Проходческий прямоугольный щит – проходческий щитовой комплекс для сооружения прямоугольных тоннелей — патент РФ 2130120

Открытый прямоугольный проходческий щит

 

r орг-; фт г фи т ц с, -л,-з v

ОП ИСАЙ

ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ

Союз Советских

Социалистических

Реслублнк (61) Дополнительное к авт. свид (22) Заявлено 11.09.75 (21) 2171G с присоединением заявки М (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.82. Бюл. (45) Дата опубликования описан

Гасударственный комитет ссср ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения А. Е. Бирюков, Ю. А. Молчанов, В. И. Ресин, В. М. Симоненко, М. А. Лев, Б. Н. Иванов и Ф. Я. Леин

Московский государственный трест горнопроходческих работ № 2 Главмосинжстроя при Мосгорисполкоме (71) Заявитель (54) ОТКРЫТЫЙ ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ

1 ..зооретениЕ относится к области тоннелестроения, а именно к строительству тоннелей щитовым способом, в частности к открытым прямоугольным проходческим щитам. 5 .»1звестны открытые прямоугольные проходческие щиты, предназначенные для проходки тоннелей мелкого заложения открытым способом и позволяющие выполнять под их защитой разработку грунта котло- 10 вана под тоннель в головной части щита и возведение обделки тоннеля, как правило сборной, в хвостовой части щита. один из известных открытых прямоугольных проходческих щитов включает в себя замкнутую несущую раму с щитовыми домкратами и боковые ограждающие стенки в виде выдвижных шандор, при этом щитовые домкраты смонтированы на несущей раме по ее бокам (1), акой проходческий щит представляет собой самодвижущуюся крепь котлована, поскольку его перемещение вперед по мере проходки осуществляется без опирания на обделку, возведенную в хвостовой части щита.

Недостаток этого щита — невозможность регулирования его положения как в вертикальной, так и в горизонтальной плоског;тях, поскольку корпус каждого щитового дом1фага жсстко связан с несущей рамой, а его шток — с выдвижными шандорами, что не позволяет использовать щитовые домкраты для изменения положения щита в пространстве. т аиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является открытый прямоугольный проходческий щит, содержащии замкнутую опорную раму с щитовыми домкратами и боковые ограждающие стенки с ножевой и хвостовой частями, при этом щитовые домкраты смонтированы по всему периметру опорной рамы, корпус каждого из них жестко связан с опорной рамой, а шток обращен в сторону обделки, возводимой в хвостовой части щита (2).

Такой щит обладает маневренностью в горизонтальной плоскости, поскольку позволяет производить изменение его положения в этой плоскости за счет опирания штоков щитовых домкратов в обделку тоннеля, возведенную в хвостовой части щита.

Однако в указанном щите не обеспечивается маневренность его в вертикальной плоскости, поскольку продольное расположение щитовых домкратов и необходимость ограничения по условиям прочности обделки усилия, развиваемого каждым из

735070 них, пе позволяет преодолевать силы сопротивления повороту щита в всртпкальной плоскости.

Целью изобретения является повышение маневренности щита в вертикальной плоскости, Это достигается тем, что каждая боковая ограждающая стенка щита снабжена силовыми цилиндрами, смонтированными на свободных концах ножевой и хвостовой частей, при этом корпус каждого силового цилиндра шарнирно связан с соответствующей ему частью боковой ограждающей стенки.

На фиг. 1 показан предлагаемый открытый прямоугольный проходческий щит, пла-; на фиг. 2 — то же, продольный разрез.

Открытый прямоугольный проходческнй щит содержит замкнутую опорную раму 1 с щитовыми домкратами 2 и боковыс ограждающие стенки 3 с ножевой частью 4 и хвостовой частью 5. Каждая боковая ограждающая стенка 3 снабжена силовыми цилиндрами 6, смонтированными»а свободных концах ножевой части 4 и хвостовой части 5. Корпус 7 каждого силового цилиндра 6 связан посредством шарнира 8 с соответствующей ему частью боковой ограждающей стенки 3.

Открытый прямоугольный проходческий щит работает следующим образом.

В головной части 9 щита под защитой ножевых частей 4 боковых ограждающих стенок 3 выполняют разработку грунта котлована известными землеройными средствами, например экскаватором, с погрузкой этого грунта в автосамосвал. После окончания разработки грунта па величину одной заходки щит перемещают вперед, опираясь щитовыми домкратами 2 в ранее собранную секцию 10 обделки тоннеля. 3атем в созданном после передвижки щита свободном пространстве 11 собирают очередпую секцию 10 обделкп тоннеля. После этого цикл проходки повторяют.

