Щит для проходки тоннелей Советский патент 1981 года по МПК E21D9/04 E21D9/06 

(54) щит для ПРОХОДКИ ТОННЕЛЕГТ

1

Изобретение относится к горной промышленности, а. именно к- строительству тоннелей в песчаных и глинистых грунтах проходческими шитами.

Известен щит для проходки тоннелей .в песчаных и глинистых грунтах, включающий удлиненное ножевое кольцо в виде заостренной спереди обечайки, горизонтальные полки, силовые цилиндры для перемещения щитй, установленные в опорном кольце, роторный кольцевой орган, к внутреннему/кольцу которого закреплен съемный ба.р, . оснащенный резцами, и конвейер-перегружатель..

При наличии в забое песчаных грунтов роторный орган отводится в исходное заднее положение и перед ним после снятия бара монтируются горизонтальные полки. При появлении в забое глинистой прослойки разработка ее при вдавливании щита осуществляется вручную. При сплошном глинистом забое производится демонтаж горизон тальных Полок, а роторный орган после оснащения съемным баром выдвигается вперед и осуществляет разработку . забоя. Грунт, захватываег ий в нижней части ковшами, поднимается вверх, и

попадает в приемный бункер конвейера-перегрУжателя Cl.

Недостатком .данного щита является необходимость в стесненных условиях ручной разработки прослоек глинистых грунтов, вплоть до момента, когда забой станет однородным. При выдвижении роторного органа возможно заклинивание его, так как трудно

10 обеспечить синхронное выдвижение домкратов дйя перемещения короткого кольца внутри обечайки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае15мому результату является щит для проходки тоннеля, включающий ножевое и кольца с фланцами, силовые гидроцилиндры для перемещения щита, исполнительно-погрузочный орган, ко20эЫрек, установленный на ножевом кольце и состоящий из сегментов в виде криволинейных листов, и горизонтальFaie полки,.которые размещены в передней части щита.:

25

В указанном щите козырьки залавливают ся в породу гидродомк-ратами или все одновременно, или раздельно, что вредотвращает опасность осадки (дневной поверхности. Песчаная порода,

30 располагаемая под углом естественного откоса, при вдавливании щита ссыпается в контейнер, подаваемлй на платформе. При наличии глинистой прослойки при внедрении щита образуют на плсвдадках отдельные прямоугольные куски, выгружаемые вручную Недостатком известного щита является то, что при появлении в забое глинистой прослойки разработку

и погрузку ее производят вручную, При использовании же роторного рабочего органа для разработки глинистого грунта гидродомкраты выдвижения козырька мешают его работе, поэтому козырек полностью должен быть демонтирован, что является трудоемким процессом и, кроме того, не позволяет производить демонтаж лишь тех сегментов, в зоне которых встречаются глинистые прослойки породы. Указанные недостатки снижают эффективность проходки.

, Цель изобретения - повышение эффективности проходки в песчано-глинистых грунтах путем обеспечения их селективной выемки.

Поставленная цель достигается тем что сегменты козырька имеют продольные борта для разъемного соединения между собой и торцевые фланцы для крепления к фланцам ножевого кольца, продольные борта одних сегментов выполнены сужающимися во внутрь относительно радиальных плоскостей, проходящих по торцам этого сегмента, а других сегментов - расширяющимися, при этом горизонтальные полки закреплены на сегментах одинаковой формы.

На фиг.1 показан щит для проходки тоннелей в песчаных и глинистых грунтах вид спереди; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вариант выполнения сегментов козырька.

Щит состоит из опорного кольца 1, которое оснащено силовыми гидроцилиндрами 2. На опорных роликах 3 с продольным опиранием на упорные ролики 4 размещено кольцо 5 роторного рабочего органа. В пределах ножевого кольца 6 корпуса размещен бар, состоящий из трех лучей 7, оснащенных резцами 8 и прикрепленных к центральной части к трубчатому забурнику 9.

В периферийной части каждый луч оснащен жестко прикрепленной к нему трубчатой СТОЙКОЙ 10, которая с помощью гидродомкрата 11 при необход мости вьадвижения или втягивания бара перемещается в направляющей трубе 12 кольца 5.

Один из лучей, нат1ример нижний, оснащен профилирующим копир-резцом 13,перемещаю1дймся с помощью гидро- , домкрата 14, работающего от автономной насосной станции (не показана) . К кольцу 5 спереди прикреплены погрузочные ковши 15 двойного действия.

Реверсивное вращение кольца 5 роторного рабочего органа с лучами 7 бара, зарубником 9 и ковшами 15 осуществляется от двух приводов 16, установленных на горизонтальной перегородке 17, размещенной в пределах опорного кольца 1

Козырек (аванбек) составлен из сегментов двух типов: сегментов 18, продольные боковые борта которых в поперечном сечении сужаются во внутрь относительно радиальных плоскостей, проходящих по торцам этого сегмента,и сегментов 19,продольные боковые борта которых в поперечном сечении расширяются во внутрь относительно радиальных плоскостей, проходящих по торцам этого сегмента.

Сегменты 18 и 19 соединяются друг с другом по продольным боковым бортам посредством-болтов 20.

Сегменты козырька состоят из торцевого фланца 21, заднего 22 и переднего 23 криволинейных листов и двух продольных боковых бортов 24. Криволинейные листы 22 и 23 установлены внахлестку и Образуют выемку на наружной поверхности сегмента для установки на ножевом кольце и выемку на внутренней поверхности для установки горизонтальных полок.

Все указанные элементы сегмента козырька могут быть соединены между собой с помощью сварки, либо передний 23 криволинейный лист крепится посредством винта 25 к заднему 22 криволинейному листу, в заднем листе 22 вварена втулка 26 для прохода прижимного винта 27. Передний заостренный спереди лист снаружи оснащен полосой 28, служащей для создания за козырьком свободной полости при проходке в связных грунта. Торцевой фланец 21 крепится болтами 29 к незамкнутому снизу лобовому фланцу 30, жестко прикрепленному внутри ножевого кольца 6. Кроме того, торцовые фланцы 21 сегментов козырька могут быть оснащены сзади двумя щеками 31 которые с помощью коротких штырьевых связей 32 и длинных штырьевых связей 33 соединяются с ребрами 34 ножевого кольца 6 корпуса.

