Щит для проходки тоннелей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаач сник

Социалистических

Республик (ii) 848653 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 281279 (21) 2862280/22-03 с присоединением заявки11о (23) Приоритет— (51)М. Кл.

Е 21 D 9/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 2 3 078 1 Бюллетень Н9 2 7 (53) УДК 624. 191. 6 (088. 8 ) Дата опубликования описания 230781 (72) Авторы изобретения

В.П.Самойлов,. Т.П.Садовский, В.Г.Лернер

t0.È.ËåâèòHH и Г.М.Синицкий

Специальное конструкторско-технологическое бюро ".

Главмосинжстроя при Мосгорисполкбме.--"-- . (71) Заявитель (54) ЩИТ ДЛЯ ПРОХОДКИ ТОННЕЛЕИ

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

Известен щит для проходки тоннелей в песчаных и глинистых грунтах, включающий удлиненное ножевое коль цо в виде заостренной спереди обечайки, горизонтальные полки, силовые цилиндры для перемещения щита, установленные в опорном кольце, роторный кольцевой орган, к внутреннему кольцу которого закреплен съемный бар, 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 горизон тальные полки. При появлении в забое глинистой прослойки разработка ее при вдавливании щита осуществляется вручную; При сплошном глинистом забое производится демонтаж горизонтальных полок, а роторный орган после оснащения съемным баром выдвигается вперед и осуществляет разработку забоя. Грунт, захватываеьый в нижней части ковшами, поднимается вверх И попадает в приемный бункер конвейера-перегружателя Г13 °

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 обеспечить синхронное выдвижение домкратов для перемещения короткого кольца внутри обечайки.

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

В указанном щите козырьки задав.ливаются в породу гидродомкратами или все одновременно, или раздельно, что предотвращает опасность осадки дневной поверхности. Песчаная порода, располагаемая под углом естествен848653

4 ного откоса, при вдавливании щита ссыпается в контейнер, подаваеьмй на платформе. При наличии глинистой прослойки при внедрении щита образуют на площадках отдельные прямоугольные куски, выгружаемые вручную (2) .

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.3 — 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 б корпуса щита 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 необходи мости выдвижения или втягивания бара перемещается в направляющей трубе

12 кольца 5.

Один иэ лучей, например нижний, оснащен профияирукщим! копир-резцом

13,перемещающймся с помощью гидродомкрата 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 отно15 сительно радиальных плоскостей, проходящих по торцам этого сегмента.

Сегменты Т8 и 19 соединяются друг с другом по гродольным боковым бортам посредством болтов 20.

Щ 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 заост/ ренный спереди лист снаружи оснащен полосой 28, служащей для создания за козырьком свободной полости при про40 ходке в связных грунта. Торцевой фланец 21 крепится болтами 29 к незамкнутому снизу лобовому фланцу 30, жестко прикрепленному внутри ножевого кольца б. Кроме того, торцовые

4 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 б 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 относительно радиальной плоскости щита, проходящей в сечении через центр соответствующего сегмента 18. В этом случае щеки 31 укреплены на торцевом фланце 21 на таком расстоянии друг от друга, чтобы сегмент 18 мог перемещаться на длинной штырьевой связи

33 с тем, чтобы обеспечить возмож848653 ность установки сегмента с поворотом его при наличии ранее установленного выше расположенного сегмента козырька.

К продольным боковым бортам козырька с помощью болтов 20 прикреплены горизонтальные полки 35 различной длины вдоль продольной оси щита ! между которыми по центру в передней части полок устанавливаются ребра 36

В нижней части щита размещен конвейер-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 2 3 в заданном положении после поворота каждого иэ них на штырьевой связи на угол, примерно равный 180О (фиг.2).

На кольце 5 выполнен вырез 40 для 20 воэможности поворота и крепления заднего криволинейного листа 22.

Щит работает следующим образом.

При однородном забое, сложенном песчаными грунтами, в головной части 2 установлены все сегменты 18 и 19 козырька и все горизонтальные полки 35 с ребрами 36. Грунт располагается на полках и в нижней ячейке в виде осыпей, являющихся средством крепления забоя. При продвижении щита песчаный грунт захватывается погрузочными 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 выдвигающе- 40 гося 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 45 глинистого грунта выше первой снизу горизонтальной полки 35 щит останавливают и производят демонтаж этой полки и центрального ребра, соединяющего его с выше расположенной полкой. Затем снимают болты 20, винт 27, а также болты 29, после чего можно демонтировать сегменты 18, не имеющие щек. В том случае, когда сегменты выполнены с щеками, после снятия болтов 20 и 29 и винта 27 сегменты 18, опускают на удлиненной штырьевой связи 33 до момента, когда верхняя щека 31 сегмента 18 сядет на ребро 34.

Затем указанный сегмент поворачивают приблизительно на 90 вокруг уд- Щ

О линенной штырьевой связи 33 внутрь щита и в этом положении. После соответствующего подкрепления или подвески переднего криволинейного листа 23 производят отсоединение его от задне- д, 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 воэможности 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 90О 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 гидроцилиндров 2 отталкиваются от очередного кольца тоннельной обделки, сооружаемого в хвостовой 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, сложенном глинистым грунтом, ножевое кольцо 6 полностью освобождается от горизонтальных полок 35 и козырьков. В этом случае весь забой разрабатывается спо» собом резания с помощью резцов 8, укрепленных на лучах 7 бара, и полностью выдвинутого копир-резца 13, размещенного в одном из лучей.

При появлении глйнистой прослойки сверху объем полок и сегментов козырька начинается сверху.

Предлагаемый проходческий щит позволяет механизировать разработку и погрузку глинистого грунта эа 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 (аванбекф в зоне появления прослоек Глинистого 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

848653 транспортировки с целью складирования в тоннеле, а также возможность быстрой и безопасной установки сегментов козырька в установочное положение при монтаже козырька (аварбека) с горизонтальными полками, значительно сокращаются остановки щита, необходимые 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 состояший из сегментов в виде криволинейных листов, и горизонтальные полки, которые размещены в передней части щита,отличающий с ятем,что, с целью повышения 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 — расширяющимися, при этом горизонтальные полки закреплены на сегментах одинаковой формы.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе

1.Маршак С.А. и Самойлов В.П.

Строительство подземных сооружений с помощью прохсдческих шитов. M., "Недра", 1967, с. 60-61.

Щ 2. Клорикьян В.Х. и Ходош В.А.

Горнопроходческие щиты .и ког".плексы.

M., "Недра",. 1977, с. 33-37 (прототип) 848653

23 Z5 ZZ Л В 3П Я Я Я ЗЯ М

87

ВНИИПИ Заказ 6033/35 Тираж 627 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, улПроектная,4