При необходимости регулировки положения щита в вертикальной плоскости, напримср при проходке па уклопс, перед йередвижкой щита включают в работу сиЛовые цилиндры 6 в ножевой части 4, если необходимо обеспечить движение щита па подъем, или в хвостовой части 5, если необходимо обеспечить движение щита на спуск, При этом в первом случае опорные

)о подушки 12 силовых домкратов 6, расположенных в ножевой части 4, опирают на грунт откоса 13, а во втором случае опорные подушки 12 силовых домкратов 6, расположенных в хвостовой части 5, опирают на секцию 10 обделки тоннеля. Благодаря этому создается необходимый момент вращения щита в вертикальной плоскости относительно опорной рамы 1 и тем самым обеспечивается маневренность щита

2о в этой плоскости.

Формула изобретения

Открытый прямоугольный проходческий щит, включающий в себя замкнутую опор>з ную раму с щитовыми домкратами и боковые ограждающие стенки с ножевой и хвостовой частями, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения маневренности щита в вертикальной плоскости, каждая зо боковая огр аждающая стенка снабжена силовыми цилиндрами, смонтированными на свободных концах ножевой и хвостовой частей, при этом корпус каждого силового цилиндра шарнирно связан с соответствуюзз щей ему частью боковой ограждающей стенки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пикуль В. С. Самодвижущаяся крепь рр для сооружения тоннелей открытым способом. Сборник технической информации

«Метрострой», № 2, 1961, с. 26, рис. 1.

2. Волков В, П., Наумов С. Н. и Пирожкова А. Н. Тоннели и метрополитены. М., «Транспорт», 1964, с. 504, рис. 36 — 10 (прототип), 735070

А2.!

Йг

Г едактор М. Ленина

Техрсд А. Камыишикова

Корректор Л, Нсаева

Заказ 1023/11 Изд. № 186 Тираж 624 Подппспос

НПО «Поиск» Государственного комптета СССР по делам пзобретенпй и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

   

www.findpatent.ru

Проходческие щиты: описание, назначение. Горизонтальное бурение

Человечество уже не первое столетие с успехом осваивает подземное пространство. Речь идет не только о метрополитенах, которые присутствуют во всех крупных городах мира, но и о горных выработках, создаваемых для добычи полезных ископаемых. В обоих случаях применяется специальное оборудование – проходческие щиты, гарантирующие безопасность оборудованию и обслуживающему персоналу во время проведение земляных работ.

Впервые проходческий щит был применен в 1825 году при сооружении тоннеля под рекой Темзой. С тех пор этот тип оборудования неоднократно применялся при строительстве метрополитенов в таких крупных городах, как Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург и в других мегаполисах.

Проходческий щит

Проходческий щит представляет собой подвижную сборную металлическую конструкцию в виде полого цилиндра. Он сооружается на месте горной выработки или при строительстве метрополитена для защиты прокладываемых в горизонтальном направлении шахт от обрушения. Иногда его также называют временной или передвижной крепью – специальной конструкцией, которая сооружается для защиты стенок тоннеля от обрушения.

Конструктивно проходческие щиты представляют собой сложный комплекс оборудования, в состав которого входят три основные части:

1. Ножевая. В ней происходит сам процесс бурения, разработки горной породы.
2. Опорная. Служит для размещения вспомогательного оборудования, а также гидравлических домкратов, заставляющих двигаться щит вперед.
3. Хвостовая. Обеспечивают защиты персонала при воздвижении постоянной крепи.

В состав проходческого щита может входить разнообразное оборудование, которое необходимо для упрощения работ по разработке забоя, транспортировке земляных масс, укреплению и защите стенок от обрушения.

Конструкция проходческого щита

Главными элементами щита являются оболочка и ножевое кольцо, на котором расположены режущие элементы проходческого щита. В некоторых моделях «резцы» выполнены в виде твердосплавных вставок, расположенных под определенным углом друг к другу на рабочей поверхности ротора, а также опорное кольцо.

Вперед, в пространство перед ножами, щит продвигается при помощи гидравлических цилиндров, которые опираются на последнее кольцо обделки. После этого в процесс вовлекаются забойные гидроцилиндры, которые прижимают сборные деревянные панели к горной породе, дабы та не обрушилась.

Свободное пространство между опорным и ножевым кольцом разбито на ячейки вертикальными перегородками и на ярусы горизонтальными переборками. Внутри этих «отсеков» располагается необходимое оборудование. Горизонтальные переборки могут выдвигаться гидравлическими домкратами.

Классификация проходческих щитов по форме поперечного сечения

Как правило, проходческие щиты собираются непосредственно на месте проведения работ. Из стальных сегментов конструируются опорное и ножевое кольцо, а из стальных листов, изогнутых по цилиндрической поверхности, формируют оболочку.

Оборудование для горизонтального бурения отличается формой поперечного сечения, габаритами, способом разработки и по области применения. Наиболее распространенной формой поперечного сечения является круг. Реже встречаются машины прямоугольного, арочного и иного очертания.

