Щит для проходки тоннеля в смешанных грунтах Советский патент 1991 года по МПК E21D9/06 E21D9/10 

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к проходке в различных горно-геологических условиях, и может быть использовано в тоннелестроении, например, при строительстве метрополитена,

Цель изобретения - повышение эффективности проходки тоннеля в грунтах, смешанных по крепости в одном сечении, путем разработки забоя одним или одновременно несколькими размещенными в щите одинаковыми или различными стреловыми органами за счет их выполнения с возможностью одновременного вывода из рабочей зоны одного и овода в нее другого стрелового органа.

На фиг.1 изображено предложенное устройство; на фиг.2 - работа устройства с исполнительными органом, снабженным ковшом; на фиг.З - то же, снабженным фрезой; на фиг,4 -- то же, снабженным гидроударником.

Проходческий щит, который содержит корпус 1, внутри которого размещены погрузочная машина 2, устройства 3 для поддержания устойчивости свода забоя в виде ряда независимых шандор 4, устройства 3 для крепления лба забоя в виде откидных забойных плит 5, шарнирно закрепленных на шандорэх4, устройство 6 для разработки забоя, состоящее из трех стреловых исполнительных органов 7, 8 и 9, снабженных соответственно ковшом 10, фрезой 11, гид- роударником 12. Стреловые исполнительные органы установлены шарнирно в телескопических звеньях соответственно 13, 14 и 15 с возможностью изменения своего положения посредством силовых цилиндров 16, Г/ и 18, шарнирно прикрепленных к соответствующему стреловому органу и звену. Изменение положения телескопических звеньев 13, 14 и 15 внутри кассеты 19 возможно посредством силовых цилиндров 20, 21, 22, шарнирно установленных на кассете 19 и внутри соответствующего эвена. Перемещение звеньев возможно под углом а к оси 23 приводного вала 24. Кассета 19, состоящая из лучей 25, 26, 27, жестко установлена на приводном валу 24. Щитовые домкраты 28 служат для перемещения проходческого щита.

Проходческий щит работает следующим образом,

Устройства 3 для поддержания устойчивости забоя в виде шандор 4 и устройства 3 для крепления лба забоя в виде откидных забойных плит 5, находятся в исходном положении, когда плиты 5 подняты и максимально приближены к шандорам 4, находящимся во втянутом положении. Учитывая, что при работе в прослойках глинистых налипающих грунтов стреловой исполнительный орган 8 с фрезой 11, как правило, залипает и теряет свою работоспособность,

поэтому начинает разработку забоя стреловой исполнительный орган с ковшом 10, Для этого гидроцилиндром 16 разворачиваем, а гидроцилиндром 20, перемещая звено 13, подводим его к забою и, вращая приводной

0 вал 24 вокруг оси 23, вводим в нужную зону. Разработку забоя ведем за счет изменения положения как самого ковша, так и по мере необходимости за счет изменения положения звена 13 силовым цилиндром 20 или

5 стрелового исполнительного органа 7 силовым цилиндром 16.

После выполнения цикла копания, вращая кассету 19 и изменяя при необходимости положение стрелового исполнительного

0 органа 1 силовыми цилиндрами 16 или 20, перемещаем ковш 10 в новую рабочую зону. После этого цикл копания повторяем. По мере разработки свода забоя перемещаем в направлении выработки шандоры 4 с забой5 ными плитами 5. В ином случае, если забой слабоустойчивый, то после разработки забоя в зоне свода на величину, превышающую параметры забойной плиты 5, ее прижимают к груди забоя 3. В период рабо0 ты стрелового исполнительного органа стреловые органы 8 и 9 находятся в сложенном состоянии и располагаются между лучами 25, 26 и 27, максимально приближаясь к

5 кассете 19.

После разработки мягких грунтов в забое ковшом 10 в рабочую зону посредством силового цилиндра 17 подается исполнительный орган 7 путем изменения положе0 ния звена 13, которое происходит за счет его перемещения внутрь луча 25 кассеты 19 силовым цилиндром 20. Введя в рабочую зону стреловой исполнительный орган 8, склады ваем между лучами 26 и 27 стреловой

5 исполнительный орган 7. Включается фреза 11 и осуществляется врезка ее в забой, а затем, изменяя положение стрелового исполнительного органа 8 силовым цилиндром 17 или звена 14 силовым цилиндром 21

0 или дополнительно вращая кассету 19 на приводном валу 24, осуществляем разработку в забое групп грунтов, которые поддаются разработке фрезой 11.