В том случае, когда сегменты оснащены щеками 31, ребра располагаются напротив сегментов 18 и 19 поразному. Так ребра 34,располагающиеся напротив сегментов 19, размещены по центру этих сегментов, а ребра 34 используемые для крепления сегментов 18, размещены со смещением относително рсщиальной плоскости щита, проходящей в сечении через цен.тр соответствуюгщего сегмента 18. В этом случае щеки 31 укреплены на торцевом фланце 21 на таком расстояниидруг от друга, чтобы сегмент 18 мог перемещаться на длинной штырьевой связ 33 с тем, чтобы обеспечить возможность установки сегмента с поворотом его при наличии ранее установле ного выше расположенного сегмента к зырька. К продольным боковым бортам козырька с помощью болтов 20 прикреплены горизонтальные полки 35 различ ной длины вдоль продольной оси щита между которыми по центрув передней части полок устанавливаются ребра 3 В нижней части щита размещен кон вейер-перегружатель 37 с приемным передним бункером, к задней стенке переднего фланца 38 опорного кольца 1 прикреплены радвижные подвескитяги 39 для удержания заднего криволинейного листа 22 при снятом переднем криволинейном листе 23 в заданном положении после поворота каждого из них на штырьевой связи на угол, примернс равный 18.0° (фиг. 2) На кольце 5 выполнен вырез 40 для возможности поворота и крепления заднего криволинейного листа 22. Щит работает следующим образом. При однородном забое, сложенном песчаными грунтами, в головной част установлены все сегменты 18 и 19 козырька и все горизонтальные полки 35 с ребрами 36. Грунтрасполага ется на полках и в нижней ячейке в виде осыпей, являющихся средством крепления забоя. При продвижении щита песчаный грунт захватывается пог рузочными ковшами 15 роторного рабочего органа, поднимается вверх и сбрасывается в приемный бункер конвейера-перегружателя 37, с помощью которого порода передается в другие средства транспорта. При появлении в нижней части забоя глинистого грунта его резание осуществляется с помощью выдвигающегося лишь в нижней части забоя копир-резца 13, а также резцами 8, укрепленными на лучах 7 бара роторно го рабочего органа. С поднятием верхней границы слоя глинистого грунта выше первой снизу горизонтальной полки 35 щит останавливают и производят демонтаж этой полки и центрального ребра, соединяю щего его с выше расположенной полкой. Затем снимают болтал 20, винт 27 а также болты 29, после чего можно Демонтировать сегменты 18, не имеющие щек. В том случае, когда сегмент выполнены с щеками, после снятия бол тов 20 и 29 и винта 27 сегменты 18, опускают на удлиненной штырьевой связи 33 до момента, когда верхняя щ ка 31 сегмента 18 сядет на ребро 34. Затем указанный сегмент поворачивают приблизительно на 90 BOKpiyr удлиненной штырьевой связи 33 внутрь щита и в этом положении. После соответствующего подкрепленияили подвес ки переднего криволинейного листа 23 производят отсоединение его от задне го криволинейного листа 22, для чего снимают винты 25. После снятия переднего криволинейного листа 23 задний криволинейный лист 22.дополнительно поворачивают и закрепляют к задней стенке переднего фланца 38 опорного кольца 1 с помощью подвески-тяги 39. Для возможности поворота заднего криволинейного листа 22 в заднее положение к нему подводят путем вращения кольца 5 роторного рабочего органа вырез 40, который выполнен в передней стенке кольца 5. В том случае, когда сегменты козырька выполнены из соединенных между собой элементов посредством сварки, демонтаж производят следующим образом. После поворота сегмента 18 примерно на 90 вокруг удлиненной штырьевой связи 33 и соответствующего подкрепления или подвески его вынимают штырьевую связь 33 и сегмент 18 убирают . После того, как нижняя горизонтальная полка и оба нижних сегмента 18 сняты, а два соответствующих задних криволинейных листа 23 повернуты в заднее положение и закреплены с помощью подвесок-тяг 39, снова возобновляют механизированную проходку. При этом штоки силовых гидррцилиндров 2 отталкиваются от очередного кольца тоннельной обделки, сооружаемого в х.востовой части щита. При дальнейшем увеличении толщины слоя глинистого грунта по мере надобности производят постепенное снятие горизонтальных полок 35 и сегментов 18 и 19 козырька. При однородном забое, сложённом глинистым грунтом, ножевое кольцо б полностью освобождается от горизонтальных полок 35 и козырьков. В этом случае весь забой разрабатывается способом резания с помощью резцов 8, укрепленных на лучах 7 бара, и полностью выдвинутого копир-резца 13, размещенного в одном.из лучей. При появлении глинистой прослойки сверху объем:полок и сегментов козырька начинается сверху. Предла:гае «ый проходческий щит позволяет механизировать разработку и погрузку глинистого грунта за счет возможности демонтажа горизонтальных полок и сегментов козырька (аванбека) в зоне появления прослоек глинистого грунта и разработку его роторным рабочим органом. В результате демонтажа горизонтальных полок и сегментов козырька (аванбека в зоне появления прослоек 1линистого грунта значительно снижаются усилия для внедрения щита в грудь забоя. Кроме того, имеется возможность быстрого отвода сегментов козырька (аванбека) при его демонтаже внутрь щита, где их можно надежно подкрепить и опустить в нижнюю часть щита для дальнейшей транспортировки с целью складирован в тоннеле, а также возможность быст рой и безопасной установки сегментов козырька в установочное положение при монтаже козырька (аванбека) с горизонтальными полками, Значител но сокращаются остановки щита, необ ходимые для ведения переналадочных работ, а также трудоемкость этих работ. При этом работы выполняются при лучшем соблюдении требований безопасности. .Формула изобретения .Щит для проходки тоннелей, включающий ножевое и опорное кольца с фланцами, силовые гидроцилиндры для перемещения щита, исполнительнопогрузочный орган, козырек, установленный на ножевом кольце и состоящий из сегментов в виде криволинейных листов, и горизонтальные полки, которые размешены в передней части щиts

tl

Vt

ft

л

3f та, о т л и ч а ю щ и и с я тем,что, с целью повьпиения эффективности проходки в песчано-глинистых грунтах путем обеспечения их селективной выемки, сегменты козырька имеют продольные борта для разъемного соединения между собой и торцевые фланцы для крепления к фланцам ножевого кольца, продольные борта одних сегментов выполнены сужающимися во внутрь относительно радиальных плоскостей,проходящих по торцам этого сегмента, а других сегментов - расщиряющимися, при этом горизонтальные полки закреплены на сегментах одинаковой формы. Источники информации, принятые во внимание при эксперт изе 1,Маршак С.А. и Самойлов В.П. Строительство подземных сооружений с помощью проходческих щитов. М., Недра, 1967, с. 60-61. 2. Клорикьян В.Х. и Ходош В.Л. Горнопроходческие щиты -и ког-шлексы. М. , Недра,. 1977, с. 33-37 Гпрототип).