Виды щитов согласно длине диаметра

Опираясь на диаметры проходческих щитов, выделяют следующие виды конструкций:

1. Малые (до 3200 мм) – используются в городских службах для прокладки коллекторных тоннелей.
2. Средние (до 5200 мм) – применяются для прокладки гидротехнических коммуникаций и разработки горных ископаемых.
3. Большие (свыше 5200 мм) – практикуются при создании железнодорожных тоннелей, линий метрополитенов, крупных горных выработок.

Площадь поперечного сечения рабочей поверхности варьируется от 10 до 16 и более квадратных метров, в зависимости от диаметра рабочей поверхности.

Типы оборудования по способу разработки забоя

При разработке полезных ископаемых или создании подземных путей сообщения горизонтальное бурение проводят различными видами проходческих щитов.

Они отличаются между собой степенью механизации исполнительных органов:

1. Полностью механизированные. Для разрушения породы в таких конструкциях используется специальное оборудование – экскаваторные, планетарные, штанговые рабочие органы, а также установки гидромеханического воздействия.
2. Частично механизированные. Отсутствие специального устройства для разработки слоев грунта является их исключительной особенностью. Для разрушения пород здесь применяют отбойные молотки, проводят взрывные работы или вдавливают переднюю заостренную часть щита в грунт.
3. Специальные проходческие щиты. У таких конструкций головная часть закрыта. Они используются для создания тоннелей в особо сложных геологических условиях.

При этом конструкции делят на типы, предназначенные для работы в различных условиях – увлажнённых грунтах, для разработки забоев в сыпучих и малоустойчивых породах и для проходки в земли с крепостью от 0,5 до 5 и выше.

Назначение оборудования

Проходческие щиты применяются для создания шахт в горизонтальном направлении. Такой вид работ именуется как «горизонтальное бурение» и применяется в различных отраслях человеческой деятельности. Чаще всего он используется для создания и расширения существующих метрополитенов, разработки полезных ископаемых.

В последнее время широкое распространение получили работы по прокладке различных коммуникационных линий под автомобильными дорогами, трассами и прочими путями сообщения, именуемые как горизонтально направленное бурение, или ГНБ.

Горизонтально направленное бурение

Повсеместное применение данной технологии обусловлено высокой экономической эффективностью. В частности:

• исчезает необходимость ремонта дорог по завершении мероприятий;
• отпадает потребность в перекрытии автомобильного потока и создании объездных путей;
• возможна прокладка новых линий без нарушения целостности уже существующих.

При применении метода горизонтально направленного бурения оператор проходческого щита создает пилотную скважину, которая затем расширяется риммером – расширителем обратного действия. Через готовый тоннель протягивается плеть трубопровода.

В качестве последнего нередко используется полимерный рукав, который затем наполняется бетоном. После затвердевания цементной смеси (около 21 дня) новая коммуникационная линия готова.

Проходческие щиты сегодня

Живым примером применения проходческого щита может стать строительство участка тоннеля по «Фрунзенскому радиусу» длиной 3760 метров между станциями «Проспект Славы» и «Южная» в Санкт-Петербургском метрополитене.

В проекте участвует компания из Германии Herrenknecht AG, которая обязуется изготовить проходческий щит. «Метрострой» — компания-участник с российской стороны, сотрудники которого разработали проект по созданию первого на постсоветском пространстве двухпутного тоннеля.

Ранее отечественная фирма уже сотрудничала с немецким производителем. Предоставленный им щит «Аврора» активно используется для сооружения наклонных ходов на станции «Спасская».

fb.ru

Проходческий щитовой комплекс для сооружения прямоугольных тоннелей

 

Изобретение относится к области тоннелестроения, а именно к строительству тоннелей щитовым способом, в частности к строительству прямоугольных пешеходных тоннелей и тоннелей специального назначения методом продавливания. Повышается уровень механизации проходческих работ, производительность и безопасность работ. Проходческий щитовой комплекс для сооружения прямоугольных тоннелей методом продавливания включает щит прямоугольного профиля с обрабатывающим поверхность забоя рабочим органом в виде оснащенных резцами парных шнеков с горизонтальными осями вращения и встречным направлением спиралей, транспортирующих разработанный грунт к оси щита. Шнеки расположены рядами по всему поперечному сечению корпуса щита, а по вертикальной оси щита между концами шнеков установлен вертикальный скалыватель грунта. Концевые участки шнеков длиной, равной 0,2-0,4 их длины, выполнены с двухзаходной нарезкой, при этом суммарная длина шнеков одного ряда составляет 0,80-0,95 ширины поперечного сечения корпуса щита. Управление щитом и его перемещение относительно телескопического звена, соединенного с продавливаемой обделкой, производится одной группой гидроцилиндров. Призабойная часть корпуса щита отделена от остальной части корпуса герметичной перегородкой и при проходке заполнена уплотненным грунтом, удерживающим забой от обрушения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области тоннелестроения, а именно к строительству тоннелей щитовым способом, в частности к строительству прямоугольных пешеходных тоннелей и тоннелей специального назначения методом продавливания.

