Устройство для одновременного прорезания щели и сооружения монолитной оболочки Советский патент 1982 года по МПК E21D9/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ПРОРЕЗАНИЯ ЩЕЛИ И СООРУЖЕНИЯ МОНОЛИТНОЙ ОБОЛОЧКИ

1

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к средствам для одновременного прорезания щели и сооружения в ней непрерывной цилиндрической монолитной оболочки обделки при ведении работ в неустойчивых горных породах, и может быть использовано в тоннельном строительстве и горнорудной промышленности в случаях, когда одновременно прорезается в породном массиве контурная щель и в ней сооружается монолитная оболочка обделки, а затем, под защитой этой оболочки, производится разработка и выемка ядра породного массива.

Известна машина для прорезания щели, выполненная на гусеничном шасси, на котором, установлена телескопическая стрела с возможностью вращения относительно продольной оси машины. На свободном конце стрелы закреплен прямолинейный цепной бар 1.

Недостатком этой машины является то, что она не обеспечивает сооружение в щели монолитной оболочки, необходимой при ведении работ в неустойчивых отслаивающихся породах, что ограничивает область ее применения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату являётся устройство для одновременного прорезания щели и сооружения монолитной оболочки, включающее базовую мащину со стрелой и с.монтированный на стреле щелепрорезной рабочий орган, в корпусе которого выполнен канал с соплами, для подвода бетонного раствора 2.

10

Недостатком такого устройства является то, что оно не может быть применено для сооружения в прорезаемой щели однородной, без включений породы, монолитной оболочки с требуемой высокой несущей способностью, необходимой для восприятия горного давления пород и предохранения проходчиков от обрущения пород при разработке и выемке ядра под прикрытием сооруженной оболочки, поскольку при одно20временном вращательном и поступательном движениях, т. е. при резании боковой поверхностью, исполнительный орган не сможет выносить щтыб грунта из щели, который будет осыпаться в щель из-за увеличения зазора между перемещаемым исполнительным органом и образующейся задней стенкой щели, а связующий раствор, подаваемый через сопла в исполнительном органе, будет распространятся радиально относительно поверхности трубы исполнительного органа и связывать разрыхленную породу по всему сечению прорезаемой щели. В результате того, что образованная этим устройством неоднородная монолитная оболочка не обладает необходимой несущей способностью, технология выемки ядра породы под защитой сооруженной в щели оболочки не может быть применена, так как она будет раздавлена повыщенным горным давлением в неустойчивых горных породах. Кроме того, исполнительный орган этого устройства выполнен прямолинейным и при его применении для проходки тоннелей он сможет сооружать только короткие, равные длине исполнительного органа, цилиндрические обвлочки и при сооружении последующих цилиндрических оболочек обделки их стыки будут образовываться уступами (внахлестку) из-за чего с каждой последующей заходкой сечение тоннеля будет уменьшаться, что недопустимо, так как тоннели имеют заданные габариты сечения. Цель изобретения - повышение несущей способности и качества сооружаемой оболочки. Цель дotтигaeтcя тем, что рабочий орган снабжен установленной на нем со стороны образования оболочки направляющей с охватывающей ее эластичной манжетой, при этом внутри направляющей выполнены каналы, а сопла размещены в манжете и сообщены с каналом. Рабочий орган выполнен в виде зигзагообразного цепного бара, а направляющая выполнена Т-образной и закреплена между режущими цепями бара. Цепной бар снабжен заглаживающим упругим элементом, упруго поджатым к искривленному участку бара. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - расположение устройства в сечении выработки; на фиг. 3 - рабочий орган, вид сбоку; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 5 -рабочий орган, вид снизу; на фиг. б-8 - стадии схемы сооружения монолитной оболочки; на фиг. 9 - схема разрезания ядра на породные блоки. Устройство включает базовую мащину с щасси 1, на которой относительно ее про дольной оси на валу 2 закреплена под углом 90° телескопическая стрела 3 с возможностью вращения вокруг вала 2. На базовой мащине установлены гидроцилиндры 4 для центрирования и распора базовой мащины относительно продольной оси выработки 5. На телескопической стреле 3 закреплен искривленный зигзагообразный цепной бар 6 для обеспечения возможности сооружения непрерывной по длине тоннеля гладкой цилиндрической оболочки, поскольку при прямолинейной базе обделка выполнялась бы из коротких цилиндрических оболочек, равных длине бара, с образованием между смежными цилиндрическими оболочками уступов, из-за которых с каждой последующей заходкой сечение тоннеля будет уменьшаться. Зигзагообразное искривление 7 выполнено в плоскости, перпендикулярной поверхности щек 8 бара и находится в его хвостовой части, при этом механизм привода 9 режущих верхней 10 и нижней 11 цепей закреплен на части зигзага, обращенного во внутрь выработки за поверхность сооруженной оболочки 12 предществовавшеи заходки, а щеки 8 бара удалены от оси выработки 5 и располагаются по контуру цилиндрической поверхности оболочки 13 последующей заходки, в связи с чем создается возможность получения непрерывной цилиндрической оболочки обделки в результате формирования стыков 14 между заходками оболочек с образованием торцового стыкования и ликвидации уступного стыкования внахлестку. Направление движения режущих цепей выбирается таким образом, чтобы рабочая зона 15 режущих цепей двигалась в направлении из глубины породного массива к ядру забоя и выносила породную мелочь из образующей щели. Для отделения зоны образования щели 16 от зоны сооружения монолитной оболочки 17 на наружной поверхности щек цепного бара закреплены продольные манжеты 18. Кроме того, между режущими цепями 10 и 11 в их холостой зоне закреплена продольная Т-образная направляющая 19, вдоль которой может перемещаться эластичная манжета 20, герметизирующая зону сооружения монолитной оболочки 17. Внутри эластичной манжеты 20 проходит канал 21, подводящий быстроохватывающий раствор бетона к соплам 22, через которые раствор вь ходит в зону сооружения .монолитной оболочки, благодаря чему в ней происходит формование монолитной оболочки и исключается вытекание раствора через режущие цепи 10 и 11. Для герметизации сооружаемого стыка между сменными заходками оболочек на телескопической стреле 3 закреплен заглаживающий упругий элемент 23, поджатый к искривленному зигзагообразному участку бара. Герметизация в щели зоны сооружения монолитной оболочки посредством эластичной манжеты необходима для повышения несущей способности монолитной оболочки

