RU1817815C

RU1817815C - Tunnelling complex

Info

Publication number: RU1817815C
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Мирошников; Константин Михайлович Зенин; Геннадий Георгиевич Алексеев; Александр Владимирович Швиченко; Иосиф Давидович Фишман; Ушанги Иванович Годжиашвили
Original assignee: Ясиноватский машиностроительный завод
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1993-05-23

Abstract

Использование: сооружение тоннелей. Тоннелепроходческий комплекс из переходного щита 1 с роторным исполнительным органом 2 и распорного щита 3. Щиты 1 и 3 соединены гйдроцилиндрами подачи 10 и раскручивани 11. С распорным щитом 3 посредством сферического шарнирно соединен передний конец балки 13, задн часть которой карданным шарниром соединена с передней частью первой технологической платформы 15. Внутри балки 13 с возможностью перемещени установлен щитовой конвейер, передн часть которого шарнирно соединена с передним щитом 1. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.Usage: the construction of tunnels. Tunneling complex of transition shield 1 with rotary actuator 2 and spacer shield 3. Shields 1 and 3 are connected by hydraulic cylinders 10 and untwisting 11. With the spacer shield 3, the front end of the beam 13 is pivotally connected, the rear part of which is connected to the front part by a cardan joint the first technological platform 15. Inside the beam 13, a shield conveyor is installed with the possibility of movement, the front part of which is pivotally connected to the front shield 1. 1 zp f-ly, 6 ill.

Description

ГзгGzg

J/ f f I f J / f f I f

7 I i i Ш -г гу Ъ I l . -л r5 6Ю J3 -g7 I i i W-g gu b I l. -l r5 6yu j3 -g

-I-I

nn

згsg

ГG

-г гу-л r/С-g gu-l r / s

0000

СПJoint venture

соwith

Фиг. 1FIG. 1

Изобретение относитс к горному делу, в частности к щитовым тоннелепроходче- ским комплексам, и может использоватьс при сооружении тоннелей, преимущественно в крепких породах.The invention relates to mining, in particular to shield tunneling complexes, and can be used in the construction of tunnels, mainly in hard rocks.

Целью изобретени вл етс повышение производительности комплекса.The aim of the invention is to increase the productivity of the complex.

На фиг. 1 изображен тоннелепроходче- ский комплекс, вид сбоку: на фиг.2 -сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - узел Б на фиг,1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг,5 - гидросистема подключени гидроцилиндра перемещени щитового конвейера; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.1.In FIG. 1 shows a tunneling complex, side view: in Fig. 2, section AA in Fig. 1; in Fig.Z - node B in Fig, 1; figure 4 is a section bb in figure 1; Fig. 5 shows a hydraulic system for connecting a hydraulic cylinder for moving a panel conveyor; in Fig.6 is a section GG in Fig.1.

