Глава 21

МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ ЩИТЫ И ПРОХОДЧЕСКИЕ МАШИНЫ

§ 87. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В комплексе строительно-монтажных работ при сооружении тоннелей особое значение имеют механизация и индустриализация подземных работ. Основная и весьма сложная задача заключается в активизации головного агрегата — щита при проходке в крепких, пластичных, сыпучих, плывунных и смешанных породах путем оснащения его механизированным оборудованием.

Не следует рассматривать один и тот же щит как универсальное орудие для проходки разнообразных пород. Для каждой группы пород должен быть подобран вид оборудования щита. Трудность такой задачи заключается в выборе оптимального в технико-экономическом решении метода механического воздействия на горные породы с точки зрения затрат энергии на 1 м3 породы, износа режущих приборов, режима работы проходческой машины и т.п. Главная задача сводится к тому, чтобы полностью освободить человека от выполнения трудоемких и тяжелых процессов разработки породы.

Наибольшую трудоемкость для механической разработки представляют крепкие и смешанные породы, в которых рабочий орган машины не имеет постоянного режима. При механизированной разработке пород рабочий орган внедряется в породу под действием осевого давления или усилия подачи, и затем происходит разрушение породы. При разработке крепких пород при Rпр > 600 кгс/см2 эффективен ударно-вращательный способ работы, при котором к статическому усилию подачи двигающегося с постоянной скоростью орудия добавляют периодические удары (принцип пневматического молотка).

Теоретическими исследованиями и опытными работами установлены следующие существенные преимущества ударно-вращательного способа работ перед вращательным. Возможность более длительной работы орудия (резца) до его затупления, более высокая производительность и КПД машины. Соответственно с этим могут быть приняты меньшими габариты механизмов, расход энергии и мощность двигателей.

В крепких породах также рационально применять машины, работающие по принципу крупного скола, так как предел прочности пород на скалывание в десятки раз меньше предела прочности на сжатие.

При разработке пластичных и некрепких пород износ орудия при работе невелик, поэтому может быть применен вращательный режим.

Разработаны и частично испытаны щиты, работающие по первому принципу. В них применяются проходческие орудия, динамически воздействующие всей системой резцов или каждым в отдельности при контакте машины с забоем. Имеются механизированные щиты, в которых доля резания породы составляет лишь 10 %, а скалывание — 90 %.

ЦНИИСом предложена классификация механизированных щитов, приведенная ниже.

Классификация механизированных щитов

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены