отверстием посредством поворотной заслонки, выполненной в виде коромысла. Одно плечо коромысла имеет перфорацию, а другое установлено над разгрузочным отверстием. Подающий насос установлен в корпусе шламовой емкости выше дополнительного насоса и связан со сливной полостью фильтром. Такое выполнение проходческого комплекса и шламовой емкости позволяет производить очистку перфорации отжимной камеры и шламовой емкости очищенной в процесс транспортирования жидкой фазы без использования дополнительного источника воды. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Проходческий комплекс, включающий щит с рабочим органом для разработки забоя, конвейер с отжимной камерой с перфорацией, отводящим насосом, трубопроводом для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры, подводящий насос с подводящим трубопроводом, технологическую платформу с установленными на ней средствами внутритоннельного транспорта и шламовой емкостью с загрузочным и разгрузочным отверстиями и сливной полостью, отличающийся тем, что трубопровод для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры подсоединен к загрузочному отверстию шламовой емкости, выполненной с наклонным днищем, а подводящий трубопровод сообщен одним концом со сливной полостью шламовой емкости, а другим посредством системы проточек - с перфорацией отжимной камеры, при этом загрузочное отверстие шламовой емкости расположено с возможностью сообщения со сливной полостью и с разгрузочным отверстием, которое размещено над средством внутритоннельного транспорта. 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что трубопровод для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры и подводящий трубопровод сообщены между собой посредством трубопровода с вентилем. 3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным насосом, установленным на наклонном днище шламовой емкости и посредством дополнительного трубопровода сообщенным с загрузочным отверстием шламовой емкости. 4. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что подводящий насос установлен в корпусе шламовой емкости выше дополнительного насоса и связан со сливной полостью посредством фильтра. 5. Шламовая емкость, включающая корпус с торцевыми и боковыми стенками, днищем, сливной полостью с фильтром, разгрузочным отверстием с поворотной заслонкой, верхней частью с загрузочным отверстием, отличающаяся тем, что верхняя часть выполнена в виде полуцилиндрической поверхности, продольная ось которой смещена в сторону от боковых стенок корпуса, поворотная заслонка выполнена в виде коромысла, одно плечо которого выполнено с перфорацией и установлено между боковыми стенками емкости, а другое плечо установлено над разгрузочным отверстием, выполненным в основании полуцилиндрической поверхности, при этом ось поворота заслонки совмещена с продольной осью полуцилиндрической поверхности. 6. Емкость по п. 5, отличающаяся тем, что она выполнена с наклонным днищем. 7. Емкость по п.5, отличающаяся тем, что одна из боковых стенок, которая расположена со стороны тоннеля, выполнена выпуклой для сопряжения с внутренней обделкой тоннеля. 8. Емкость по п.5, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительной верхней частью с дополнительными разгрузочным и загрузочным отверстиями и дополнительной заслонкой, при этом дополнительное загрузочное отверстие соединено с трубопроводом для отвода жидкой фазы шлама из отжимной камеры посредством затвора. 9. Емкость по п.5, отличающаяся тем, что ширина каждой верхней части меньше ширины средства внутритоннельного транспорта, а расстояние между ними равно расстоянию между средствами внутритоннельного транспорта.