Щит для проходки тоннелей Советский патент 1990 года по МПК E21D9/04 E21D9/06 

Изобретение относится к строительству, а именно к щитам для проходки тоннелей, в основном, в устойчивых грунтах при наличии прослоек, обрушающихся грунтов.

Известен щит для проходки тоннелей, включающий корпус с ножевым кольцом, стреловой рабочий орган, домкраты подачи щита, поворотно-подвесные плиты для удержания забоя, каждая из которых оснащена гидроцилиндром ее поворота. Плиты выполнены в виде жестких конструкций, имеющих гладкую поверхность с забойной стороны.

Недостатком такого щита является плохой контакт поворотно-подвесных плит с забоем при его удержании во время продвижения щита в условиях обрушающихся грунтов, а также неиспользование их для разработки в условиях устойчивых пород, при проходке в которых разработку грунта по всему сечению забоя щита осуществляет стреловой рабочий орган, имеющий ограниченную производительность.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является щит для проходки тоннелей, включающий корпус с головной частью и опорным кольцом, гидродомкраты подачи щита, стреловой экскаваторный орган, конвейер- перегружатель, плиты для удержания забоя, размещенные в верхнем полукольце головной части корпуса щита и выполненные в виде секторов, шарнирно связанных с головной частью и имеющих рычаги, щарнирно соединенные общими тягами, которые связаны с головной частью посредством гидроцилинд- ров. Плиты для удержания забоя с забойной стороны имеют упорно-распределительные элементы, которые улучщают контакт плит с забоем при проходке в условиях обрушающихся грунтов.

Однако эти плиты (поворотно-подвесные) не используются для разработки грунта при работе щита в устойчивых мягких грун-. тах, и поэтому разработку грунта приходится осуществлять лищь стреловым экскаваторным рабочим органом, имеющим ограниченную производительность. Это в конечном счете приводит к снижению эффективности и производительности работы щита.

Целью изобретения является повыщение эффективности разработки забоя при работе щита в условиях как мягких, так и устойчивых пород.

Это достигается тем, что в щите для проходки тоннелей, включающем корпус с головной частью и опорным кольцом, гидродомкраты подачи щита, стреловой экскаваторный орган, конвейер-перегружатель, плиты для удержания забоя, размещенные в верхнем полукольце головной части корпуса щита и выполненные в виде секторов, шарнирно связанных с головной частью и имеющих рычаги, шарнирно соединенные общими тягами, которые связаны с головной частью посредствомтидроцилиндров, особен

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ностью является то, что плиты для удержания забоя снабжены породоразрушающи- ми элементами, размещенными с забойной стороны и выполненными в виде жестко закрепленных на рычагах, соединенных валами поперечных ножей, связанных между собой продольными ножами, при этом, плить) для удержания забоя имеют гидроцилиндры, щарнирно соединенные с рычагами.

На фиг. 1 изображен описываемый щит для проходки тоннелей; на фиг. 2 - виды по стрелкам А и Б на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 2 (породоразру- щающие элементы в рабочем положении); на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2 (породоразрущающие элементы в сложенном положении); на фиг. 4 - разрез Г-Г на фиг. 2; на фиг. 6 - узел I на фиг. 2; на фиг. 7 - узел II на фиг. 3.