Учитывая, что с возрастанием прочно5 сти грунтов значительно увеличивается удельный расход энергии, разработку грунтов целесообразно вести следующим образом: вначале исполнительными органами выбираются мягкие грунты, обнажая при этом более твердые, которые затем гидроударником 12 обрушают их. При этом цслесообразно стреловые исполнительные органы 7 и 8 убрать в кассету 19 и работать только стреловым исполнительным органом 9.

Для уменьшения трудоемкости работ по креплению выработки после проходки ее щиток целесообразно недорабатывать гидроударником 12 обнаженные участки твердых включений а на граничный слой b 50-100 мм до требуемого сечения тоннеля, которое за- тем получаем оконтуриванием забоя до нужной геометрии исполнительным органом 8.

По мере разработки разрушенный грунт погрузочной машиной 2 отгружается на ус- тройство, транспортирующее его из забоя. После разработки забоя на все сечение стреловые органы складываются в кассету 13 и корпус 1 щита щитовыми домкратами 28 перемещается в выработанное простран- ство.

При тщательном изучении горно-геологических условий возможны участки, при прохождении которых в кассете 19 установлены два стреловых исполнительных органа или с ковшом 10, или с фрезой 11. Это позволяет повысить темпы проходки за счет уменьшения времени, затрачиваемого на разработку определенных групп грунтов.

При встрече на трассе тоннеля забоя, состоящего из однородных грунтов на значительном протяжении, экономически целесообразно устанавливать три одинаковых стреловых исполнительных органа. В этом случае значительно повышаются темпы проходки тоннеля.

Формула изобретения

1.Щит для проходки тчоннеля в смешанных грунтах, включающий корпус с установленным в нем устройством для разработки забоя и средствами для удаления грунта, устройства для поддержания устойчивости свода и лба забоя, закрепленные в верхней части корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности проходки тоннеля в грунтах, смешанных по крепости в одном сечении, устройство для разработки забоя выполнено в виде кассеты, жестко установленной на приводном валу, с расположенными в ней выдвижными звеньями, в которых шарнирно закреплены стреловые исполнительные органы, при этом каждое звено связано с кассетой посредством гидродомкратов выдвижения с возможностью перемещения внутри кассеты под углом к оси приводного вала.

2.Щит по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что кассета выполнена в виде расходящихся в плане и профиле лучей, между которыми в исходном положении размещены стреловые исполнительные органы.

3.Щит по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что кассета снабжена дополнительными гидродомкратами, при этом выдвижные и дополнительные гидродомкраты установлены внутри каждого выдвижного звена, штоки выдвижного и дополнительного гидродомкратов шарнирно прикреплены соответственно к кассете и исполнительному органу, а их цилиндры жестко прикреплены к выдвижному звену,

Изобретение относится к подземному строительству и предназначено для проходки тоннелей в различных горно-геологических условиях. Цель - повышение эффективности проходки тоннеля в грунтах, смешанных по крепости в одном сечении. В корпусе 1 щита установлены средства для 8 26 удаления грунта, устр-ва 3 для поддержания устойчивости свода и лба забоя, выполненные соответственно в виде ряда независимых шандор 4 и откидных забойных плит 5, закрепленных на шандорах 4, устр-во 6 для разработки забоя. Последнее выполнено в виде кассеты, жестко установленной на приводном валу. Кассета состоит из лучей 25- 27, расходящихся в плане и профиле, В кассете расположены выдвижные звенья, в которых шарнирно закреплены стреловые исполнительные органы 7-9. Каждое звено связано с кассетой посредством гидродомкратов выдвижения с возможностью перемещения внутри кассеты под углом к оси вала. Щит позволяет разрабатывать забой одним или одновременно несколькими размещенными в нем одинаковыми (с фрезой или ковшом) или различными (фрезой и ковшом) стреловыми органами 7-9 за счет их выполнения с возможностью одновременного вывода из рабочей зоны одного и ввода в нее другого стрелового органа 2 з.п. ф-лы, 4 ил. 4 О VI VJ Сл) N3 ся Фиг.1

16 19

фиг. 2

// 5