Известны проходческие машины, предназначенные для проходки выработок прямоугольного сечения [1] . Машины оснащены двумя парами режущих головок, поворачивающихся относительно вертикальной оси и совершающих колебательное движение. Перекрытие областей колебательных движений обеих пар головок обеспечивает плоскую поверхность кровли и почвы выработки. Известны также проходческие комбайны со шнековыми исполнительными органами [2]. Исполнительный орган комбайна состоит из двух независимых шнеков, оснащенных зубками, причем положение нижнего шнека неизменно, а верхний разрушает породу, двигаясь по забою снизу вверх. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является проходческая машина с обрабатывающим поверхность забоя рабочим органом в виде оснащенного резцами шнека с горизонтальной осью вращения и встречным направлением спиралей, транспортирующего разработанный грунт к оси щита [3]. Однако в указанной проходческой машине не предусмотрена одновременная разработка всей поверхности забоя. Задачей изобретения является повышение уровня механизации проходческих работ, повышение производительности и безопасности работ. Эта задача решается за счет того, что в проходческом щитовом комплексе для сооружения прямоугольных тоннелей методом продавливания, включающем щит прямоугольного профиля с обрабатывающим поверхность забоя рабочим органом в виде оснащенных резцами парных шнеков с горизонтальными осями вращения и встречным направлением спиралей, транспортирующих разработанный грунт к оси щита, шнеки расположены рядами по всему поперечному сечению корпуса щита, а по вертикальной оси щита между концами шнеков установлен вертикальный скалыватель грунта, причем концевые участки шнеков длиной, равной 0.2-0.4 их длины, выполнены с двухзаходной нарезкой, при этом суммарная длина шнеков одного ряда составляет 0.80-0.95 ширины поперечного сечения корпуса щита, а диаметр шнеков равен D = (0.95-0.995)H/n, где H — высота поперечного сечения корпуса щита; n — число рядов шнеков по высоте поперечного сечения корпуса щита. Управление щитoм и его перемещение относительно телескопического звена, соединенного с продавливаемой обделкой, может производиться одной группой гидроцилиндров. Призабойная часть корпуса щита может быть отделена от остальной части корпуса герметичной перегородкой и при проходке заполнена уплотненным грунтом, удерживающим забой от обрушения. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен проходческий щитовой комплекс в разрезе; на фиг. 2 — вид сверху; на фиг. 3 — фронтальный вид со стороны забоя. В корпусе 1 щита прямоугольного профиля смонтирован рабочий орган, состоящий из 4-х оснащенных резцами 2 парных шнеков 3 с горизонтальными осями вращения и встречным направлением спиралей. Рабочий орган разрабатывает забой и транспортирует разработанный грунт к оси щита, а затем с помощью шнекового транспортера 4 перемещает его на тоннельный ленточный транспортер и далее в вагонетки. Шнеки расположены рядами по всему поперечному сечению корпуса щита, а по вертикальной оси щита между концами шнеков установлен вертикальный скалыватель грунта 5. Концевые участки 6 шнеков длиной, равной 0,2 — 0,4 их длины, выполнены с двухзаходной нарезкой. Привод рабочего органа осуществляется от гидравлических моторов 7 через редукторы 8.

Управление щитом и его перемещение относительно телескопического эвена 10, соединенного с продавливаемой обделкой 12, производится гидроцилиндрами 9. Продавливание тоннельной обделки осуществляется при помощи домкратной станции 13, расположенной в стартовом котловане 14. Секции 15 обделки подаются в котлован по мере ее продавливания. Призабойная часть корпуса щита отделена от остальной части корпуса герметичной перегородкой 11 и при проходке заполнена уплотненным грунтом, удерживающим забой от обрушения. Предлагаемая конструкция проходческого щитового комплекса позволяет производить строительство тоннелей прямоугольного профиля под действующими транспортными магистралями и дорогами без остановки движения транспорта и осадки поверхности, а также без применения водопонижения и других специальных методов. Источники информации: 1. Комбайны для проходки горных выработок прямоугольного сечения. «Глюкауф», 1971, N 19, с.110-112. 2. Архангельский А.С. Проходческие комбайны. М., Углетехиздат, 1956, с. 140-141. 3. Горное и нефтепромысловое машиностроение, т. 4, М., 1976, с. 142-146.

