Способ проходки горных выработок Советский патент 1981 года по МПК E21D9/06 E21D9/12 

(54) СПОСОБ ПРОХОДКИ ГОРПЫХ ВЫРАБОТОК

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при проходке тоннелей и других подземных сооружений в сыпучих и связных грунтах в условиях изменения вида и состояния грунтов по трассе проходки. Известен способ проходки выработок, согласно которому крепление забоя осуществляется с помощью простых и складных горизонтальных полок. При использовании простых полок, выполняемых в виде сплощных листов, жестко прикрепленных к ножевому кольцу и вертикальной перегородке, при встрече со связными и особенно плотными грунтами, выемку грунта рабочим органом приходится вести в отдельных ячейках головной части, что увеличивает время на выемку и снижает темпы проходки. Для улучщения процесса выемки жесткие полки иногда демонтируются и удаляются в тоннель, что также является длительной операцией, требующей больших затрат ручного труда. При использовании складных полок с целью создания благоприятных условий для выполнения операций по выемке грунта указанные полки отсоединяются от ножевого кольца, складываются и в сложенном положении закрепляются на вертикальной перегородке. После этого вертикальная перегородка вместе со сложенными полками отводится назад от груди забоя и при необходимости отклоняется от вертикали с закреплением нижнего конца на ножевом кольце, что обеспечивает свободный доступ к забою 1. Однако в случае снятия простых или закрепления на вертикальной перегородке складных полок, забой значительное время незакреплен, что при изменении состояния грунта по влажности или плотности может привести к нарушению устойчивости забоя. Последнее является особенно опасным при проходке выработки вблизи сооружений. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ проходки горных выработок, включающий выемку грунта, погрузку грунта на средства тоннельного транспорта, передвижение щита, сооружение обделки, крепление забоя с помощью горизонтальных полок, закрепленных на вертикальной перегородке, и выдвижных поворотноподвесных плит и отвод горизонтальных полок и поворотно-подвесных плит от груди

забоя с установкой плит в наклонное положение.

При известном способе проходки создаются более благоприятные условия в части крепления забоя 2.

Однако наличие постоянно размещаемых в ножевом кольце полок ведет к излишним затратам времени на осуществление выемки грунта, проводимой в отдельных ячейках, т.е. в стесненных условиях. Кроме того, как полки, так и наклонно установленные поворотно-подвесные плиты создают дополнительные сопротивления движению породы, которые приводят к снижению скорости перемещения щита и, соответственно, снижению производительности проходки.

Использование телескопических полок при их раздвижке на всю длину сужает зону действия экскаваторного рабочего органа, постоянно закрепленного в определенном месте щита. С целью снижения времени на выемку грунта в забое устанавливают в нижней и верхней частях щита экскаваторные рабочие органы. При этом экскаваторный рабочий орган в верхней части щита установлен с возможностью вертикального перемещения. Все это усложняет конструкцию щита, повыщает трудоемкость работ и снижает производительность работы щита в изменяющихся грунтовых условиях забоя.

Целью изобретения является повыщение производительности проходки горных выработок за счет снижения сопротивления движению грунта при изменяющихся грунтовых условиях забоя.

Поставленная цель достигается тем, что перед выемкой связных грунтов горизонтальные полки складывают и закрепляют на вертикальной перегородке, которую вместе со сложенными полками отводят от груди забоя, после чего выдвигают и прижимают к груди забоя поворотно-подвесные плиты, а перед выемкой сыпучих грунтов выдвигают вертикальную перегородку со сложенными полками к груди забоя, отводят от забоя поворотно-подвесные плиты и устанавливают горизонтальные полки в рабочее положение.

На фиг. 1 изображен проходческий щит с установленными в рабочее положение горизонтальными полками и отведенными поворотно-подвесными плитами; на фиг. 2 - то же, со сложенными горизонтальными полками у вертикальной перегородки; на фиг. 3 то же, с отведенными полками и подведенными к забою поворотно-подвесными плитами; на фиг. 4 - то же, в момент отвода поворотно-подвесных плит и отвода к забою вертикальной перегородки; на фиг. 5 - то же, в момент подвода вертикальной перегородки к забою; на фиг. 6 - то же, установка горизонтальных полок в рабочее положение и установка поворотноподвесных плит в наклонное положение; на фиг. 7 - то же, вид спереди с установленными горизонтальными полками в рабочее положение и поворотно-подвесными плитаМИ, установленными в наклонное положение; на фиг. 8 - то же, вид спереди при сложенных горизонтальных полках и подведенных к забою поворотно-подвесных плитах.

Для проходки горных выработок используется щит, корпус 1 которого оснащен домкратами 2 подачи. В ножевом кольце корпуса 1 щита размещена с возможностью продольного перемещения вертикальная перегородка 3, к которой шарнирно прикреплены складные верхняя 4 и нижняя 5 горизонтальные полки. В головной части щита размещены поворотно-подвесные плиты б, каждая из которых щарнирно прикреплена к выдвижному листовому элементу 7 и имеет домкрат 8 поворота поворотно-подвесной плиты 6.

