Щит для проходки тоннелей Советский патент 1982 года по МПК E21D9/06 E21D19/04 

(54) ЩИТ ДЛЯ ПРОХОДКИ ТОННЕЛЕЙ

1

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

Известен щит, включающий корпус с головной частью, которая имеетпродольные выдвижные балки с шарнирно прикрепленными поворотными балками, служащими для удержания груди забоя, и домкраты подачи щита. Указанный щит имеет возможность сохранения во время его движения в распертом состоянии груди забоя за счет поворотных балок, смонтированных на выдвижных балках 1.

Однако площадь контакта с забоем указанных поворотных балок является небольшой, в связи с чем вероятность возникновения вывалов в пространстве между поворотными балками не исключается. Недостатком щита также является сложность конструкции, обусловленная необходимостью установки на щите дополнительных домкратов и соответствующей гидроаппаратуры, а также установки специальных направляющих для балок.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является щит для проходки тоннелей, включающий корпус с головной частью, на которой щарнирно закреплены поворот5 но-подвесные плиты для удержания груди забоя от обрущения, каждая из которых оснащена гидроцилиндром ее поворота, домкраты подачи щита и стреловой экскаваторный рабочий орган. Плиты выполнены

. в виде жестких конструкций с плоской или даже выпуклой поверхностью при неровном контуре забоя, обязательно образующемуся при разработке его стреловым органом 2. Однако контакт с забоем происходит в одном месте по высоте плиты при небольшой

15 величине площади этого контакта. Создание такого ограниченного контакта с забоем при встрече с прослойками обрущающихся грунтов обуславливает возможность сдвижения грунта перед плитой, а значит воз.,, никновение осадок слоев грунта над щитом. В условиях пррисщедщих подвижек забоя движение щита на забой осложняется, так как плита, получившая контакт с грунтом в зоне укрепления плиты к элементу головной части, под действием реакции этого грунта интенсивно поворачивается, еще более теряя контакт с грунтом по остальной площади.

При начавшихся подвижках грунта в забое открытие забоя может повлечь к еще больщим деформациям и даже к образованию вывалов. Это, в свою очередь, ведет к сниженито- эффективности и темпов проходки.

Цель изобретения - повыщение устойчивости забоя и эффективности работы щита в условиях обрушающихся грунтов.

Указанная цель достигается тем, что каждая поворотно-подвесная плита с забойной стороны снабжена поворотными пластинами с жестко прикрепленными к ним рычагами, которые соединены между собой посредством общей тяги и щарнирно установлены на плите, при этом к одному из рычагов прикреплен свободный конец гидроцилиндра поворота плит.

Каждая пластина снабжена упругим листом, общая тяга выполнена из отдельных стержней в виде регулируемых стяжек.

На фиг. 1 показан щит для проходки тоннелей (разрез А-А на фиг. 2); на фиг. 2 - вид Б на фиг. 1 и сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Г-Г на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Д-Д на фиг. 3; на фиг. 5- сечение Е-Е на фиг. 2; на фиг. б - сечение Ж-Ж на фиг. 5.

Щит содержит ножевое кольцо 1, опорное кольцо 2, домкраты 3 подачи щита и кронщтейн 4. на котором щарнирно закреплена траверса 5 с иаарнирно установленной стрелой 6. Стрела 6 имеет рабочий орган 7 экскаваторного типа.

В нижней части опорного кольца 2 корпуса щита размещена приемная головка наклонного конвейера-перегружателя 8.

Ножевое кольцо 1 и частично опорное кольцо 2 ниже горизонтального диаметра щита закрыты листами наклонного приемного лотка 9. Ножевое кольцо 1 выще горизонтального диаметра оборудовано серией петель 10, к которым с помощью пальцев 11 щарнирно прикреплены поворотно-подвесные плиты 12, выполненные в виде секторных стальных листов. На петлях 13; жестко закрепленных на ножевом колъце 1 за каждой поворотно-подвесной плитой 12, щарнирно укреплен с помощью пальца 14 гидроцилиндр 15, имеющий предохранительный клапан. Каждый гидроцилиндр 15 предназначен для поворота в направлении на забой и от забоя соответствующей поворотноподвесной плиты 12.

Каждая поворотно-подвесная плита 12 имеет с забойной стороны, например, три пластины 16, 17 и 8, каждая из которых оснащена упругим листом соответственно 19, 20 и 21. При этом поворотные пластины установлены на поворотно-подвесной

плите 12 со смещением друг относительно друга вдоль оси симметрии плиты.

Соединение упругих листов со стальным листом поворотной пластины может быть осуществлено любым известным способом, например с помощью стыковых планок и болтов. При необходимости каждый упругий лист 19-21 может быть разделен на отдельные полосы.

Поворотная пластина 16 жестко соединена с рычагом 22, который щарнирно посаС жен с помощью пальца 23 на щеках 24, жестко укрепленных, например, с помощью сварки, на боковых гранях выреза, сделанного в поворотно-подвесной плите 12. Другим концом рычаг 22 с помощью пальца 25 соединен со щтоком гидроцилиндра 15.