Формула изобретения

1. Проходческий щитовой комплекс для сооружения прямоугольных тоннелей методом продавливания, включающий щит прямоугольного профиля с обрабатывающим поверхность забоя рабочим органом в виде оснащенных резцами парных шнеков с горизонтальными осями вращения и встречным направлением спиралей, транспортирующих разработанный грунт к оси щита, отличающийся тем, что шнеки расположены рядами по всему поперечному сечению корпуса щита, а по вертикальной оси щита между концами шнеков установлен вертикальный скалыватель грунта, причем концевые участки шнеков длиной, равной 0,2 — 0,4 их длины, выполнены с двухзаходной нарезкой, при этом суммарная длина шнеков одного ряда составляет 0,80 — 0,95 ширины поперечного сечения корпуса щита, а диаметр D шнеков определен зависимостью D = (0,95 — 0,995)H/n, где H — высота поперечного сечения корпуса щита; n — число рядов шнеков по высоте поперечного сечения корпуса щита. 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что управление щитом и его перемещение относительно телескопического звена, соединенного с продавливаемой обделкой, производится одной группой гидроцилиндров. 3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что призабойная часть отделена от остальной части корпуса щита герметичной перегородкой и при проходке заполнена уплотненным грунтом, удерживающим забой от обрушения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Проходческий щит

 

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к проходческим щитам, и может быть использовано при строительстве тоннелей различного назначения на участках с различными видами грунта (твердый, песчаный и т. д. ). Задача изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности и производительности щита при работе на участках с твердым грунтом. Проходческий щит содержит корпус с герметичной перегородкой, рабочий орган для выборки грунта, щитовые гидродомкраты, шнек для выноса грунта за пределы щита, расположенный в неподвижном корпусе, и привод шнека. Между шнеком и неподвижным корпусом шнека размещена подвижная в осевом направлении труба, на поверхности которой со стороны рабочего органа выполнены окна для прохода выбранного грунта. 1 ил.

Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к проходческим щитам, и может быть использовано при строительстве тоннелей различного назначения на участках с различными видами грунта (твердый, песчаный и т. д. ).

Известна конструкция проходческого щита, содержащая корпус с перегородкой, рабочий орган для выборки грунта, щитовые гидродомкраты, шнек для подачи выбранного грунта за пределы проходческого щита, расположенный под углом к продольной оси щита (патент РФ 2005186 по кл. Е21D 9/06 от 30.12.93г. ). Недостатком данного устройства является относительно низкая производительность и эксплуатационная надежность проходческого щита при проходке грунта с твердыми включениями больших размеров (камни, валуны и т. д. ). Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению по совокупности существенных признаков является техническое решение, описанное в патенте РФ 2130120 по кл. Е21D 9/06 от 10.05.99г. («Проходческий щитовой комплекс для сооружения прямоугольных тоннелей»), в котором проходческий щит содержит корпус с герметичной перегородкой, рабочий орган для выборки грунта, щитовые гидродомкраты, горизонтальный шнек, расположенный по оси щита, снабженный скалывателем грунта и приводом шнека. Недостатком данного устройства является недостаточная надежность и производительность при проходке грунта с твердыми включениями больших размеров (камни, валуны и т. д. ). Наличие в данном устройстве скалывателя, неподвижно установленного между концами шнеков рабочего органа, недостаточно для эффективного дробления твердого грунта, в результате чего возможна остановка шнека с последующим освобождением его полостей от твердых элементов грунта, что в конечном итоге снижает производительность проходки, а при проходке в вязких, налипающих глинистых грунтах — его забивка и, как следствие, остановка в работе щитового комплекса. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении эксплуатационной надежности и производительности щита при работе на участках с различными видами грунтов. Поставленная задача решается за счет того, что в проходческом щите, содержащем корпус с герметичной перегородкой, рабочий орган для выборки грунта, щитовые гидродомкраты, шнек для выноса выбранного грунта за пределы щита, расположенный в неподвижном корпусе, и привод шнека, между шнеком и неподвижным корпусом шнека размещена подвижная в осевом направлении труба, на цилиндрической поверхности трубы со стороны рабочего органа для выборки грунта выполнены окна для прохода выбранного грунта. Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к устраиваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по существующему законодательству. На чертеже представлен общий вид проходческого щита. Проходческий щит содержит корпус 1 с герметичной перегородкой 2, рабочий орган для выборки грунта 3 в виде роторного механизма с приводом 4, щитовые гидродомкраты 5, осуществляющие перемещение щита в осевом направлении, шнек 6 с приводом 7, расположенный в неподвижном корпусе шнека 8. Между корпусом шнека 8 и шнеком 6 размещена подвижная труба 9, на которой закреплены штоки гидроцилиндров 10, опирающиеся на перегородку 2. На трубе 9 со стороны рабочего органа 3 выполнены отверстия 11. Устройство работает следующим образом. При перемещении проходческого щита и вращении рабочего органа 3 происходит разрушение и подача грунта в зону его размельчения А, после чего измельченный грунт попадает на шнек 6, который выводит его за пределы проходческого щита. Труба 9 занимает при этом положение, показанное на чертеже сплошной линией. В случае попадания в зону А грунта с твердыми крупными включениями осуществляется перемещение трубы 9 при помощи гидродомкратов 10 в положение, показанное на чертеже пунктирной линией. При этом осуществляется дробление грунта в зоне А, измельченные части через окна 11 в трубе 9 попадают на шнек и продолжается вынос грунта за пределы щита. Наличие подвижной в осевом направлении щита трубы 9 позволяет защитить шнек в призабойной зоне от крупных включений грунта, не останавливая при этом работу шнека, продолжать выборку грунта и вынос его за пределы проходческого щита. Это позволяет повысить производительность щита и его эксплуатационную надежность.