Продольные перемещения каждого листового элемента 7 совместно с поворотноподвесной забойной плитой б и домкратом 8 осуществляется с помощью домкрата 9 выдвижения, размещенного в опорном кольце корпуса 1 щита между домкратами 2 подачи. В верхней части опорного кольца корпуса 1 щита жестко закреплен кронщтейн 10, на котором, в свою очередь, с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях закреплен стреловой экскаваторный рабочий орган 11. В нижней части корпуса 1 щита установлен наклонный конвейер-перегружатель 12. В хвостовой части щита установлен дуговой блокоукладчик 13, с помощью которого производится сборка обделки 14.

Способ осуществляется следующим образом.

При забое, сложенном на всю высоту сыпучим грунтом, средством крепления забоя являются горизонтальные полки 4 и 5, установленные совместно с вертикальной перегородкой 3 в передней части ножевого кольца корпуса 1 щита (фиг. 1 и 7). Поворотно-подвесные плиты б отведены назад и установлены в наклонном положении. При продвижении щита грунт из осыпей, расположенных в верхних и средних ячейках головной части на горизонтальных полках 4 и 5, падает вниз, откуда вместе с грунтом нижней ячейки грузится с помощью стрелового экскаваторного рабочего органа 11 (положение органа при погрузке показано на фиг. 1 пунктирной линией) на наклонный конвейер-перегружатель 12. После продвижения щита на длину очередной заходки щтоки домкратов 2 подачи щита отводятся назад и в хвостовой части щита с помощью дугового блокоукладчика 13 осуществляется сборка очередного кольца обделки 14.

В случае появления в верхней части здбоя значительного по толщине связного 5 грунта после соо1:ветствующей подработки забоя с помощью стрелового экскаваторного рабочего органа 11 производится отсоединение концов горизонтальных полок 4 и 5 от ножевого кольца корпуса 1 щита, складывание этих полок и закрепление на вертикальной перегородке 3 (фиг. 2). При этом поворотно-подвесные забойные плиты 6 остаются в заднем положении. Затем вертикальная перегородка 3 вместе со сложенными на ней полками 4 и 5 отводится от груди забоя в заднее положение, а поворотно.-подвесные забойные плиты 6 выдвигают с помощью домкратов 9 выдвижения и прижимают к груди забоя с помощью домкратов 8 поворота (фиг. 3 и 8). Выемка грунта в забое и погрузка на конвейер-перегружатель 12 осуществляется с помощью стрелового экскаваторного рабочего органа 11. После подработки всего забоя с помощью домкратов 2 подачи, отталкивающихся от обделки 14, щит подается вперед (фиг. 4). При этом штоки домкратов 9 выдвижения вместе с листовыми элементами 7 и поворотно-подвесными забойными плитами 6, поддерживающими забой, отступают относительно корпуса 1 щита назад. С появлением в верхней части забоя сыпучего грунта, толщина которого согласно геологическим данным увеличивается, после необходимой подработки забоя, осуществляемой с помощью стрелового экскаваторного органа 11, вертикальная перегородка 3 вместе с закрепленными на ней складными полками 4 и 5 выдвигается к груди забоя (фиг. 5). После этого поворотно-подвесные забойные плиты б, начиная с нижних, с поМОЩЬЮ домкратов 9 выдвижения отводят ---- назад от забоя. После отвода всех поворотно-подвесных забойных плит 6 назад они с помощью домкратов 8 поворота устанавливаются в наклонное положение (фиг. 6). Затем производится раскладка полок 4 и 5 с установкой их в рабочее положение и креплением к ножевому кольцу. Предлагаемый способ повышает производительность, так как .за счет отвода от забоя поворотно-подвесных плит или горизонтальных полок, сложенных у вертикальпои перегородки, снижается сопротивление движению грунта при работе щита в любых грунтовых условиях забоя. Кроме того, отвод горизонтальных полок перед выемкой связных грунтов исключает потери времени на осуществление выемки грунта в отдельных ячейках, т.е. в стесненных условиях. Формула изобретения Способ проходки горных выработок включающий выемку грунта, погрузку грунта на средства тоннельного транспорта, передвижение щита, сооружение обделки, крепление забоя с помощью горизонтальных полок, закрепленных на вертикальной перегородке, и выдвижных повротно-подвесных плит и отвод горизонтальных полок и поворотно-подвесных плит от груди забоя с установкой плит в наклонное положение, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности проходки горных выработок за счет снижения сопротивления движению грунта при изменяющихся грунтовых условиях забоя, перед выемкой связных грунтов горизонтальные полки складывают и закрепляют на вертикальной перегородке, которую вместе со сложенными полками отводят от груди забоя, после чего выдвигают и прижимают к груди забоя поворотно-подвесные плиты, а перед выемкой сыпучих грунтов выдвигают вертикальную перегородку со сложенными полками к груди забоя, отводят от забоя поворотно-подвесные плиты и устанавливают горизонтальные полки в рабочее положение. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1- Черняховская С. Э. и Карамышев М. И. Строительство автодорожного тоннеля под Суэцким каналом. - «Транспортное строительство, 1980, № 1, с. 55. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 25.17436/22-03, кл. Е 21 D 9/06, 1977.

-..-/-у-.-Л;-:: :---:-;.-: -:/;; ;:::-v:;.o:;i;o:

фиг.

Фиг. Ч