Шит для проходки тоннелей включает корпус с головной частью 1 и опорным кольцом 2, гидродомкраты 3 подачи щита, стреловой экскаваторный орган 4, установленный шарнирно на кронштейне 5, который в свою очередь связан шарнирно с маслобаком б, прикрепленным к опорному кольцу 2 через кронштейны подвески 7 и 8. В нижней части опорного кольца 2 корпуса щита размещена приемная секция конвейера-перегружателя 9. Головная часть 1 и частично опорное кольцо 2 в ниЖнем полукольце (ниже горизонтального диаметра) щита закрыты листа.ми 10, составляющими заходную часть наклонного приемного лотка 11. В верхнем полукольце головной части 1 корпуса щита жестко -закреплены кронштейны 12 (фиг. 3, 4), к которым через проушины 13 с помощью пальцев 14 шарнирио прикреплены плиты 15 для удержания забоя, выполненные в виде металлических секторов, усиленных с внутренней стороны ребрами жесткости. За каждой плитой 15 в проушинах 16 кронштейнов 12 шарнирно установлены гид- роцулиндры 17, предназначенны1е для поворота плит 15 на забой и от забоя и ..соединенные щарнирно с плитами 15 проушинами 18. С забойной стороны на плитах 15 в жесткоприкрепленных К ним опорах 19 шар- . нирно установлены поворотные породоразру- шающие элементы 20, предназначенные для разработки породы. Поворотные породораз- рушающие элементы включают продольные 21 .и поперечные 22 ножи, соединенные jKecTKO с поворотными валами 23. Ножи 21 и 22 с забойной стороны имеют заходные фаски 24 для снижения усилий резания. Для повышения износоустойчивости фаски 24 покрыты твердосплавной наплавкой. К валам 23 также жестко прикреплены поворотные рычаги 25, которые через отверстия 26 в плитах 15 выходят с внутренней стороны плит. 15 и шарнирно связаны с общими для всех породоразрушающих элементов тягами 27. Рычаги 25 верхних породоразрушающих элементов, кроме того, связаны с гидроцилйндрами 28 поворота подоразрушающих элементов в процессе разработки забоя.

Другие концы гидроиилиндров 28 поворота породоразрушающих элементов шар- нирно закреплены в проушинах 29 плит 15.

Шит для проходки тоннелей работает следующим образом.

После отработки забоя щит с помощью гидродомкратов 3 подается на забой, при этом плиты 15 для удержания забоя могут находиться как в рабочем (прижаты к забою, фиг. 3) так и в сложенном (отведены от забоя, фиг. 4) положении в зависимости от условий устойчивых или мягких пород, т. е. устойчивости забоя. Этими условиями определяется режим работы плит 15.

По мере продвижения щита при открытых плитах 15 (в условиях устойчивых пород) ножевое кольцо после прохождения . участка отработанного ранее забоя начинает врезаться в грунт, частично обрушая его в приемный лоток 11 щита.

По мере дальнейшего продвижения щита порода заполняет пространство перед пово- ротно-подв есными плитами 15 и занимает контур (вероятное положение), обозначенный пунктирной линией. После прекращения подачи щита производится разработка забоя в нижней его части с помощью стрелового экскаваторного рабочего органа 4 и погрузка отработанной породы на конвейер- перегружатель 9, а также одновременно производится разработка верхней половины Забоя породоразрушающими элементами 20, установленными на плитах 15.

с

0

Q

5

Разработка производится в следующей последовательности.

Включением гидроцилиндров 17 плиты 15 подаются в забой на угол, определяемый опытным путем, обусловленный работоспособностью (в данных грунтовых условиях) системы разработки. Затем включением гидроцилиндров 28 поворота породоразрущаю- щих элементов 20 через рычаги 25 и Тяги 27 производится поворот их относительно опор 19 и врезание в породу. Вывал породы производится отведением плит 15 от забоя после врезания породоразрущающих элементов 20 на полный ход, в этом случае продольные ножи 21 породоразрущающих элементов 20 работают как скребки, отрывая подрезанные куски породы от целикового массива и обрушая их в приемный лдток I щита, откуда они подаются на кЪнвейер- перегружатель 9.

Цикл разработки повторяется до выдвижения плит 15 на забой на полный ход, после чего плиты 15 отводятся от забоя и осуществляется подача щита.

При работе щита в условиях наличия обрушающихся прослоек грунтов плиты 15 во время продвижения щита на забой находятся в закрытом положении для удержания груди забоя. Разработка грунта осуществляется после прекращения подачи щита аналогично описанной с той лишь разницей, что в этом случае разработка ведется поочередно отдельными поворотно-подвесными плитами 15 для предотвращения самопроизвольных вывалов породы.

ВидА

22

11

Видб

22

27

23

15

фиг.

г- г

Йаг, 5

Фиг. 5

Фи&. 7