Формула изобретения

Проходческий щит, содержащий корпус с герметичной перегородкой, рабочий орган для выборки грунта, щитовые гидродомкраты, шнек для выноса выбранного грунта за пределы щита, расположенный в неподвижном корпусе, и привод шнека, отличающийся тем, что между шнеком и неподвижным корпусом шнека размещена подвижная в осевом направлении труба, на цилиндрической поверхности которой со стороны рабочего органа для выборки грунта выполнены окна для прохода выбранного грунта.

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Проходческий щит

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик 773281 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.07.78 (21) 2644477/22-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (61) М. Кл.з

Е 21 D 9/06

Государствеииый комитет (53) УДК 624.19! ..6 (088.8) Опубликовано 23.10.80. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 27.10.80 по делам изобретеиий и открытий

В. А. Ходош, О. Я. Цагикян, И. С. Островский, В. А. Иванов, В. Г. Протченко, Ю. А. Кошелев и С. H. Власов (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ

Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано при сооружении тоннелей и горных выработок с монолитно-прессованной бетонной обделкой.

Известны проходческие щиты для сооружения тоннелей с монолитно-прессованной обделкой, включающие корпус, силовые цилиндры, цилиндры передвижения и прессуюшее устройство для возведения монолитно-прессованной обделки (1).

Недостатком данного шита является отсутствие в его конструкции выдвижных шандорных элементов, что затрудняет процесс разработки и. удержания забоя.

Известен проходческий шит, включающий корпус с установленными на нем выдвижными шандорными элементами, хвостовая часть которых образует наружную опалубку, внутреннюю опалубку, состоящую из формуюшей и поддерживающих частей, прессующее устройство, гидроцилиндры и устройство для подачи бетонной смеси в зону ее укладки (2) .

Недостатком данного щита является то, что к моменту прессования очередного кольца монолитно-прессованной обделки из-за значительной продолжительности процесса укладки бетонной смеси в выработках большого сечения происходит схватывание части бетонной смеси, уложенной в начале процесса, что приводит к снижению качества готовой обделки.

Цель изобретения — повьциение качества обделки тоннеля большого поперечного сечения путем обеспечения возможности возведения обделки по частям ее поперечного сечения.

Поставленная цель достигается тем, что прессуюшее устройство выполнено из отдельных элементов, а хвостовые части шандорных элементов имеют полости, образованные стенками шандор и корпусом щита, в которых размешены прессуюшие устройства, при этом хвостовая часть каждого шандорного элемента выполнена П-образной формы, формуюшая часть вну—.ение опалубки выполнена за одно це. к1е с::. рпусом щита.

На фиг. представлен прои дчсский шит, продольный разрез: на фиг. 2 — разрез А- — А на фиг. 1; на фиг. 3 —, азрез Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4- — -7 вза,i ;llîå положение конструKTHBllhlx э.умеHTQB проходческого шита в процессе возведения обделки; на фиг. 8— шит, продольный разрез (выдвинута часть

77328i фиг. 5

6 фиг.5

5,а 5 фиг. 7 фиг. 8

Составитель Н. Пятницкая

Редактор И. Нанкина Тсхред К. Шуфрич Корректор Н. Степ

Заказ 7464/43 Тираж 626 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о1крытий

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Ргушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

   

www.findpatent.ru

Щит проходческий

ЩИТ ПРОХОДЧЕСКИЙ (а. tunnelling shield, drivage shield; н. Vortriebsschild; ф. bouclier d’avancement; и. escudo para avanzar galerias) — перемещаемая призабойная крепь, используемая для проведения горных выработок.

Основной элемент щита проходческого — корпус с щитовыми домкратами и гидрокоммуникациями. Форма его поперечного сечения чаще всего круглая, реже — прямоугольная, эллиптическая, сводчатая (полущиты) и др.; площадь поперечного сечения менее 10 м² (малые щиты проходческие), 10-16 м² (средние), свыше 16 м² (большие щиты проходческие). Корпус щита проходческого состоит из ножевой, опорной и хвостовой частей. Ножевая часть служит для срезания породной кромки по контуру забоя либо для внедрения в забой при проходке выработок методом вдавливания по сыпучим или пластичным глинистым породам. Опорная часть корпуса обеспечивает необходимую прочность и жёсткость всей конструкции и используется для размещения щитовых гидродомкратов перемещения, а в механизированных щитах проходческих — также рабочего органа с приводом (в немеханизированных щитах проходческих разработка забоя, как правило, производится отбойными молотками с рабочих площадок в ножевой части корпуса), погрузочного устройства, щитового перегружателя (конвейера), блокоукладчика для монтажа крепи (обделки) и другого оборудования. Хвостовая часть корпуса служит для защиты кровли и боков выработки от обрушения при монтаже блоков, тюбингов либо монолитной прессованной бетонной обделки внутри хвостовой части щита проходческого. Механизированные щиты проходческие оснащаются различными органами разрушения забоя; активными режущими горизонтальными полками (решётками), штанговыми органами с вращающейся коронкой на конце штанги (рис.), роторными, экскаваторными, гидромеханическими планетарного разрушения и другими органами.