На поворотно-подвесной плите 12 под вырезом, через который пропущен рычаг 22, жестко укреплен упор 26. На пальце 25 посажены петли двух тяг 27, каждая из которых с помощью пальцев 28 соединена с

0 двумя боковыми рычагами 29, размещенными друг над другом и жестко соединенными каждый с поворотными пластинами 17 и 18. Тяги 27 могут быть выполнены либо цельными, либо в виде отдельных стержней, регулируемых с помощью винтовых стяжек для возможной установки пластин под различными углами в соответствии с контуром забоя, образующимся при выемке исполнительным органом. Боковые рычаги 29, пропущенные через вырезы, сделанные в

поворотно-подвесной плите 12, установлены щарнирно на щеках 30, жестко закрепленных на поворотно-подвесной плите 12, с помощью пальцев 31:

Щит работает следующим образом. После разработки забоя в зоне действия соответствующей поворотно-подвесной плиты 12, в порщневую полость гидроцилиндра 15 подается под давлением рабочая жидкость и щток гидроцилиндра 15 начинает выдвигаться, производя, в первую очередь,

поворот рычага 22 до момента, когда этот рычаг войдет в контакт с упором 26, укрепленным на поворотно-подвесной плите 12. Одновременно с рычагом 22 поворачивается пластина 16 с упругим листом 19. При этом с помощью тяг 27 поворачиваются на тот же угол, что и рычаг , боковые рычаги 29, а вместе с ними соответственно пластины 17 и 18 со своими упругими листами 20 и 21. При дальнейщем выдвижении щтока гидроцилиндра 15 поворотно-подвесная плита 12 совместно с повернутыми пластинами 16, 17 и 18 и их упругими листами 19, 20 и 21 поворачивается в направлении на забой.

При определенном положении поворотноподвесной плиты 12 пластины 16, 17 и 18 своими упругими листами 19, 20 и 21 поочередно начинают вступать в контакт с забоем (возможное положение забоя показано пунктирной линией), осуществляя распределенную по площали передачу на него поддерживающего давления, создаваемого с помощью гидроцилиндра 15. После отбора породы, производимого с помощью рабочего органа 7, укрепленного на стреле 6 по всей площади забоя, и прижатия паворртно-подвесных плит 12 посредством упругих листов 19, 20 и 21 поворотных пластин 16, 17 и 18 к забою, начинается с помощью домкратов 3 подачи перемещение щита вперед. При этом ножевое кольцо 1 корпуса щита своей передней кромкой внедряется в грунт забоя, производя его подрезку. Давление грунта на поворотную плиту начинает возрастать, что ведет вначале к дальнейщему изгибу упругих листов 19, 20 и 21 пластин 16, 17 и 18, а затем при срабатывании предохранительного клапана, подключенного к порщневой полости гидроцилиндра 15, к повороту этих пластин вместе с упругими листами п направлении от забоя с прижатием их к поворотно-подвесной плите. В указанный .момент должно произойти заполнение грунтом, подрезанным ножевым кольцом, свободной полости, расположенной перед поворотно-подвесной плитой 12 между ножевым кольцом и ближайщей к нему пластиной 18, так как при полном прижатии грунта к поворотно-подвесной плите 12 дальнейшее продвижение щита может повести к отжатию этой плиты и потере контакта ее с забоем по значительной части п.О1лади. Для исключения этого явления производят поочередный небольшой поворот поворотно-подвесных плит 12 от забоя с помощью гидроцилиндров 15 путем подачи рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндров, а затем - поворот пластин 16, 17 и 18 вместе с листами в сторону забоя путем подачи рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндров 15. При дальнейшей подаче рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндров 15 поворотноподвесной плиты 12 посредством листов 19, 20 и 21 пластины 16, 17 и 18 снова вводятся в контакт с забоем, что позволяет осуществить дополнительное продвижение щита на некоторое расстояние. После окончания передвижки щита.производят складывание пластин 16, 17 и 18 с упругими листами 19, 20 и 21 к поворотноподвесной плите 12 при помощи гидроцилиндров 15, обеспечивая удобные условия для работы рабочего органа 7, установленного на стреле 6, с помощью которого грунт перед каждой соответствующей плитой разрабатывают на необходимую величину. После окончания такой разработки поворотно-подвесную плиту 12 поворачивают в направлении на забой и прижимают к забою. Грунт с наклонного приемного лотка 9 с помощью рабочего органа 7 и наклонного конвейера-перегружателя 8 передается далее на средства внутритоннельного транспорта. Таким образом, предлагаемый щит позволит повысить устойчивость забоя за счет поворотных пластин с упругими листами и рычагами, связанными общей тягой. Кроме того, повышается безопасность работ, так как щит может продвигаться при постоянном взаимодействии поворотных пластин с грудью забоя. Формула изобретения 1.Щит для проходки тоннелей, включающий корпус с головной частью, на которой шарнирно закреплены поворотно-подвесные плиты для удержания груди забоя от обрушения, каждая из которых оснащена гидроцилиндром ее поворота, домкраты подачи щита и стреловой экскаваторный рабочий орган, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости забоя и эффективности работы щита в условиях обрушающихся грунтов, каждая поворотно-подвесная плита с забойной стороны снабжена поворотными пластинами с жестко прикрепленными к ним рычагами, которые соединены между собой посредством общей тяги и шарнирно установлены на плите, при этом к одному из рычагов прикреплен свободный конец гил1роцилиндра поворота плит. 2.Щит по п. 1, отличающийся тем, что общая тяга выполнена из отдельных стержней в виде регулируемых стяжек. 3. Щит по п. 1, отличающийся тем, что каждая пластина снабжена упругим листом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент -ФРГ № 2828221, кл. Е 21 D 9/06, опублик. 1979. 2. Патент СЩА № 3613383, кл. 61-85, опублик. 1971. 1G И 0 { / К

(Риг.1 &А Фиг. 2 В

(Риг. 6

(риг. 5

/УГ-Д

Фиг. 6