§ 89. МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ ЩИТЫ ДЛЯ ПРОХОДКИ В МЯГКИХ ПОРОДАХ (ч. 3)
Разработку с одновременным закреплением породы в забое осуществляют режущим органом в виде планшайбы, снабженной радиальными резцами. Такой проходческий агрегат (рис. 312), вмонтированный в щит, разработан и применен для строительства перегонных тоннелей в мягких глинах (киевский щит). В его состав входят: рабочий орган в виде планшайбы 1 с резцами в радиальных прорезях и направляющими лотками; транспортер 2; механизм вращения 3 и подачи 4; аппаратура управления.
Стальная, плоская со стороны забоя, ребристая планшайба, закрывающая всю площадь забоя, имеет с противоположной стороны закрытые короба, по которым разработанная порода поступает на транспортер. Четыре двусторонних резца, установленных в прорезях секторов планшайбы, срезают при вращении последней слой породы со всей площади забоя. Конструкция рабочего органа приспособлена к работе щита в вязких породах.
Для обеспечения от заклинивания планшайбы при вывалах породы в забое предусмотрена возможность ее возвратно-поступательного перемещения на 400—500 мм посредством торцового гидравлического домкрата.
Основное преимущество такого агрегата заключается в том, что резание крупной стружки и ее дальнейшая погрузка на транспортер обеспечивают от склеивания частиц породы. Вращение планшайбы может быть выполнено как от электропривода, так и от системы гидравлических домкратов; вращение — реверсивное. Скорость проходки 12—15 пог. м/сутки.
В целях приспособления такого щита для проходки в менее устойчивых породах необходимо разместить планшайбу с приводной установкой внутри щита таким образом, чтобы она при всех рабочих положениях находилась под защитой ножевой части.
Режим работы механизированного щита складывается из:
- а) частичного врезания щита по контуру ножевой части с одновременным перемещением планшайбы в обратном направлении;
- б) разработки породы вращением планшайбы и ее возвращения в первое исходное положение. Эти чередующиеся процессы повторяют до тех пор, пока не будет подготовлено место, необходимое для укладки кольца обделки.
Для проходки перегонных тоннелей Гамбургского метрополитена (D = 5,4 м) в неустойчивых породах был применен механизированный щит системы Баде—Хольцмана с мощной планшайбой, обеспечивающей крепление забоя усилием 25 тс/м2. Планшайба, имеющая 8 радиальных балок, оснащенных ножами (или стержневыми резцами), совершает маятниковое движение с амплитудой 50°. Привод — гидравлический от четырех домкратов, развивающих вращающий момент 650 тс·м.
Подача рабочего органа на забой усилием 650 тс достигается другими четырьмя гидравлическими домкратами на величину 40 см, из них впереди ножа щита 10 см, а под защитой ножа при проходке в неустойчивых породах — до 30 см.
В зависимости от степени устойчивости пород секторообразные участки между рабочими балками могут закрываться частично или полностью специальными вставками, что позволяет регулировать размер щели в пределах от 5 до 20 см перед рабочим инструментом. Скорость проходки до 8—9 м/сутки.
Рабочим органом механизированного щита (системы Кальвед), примененного на строительстве перегонных тоннелей D = 6,72 м Мюнхенского метрополитена в условиях пластичных глин с песком и прослойками некрепкого известняка, служит планшайба с размещенными на ее радиальных балках резцами. Подрезающие (узкие) и скалывающие (широкие) резцы расположены на балках соответственно четных и нечетных номеров. Подъем и погрузка срезанной породы осуществляются при помощи ковшей, смонтированных на планшайбе.
Привод рабочего органа — гидравлический (шесть гидродвигателей общей мощностью 370 кВт). Скорость проходки 5—6 м/сутки.
Для проходки тоннелей в устойчивых породах, не требующих крепления забоя, нашел применение щит (D = 7,93 м) без внутренних перегородок (США).
В передней части щита до горизонтального диаметра смонтировано 10 защитных козырьков 1, выдвигающихся на 1,52 м за режущую кромку щита и имеющих индивидуальный гидравлический привод. Рабочий орган механизированного щита (рис. 313) в виде короткой мощной стрелы, оборудованной глухим ковшом 2 емкостью 1,32 м3, на днище которого снаружи смонтировано два зуба — рыхлителя.
Стрела может двигаться во все стороны, ковш — качаться и поворачиваться вокруг продольной оси стрелы и весь агрегат передвигаться поступательно.
Разработка породы начинается в центре забоя зубьями рабочего органа и продолжается в направлении к периметру щита. Недобранная порода срезается ножевым кольцом щита.
Насосы гидравлической системы проходческой машины приводятся в действие десятью электродвигателями общей мощностью 560 кВт. Домкрат для подъема стрелы развивает усилие до 550 тс. Разработанная порода падает вниз, где ковшом рабочего органа нагребается на транспортер 3 и перегружается далее в глухой вагон 6 емкостью 61 м3, откатываемый к отвалу 50-тонным локомотивом. Скорость проходки составляет 3,6 м/ч. Блоки 5 обделки подают к забою при помощи тельфера 4.
Механизированный щит для сооружения перегонных тоннелей в устойчивых мягких породах, примененный при строительстве Лондонского метрополитена (рис. 314), состоит из двух концентрически расположенных цилиндрических корпусов 1 и 2. Внутренний корпус оборудован шестью вращающимися барами 3, снабженными стержневыми резцами 5. Центральная часть разрабатывается одним баром 4, расположенным диаметрально. Внутренний корпус приводится во вращение со скоростью 4 об/мин. Через его внешний зубчатый венец шестью гидравлическими двигателями 6 общей мощностью 250 л.с, управляемыми с общего пульта 7.
Передвижение щита вместе с машиной осуществляют гидравлическими домкратами обычным способом.
К особенностям конструкции щита относится укороченная оболочка, благодаря чему монтаж и обжатие кольца обделки с клиновыми вкладышами (см. § 74) осуществляют вне корпуса щита, а сам щит приобретает маневренность на криволинейных участках трассы. Разработанную породу передают по транспортеру в вагонетки. Скорость проходки 18—19 пог. м/сутки.