Погрузка разрушенной породы в механизированные щиты проходческие осуществляется автономно работающими ковшовыми погрузочными машинами либо вмонтированными в щит устройствами в виде кольцевых ковшовых грузчиков, устройств в виде парных нагребающих лап, погрузочными устройствами других типов.

Устройства для монтажа сборной блочной (тюбинговой) обделки, вмонтированные в корпус щита, представляют собой радиальные эректоры, кольцевые либо дуговые укладчики; устройства для укладки и прессования монолитного бетона оснащаются секциями скользящей либо переставной металлической опалубки. К щитам проходческим прикрепляется и перемещается вместе с ним технологическая платформа, на которой размещается разминовка для обменно-транспортных операций, полки для чеканки швов сборной обделки, оборудование для тампонажа закрепного пространства цементно-песчаным раствором, а также электрооборудование всего щитового комплекса и другое вспомогательные оборудование.

www.mining-enc.ru

Проходческий щит

 

Изобретение относится к подземному строительству. Оно направлено на повышение производительности и эффективности работы при проходке в различных горно-геологических условиях. Проходческий щит имеет корпус с герметичной перегородкой, разделяющей забойную зону повышенного давления и зону с атмосферным давлением, щитовые гидродомкраты, экскаваторный орган с поворотной стрелой, снабженный гидроцилиндром ее поворота относительно поперечной оси щита и ковшовым элементом, расположенным на конце стрелы, и роторный перегружатель. По периметру сводовой части герметичной перегородки выполнены проемы, в которых размещены дополнительные ковшовые элементы, каждый из которых подвижно соединен с гидроцилиндром его осевого перемещения и гидроцилиндром его поворота. Упомянутые гидроцилиндры размещены в герметичных полых элементах, расположенных в проемах по периметру сводовой части герметичной перегородки. Гидроцилиндры ковшовых элементов по периметру сводовой части герметичной перегородки и гидроцилиндр экскаваторного органа с гидрокоммуникациями расположены в зоне атмосферного давления. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано при строительстве различных тоннелей при помощи проходческих щитов, снабженных экскаваторным рабочим органом.