за счет ее формирования однородным раствором бетона без примеси породной мелочи в а1ели, а герметизация сооружаемого стыка между смежными заходками оболочек с помощью заглаживающего упругого элемента исключает вытекание раствора через стык и загрязнение его породной мелочью, а также повышает несущую способность монолитной оболочки обделки в месте стыка.

Устройство работает следующим образом.

Самоходное шасси 1 устройства подводится к груди забоя и с помощью гидроцилиндров 4 центрируется и распирается относительно продольной оси выработки 5, включается механизм продольной подачи и механизм вращения цепного бара (не показаны), в результате чего искривленный зигзагообразный цепной бар 6 внедряется в ядро забоя.

Поскольку цепной бар имеет искривление, то для того, чтобы его разместить у контура выработки при наличии уже сооруженной оболочки обделки цепной бар внедряют, отступив от контура ядра и после внедрения производят одновременно вращение вала 2 и раздвижение телескопической стрелы 3 до размещения цепного бара б у заданного контура сечения выработки (фиг. 6).

После того, как цепной бар б расположится на заданном контуре на продольной Т-образной направляюп1ей 19 с хвостовой части бара, вдвигают эластичную манжету 20, включают механизмы вращения телескопической стрелы 3 и одновременно производят нагнетание раствора бетонной смеси.

При вращении режущих цепей 10 и И их рабочая зона 15 разрушает породу и выносит штыб из образуемой щели. Одновременно по каналу 21 нагнетается раствор бетонной смеси к соплам 22.

Благодаря наличию на наружной поверхности щек 8 искривленного зигзагообразного цепного бара продольных манжет 18 и эластичной манжеты 20 производится разделение операций по выносу штыба породы из зоны образования щели 16 и формированию в выделенной зоне 17 монолитной оболочки 13.

Таким образом, в результате работы искривленного зигзагообразного цепного бара одновременно прорезается в целике ядра породы контурная щель и сооружается обоЛочка монолитной обделки в разделенных зонах (фиг. 7 и 8).

По технологии работ предусмотрено сооружать гладкую поверхность цилиндрической оболочки обделки. При работе устройства между уже сооруженной заходкой оболочки 12 обделки и вновь сооружаемой 13 образуется незаделанный торцовой стык 14,

равный толщине искривленного цепного бара 7.

При вращении телескопической стрелы 3 заглаживающий упругий эле.мент 23 скользит по поверхности сооруженной оболочки

5 обделки 12 и одновременно контактирует с ядром забоя и уплотняет корпус участка искривленного зигзагообразного бара 7, в результате чего достигается герметизация зоны сооружения монолитной оболочки

Q на участке стыка 14 между смежными заходками и образуется гладкая поверхность оболочки обделки между заходками непрерывной цилиндрической формы.

Изобретение позволяет повысить несущую способность сооружаемой опережающей монолитной оболочки обделки и за счет этого применить его при производстве проходческих работ в неустойчивых породах, при которых развивается высокое горное давление. В результате этого устройство

.. позволяет исключить работы, связанные с возведением временной крепи, операции по монтажу-демонтажу опалубки и снизить аварийность из-за вывалов породы, что позволит существенно сократить трудоемкость работ и расход материалов, испол)5 зуемых для временной крепи, а также повысить безопасность работ и скорость сооружения тоннелей.

Формула изобретения

1.Устройство для одновременного нрорезания щели и сооружения монолитной обо° лочки, включающее базовую машину со стрелой и смонтированный на стреле me.icобразной рабочий орган, в корпусе которого выполнен канал с соплами для подвода бетонного раствора, отличающееся тем,

, что, с целью повышения несущей способности и качества сооружаемой оболочки рабочий орган снабжен установленной на нем со стороны абразивной оболочю направляющей с охватывающей ее эластичной манжетой, при этом внутри направ.)0 щей выполнены каналы, а сопла размешены в манжете и сообщены с каналом.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что рабочий орган выполнен в виде зигзагообразного цепного бара, а направляющая выполнена Т-образной и закреплена .между режущими цепя.ми бара.

3.Устройство но п. 2, отличающееся тем, что цепной бар снабжен продольными манжетами, закрепленными на его щеках.

4.Устройство по п. 2, отличающееся тем, 0 что цепной бар снабжен заглаживающим

упруги.м эле.ментом, упруго поджаты.м к ис кривленному участку бара.

Источники инфор.мации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент-Франции № 2123846, S кл. Е 01 G 3/00, опублик. 1972.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 244219, кл. Е 02 F 5/04, 1968 (прототип) .

13

И

П

Фиг.1

Фиг.

к I в в;vж I I« ж%«кc«« %%e& «vк« :«кa

, TL V .

- IAV-i r---f iT

V

V V V V V V7

го л

/f // //

фиг. 5

Фа г. 8

Фиг. 9