Известна конструкция щита для проходки тоннеля, включающая корпус с перегородкой, разделяющей зону повышенного давления и зону с атмосферным давлением, щитовые гидродомкраты, экскаваторный рабочий орган с поворотной стрелой и ковшом, конвейер-перегружатель и средство для удержания забоя при проходке в сыпучих и малоустойчивых грунтах, выполненные в виде поворотных плит (Tunnels et ouvrages souterrains, 1996, N 137, p. 255-259). Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, является относительно низкая эффективность средств для разработки и удержания забоя от обрушения при проходке в песчаных и малоустойчивых грунтах, в том числе в водонасыщенных. Известен также проходческий щит, содержащий корпус с герметичной перегородкой, разделяющей зону повышенного давления и зону с атмосферным давлением, щитовые гидродомкраты, экскаваторный орган с поворотной стрелой, снабженный гидроцилиндром ее поворота относительно поперечной оси щита и ковшовым элементом, расположенным на конце стрелы и конвейер-перегружатель (патент Франции N 2676500, кл. E 21 D 9/06 от 20.11.1992 г.). Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, является относительно недостаточная эффективность защитных средств для удержания забоя от обрушения при проходке в песчаных и малоустойчивых грунтах по всему периметру разработки забоя, что снижает производительность работы проходческого щита. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении производительности и эффективности работы проходческого щита при проходке в различных горно-геологических условиях в часто изменяющихся условиях по трассе тоннеля, в том числе водонасыщенных грунтах. Поставленная задача решается за счет того, что в проходческом щите, содержащем корпус с герметичной перегородкой, разделяющей зону с повышенным давлением, и зону с атмосферным давлением, щитовые гидродомкраты, экскаваторный рабочий орган с поворотной стрелой, снабженный гидроцилиндром ее поворота относительно поперечной оси щита и ковшовым элементом, расположенным на конце стрелы, и конвейер-перегружатель, по периметру сводовой части герметичной перегородки выполнены проемы, в которых размещены дополнительные ковшовые элементы, каждый из которых подвижно соединен с гидроцилиндром его осевого перемещения и гидроцилиндром его поворота, при этом упомянутые гидроцилиндры размещены в полых элементах, герметично расположенных в проемах по периметру сводовой части герметичной перегородки. Гидроцилиндры ковшовых элементов по периметру сводовой части герметичной перегородки, а также гидроцилиндры экскаваторного органа с гидрокоммуникациями расположены в зоне атмосферного давления. Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволилo выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна» по существующему законодательству. Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники. На фиг. 1 изображен продольный разрез проходческого щита. На фиг. 2 — вид А на фиг. 1. На фиг. 3 — выноска Б на фиг. 1 (выдвинутое положение ковшовых элементов). На фиг. 4 — выноска Б на фиг. 1 (убранное положение ковшовых элементов). Проходческий щит содержит корпус 1 с герметичной перегородкой 2, щитовые гидродомкраты 3, экскаваторный рабочий орган со стрелой 4, состоящей из опорной части 5 и телескопической части 6. На телескопической части 6 закреплен поворотный ковшовый элемент 7 на двух осях 8 и 9. Внутри стрелы 4 размещены гидроцилиндры 10 и 11, один из которых (поз. 10) соединен с осью 9, а другой (поз. 11) соединен с опорной частью 5 стрелы 4. Поворотная стрела 4 размещена в цилиндрической обойме 12, на наружной стороне которой закреплено зубчатое колесо 13, кинематически соединенное с приводным элементом 14 в виде гидромотора. На наружной стороне цилиндрической обоймы 12 также закреплен гидроцилиндр 15, соединенный с опорной частью 5. По периметру сводовой части герметичной перегородки 2 размещены дополнительные ковшовые элементы 16, закрепленные на осях 17 и 18. Ось 17 соединена с гидроцилиндром 19, расположенным внутри полого элемента 20, в котором также размещен гидроцилиндр 21, соединенный с полым элементом 20 и корпусом щита 1. Поворотная стрела 4 и полые элементы 20 снаружи снабжены уплотнительными элементами 22 и 23 соответственно. Внизу корпуса щита 1 размещен роторный перегружатель 24 с ленточным конвейером 25, осуществляющий передачу грунта из зоны повышенного давления 26 в зону с атмосферным давлением 27. Для подачи сжатого воздуха или возможности осуществления пенопригруза на герметичной перегородке 2 размещены форсунки 28. Устройство работает следующим образом. В процессе проходки в устойчивых грунтах осуществляется разработка забоя в передней части щита при помощи ковшовых элементов 7 и 16. При этом возможна как раздельная работа основного элемента 7 и дополнительных элементов 16, так и одновременная их работа. При помощи гидроцилиндров 11 и 21 осуществляется продольное перемещение стрелы 4 и полых элементов 20 соответственно, а при помощи гидроцилиндров 19 осуществляется поворот элементов 16, обеспечивая при этом либо выдвинутое, либо убранное положение дополнительных ковшовых элементов. При изменении геологических условий на малоустойчивые и неустойчивые склонные к выводам грунты дополнительные ковшовые элементы 16 перемещаются в продольном направлении, выполняя при этом роль выдвижных поддерживающих козырьков, обеспечивающих защиту забоя от обвалов и предотвращающих куполообразование. При встрече с неустойчивыми сыпучими грунтами полые элементы 20 устанавливаются в положении, обеспечивающем механический пригруз забоя, при этом дополнительные лопаты занимают положение, показанное на фиг. 4, выполняя функции поворотных подвесных плит. Одновременный поворот стрелы 4 относительно поперечной оси (при помощи гидроцилиндра 15) и вращение ее вокруг продольной оси (при помощи привода 14) повышают эффективность разработки забоя, а наличие дополнительных ковшовых элементов, выполняющих функции как породоразрабатывающих исполнительных механизмов, так и поддерживающих козырьков и подвесных плит повышает эффективность и производительность работы проходческого щита в сложных гидрогеологических условиях.

Формула изобретения

1. Проходческий щит, содержащий корпус с герметичной перегородкой, разделяющей забойную зону повышенного давления и зону с атмосферным давлением, щитовые гидродомкраты, экскаваторный орган с поворотной стрелой, снабженный гидроцилиндром ее поворота относительно поперечной оси щита и ковшовым элементом, расположенным на конце стрелы, и роторный перегружатель, отличающийся тем, что по периметру сводовой части герметичной перегородки выполнены проемы, в которых размещены дополнительные ковшовые элементы, каждый из которых подвижно соединен с гидроцилиндром его осевого перемещения и гидроцилиндром его поворота, при этом упомянутые гидроцилиндры размещены в герметичных полых элементах, расположенных в проемах по периметру сводовой части герметичной перегородки. 2. Проходческий щит по п.1, отличающийся тем, что гидроцилиндры ковшовых элементов по периметру сводовой части герметичной перегородки, а также гидроцилиндр экскаваторного органа с гидрокоммуникациями расположены в зоне атмосферного давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

www.findpatent.ru