Предлагаемый тоннелепроходческий комплекс включает проходческий щит 1 с роторным исполнительным органом 2 и распорный щит 3. Роторный исполнительный орган 2 снабжен породоразрушающим инструментом (шарошками) 4 и установлен на вращающемс кольце радиально-упорно- го подшипника 5 большого диаметра, неподвижное кольцо которого закреплено в проходческом щите 1. Вращение роторного исполнительного органа 2 осуществл етс двигателем 6, также установленным в проходческом щите 1. Кроме того, проходческий щит 1 снабжен выдвижными стабилизаторами 7. В распорном щите 3 установлены выдвижные башмаки 8 и щитовые гидроцилиндры 9. Проходческий щит 1 и распорный щит 3 соединены гидроцилиндрами подачи 10 и раскручивани 11. С распорным щитом 3 посредством сферического шарнира 12 соединен передний конец балки 13, задн часть которой карданным шарниром 14 соединена с передней частью первой технологической платформы 15. Внутри балки 13 с возможностью перемещени установлен щитовой конвейер 16. Передн часть щитового конвейера 16 шарниром 17 соединена с проходческим щитом 1 и через отверстие в радиально- упорном подшипнике 5 входит внутрь исполнительного органа 2. Шарнир 17 не преп тствует перемещению передней части щитового конвейера 16 в вертикальном и поперечном направлени х относительно проходческого щита 1, а также изменению их углового положени и выполнен разъемным . В случае извлечени оси 18 шарнира 17 щитовой конвейер 16 отсоедин етс от проходческого щита 1. Щитовой конвейер 16 дополнительно соединен с балкой 13 гид- дэоцилиндром М9. Гидроцилиндр 19 соединен трубопроводами 20 и 21 через трехпозиционный распределитель 22 с напорной 23 и сливной 24 лини ми. В среднем положении распределител 22 и поршнева и штокова полости гидроцилиндра 19 трубопроводами 20 и 21 соединены со сливной линией 24. К первой технологической платформе 15 присоединены втора 25 и последующие технологические платформы. НаThe proposed tunneling complex includes a tunnel shield 1 with a rotary actuator 2 and a spacer shield 3. The rotor actuator 2 is equipped with rock cutting tools (cones) 4 and is mounted on a rotating ring of a large diameter angular contact bearing 5, the fixed ring of which is fixed in the tunnel shield 1. The rotation of the rotary actuator 2 is carried out by the engine 6, also installed in the tunnel shield 1. In addition, the tunnel shield 1 is equipped with retractable stabilizers 7. In the spacer shield 3, retractable shoes 8 and shield hydraulic cylinders 9 are installed. The tunnel shield 1 and the spacer shield 3 are connected by the feed and unscrew hydraulic cylinders 11. The front end of the beam 13 is connected to the spacer shield 3 by means of a spherical hinge 12, the rear of which is a universal joint 14 connected to the front of the first technological platform 15. Inside the beam 13, a shield conveyor 16 is movably mounted. The front of the shield conveyor 16 is hinged by a hinge 17 connected to the tunnel shield 1 and through an opening in flax thrust bearing 5 enters inside actuator body 2. The hinge 17 does not hinder movement of the front panelboard of the conveyor 16 in vertical and transverse directions relative to the tunnel shield 1 and the change of their angular position and adapted releasably. If the axis 18 of the hinge 17 is removed, the shield conveyor 16 is disconnected from the tunneling shield 1. The shield conveyor 16 is further connected to the beam 13 by a hydraulic cylinder M9. The hydraulic cylinder 19 is connected by pipelines 20 and 21 through a three-position distributor 22 with a pressure head 23 and a drain 24 lines. In the middle position of the distributor 22 and the piston and rod cavities of the hydraulic cylinder 19, pipelines 20 and 21 are connected to the drain line 24. Second 25 and subsequent technological platforms are connected to the first technological platform 15. On the

технологических платформах 15 и 25 установлен магистральный конвейер 26. Приемна секци 27 магистрального конвейера 26 соединена шарниром 28 с второй секцией 29 магистрального конвейера 21 и двум technological platforms 15 and 25 installed the main conveyor 26. The receiving section 27 of the main conveyor 26 is connected by a hinge 28 to the second section 29 of the main conveyor 21 and two

0 гидроцилиндрами 30 с первой технологической платформой 16. Гидроцилиндры 30 подвески приемной секции 27 магистраль- ного конвейера 26 снабжены гидрозамками, На балке 13 с возможностью перемещени 0 hydraulic cylinders 30 with the first technological platform 16. The hydraulic cylinders 30 of the suspension of the receiving section 27 of the main conveyor 26 are equipped with hydraulic locks, On the beam 13 with the possibility of movement

5 установлено оборудование дл креплени тоннел , выполненное в виде блоко- укладчика 31 и бурильной установки 32. Блокоукладчик 26 соединен с балкой 13 гидроцилиндром 33, а бурильна установка 0 гидроцилиндром 34.5, tunnel fixing equipment is installed in the form of a block stacker 31 and a drilling rig 32. The block stacker 26 is connected to the beam 13 by a hydraulic cylinder 33, and the drilling rig 0 by a hydraulic cylinder 34.

Предлагаемый тоннелепроходческий комплекс работает следующим образом. В исходном положении гидроцилиндры подачи 10 вт нуты, проходческий щит 1 и рас5 порный щит 3 максимально сближены. Выдвижные башмаки 8 распорного щита 3 прижаты к стенкам выработки с максимальным усилием, а выдвижные стабилизаторы 7 проходческого щита 1 поджаты к стенкамThe proposed tunneling complex operates as follows. In the initial position, the 10-watt feed hydraulic cylinders are choked, the driving shield 1 and the expansion shield 3 are as close as possible. Retractable shoes 8 of the spacer shield 3 are pressed against the walls of the excavation with maximum force, and the retractable stabilizers 7 of the tunnel shield 1 are pressed to the walls

0 выработки с минимальным усилием и зафиксированы .0 workings with minimal effort and are fixed.

Роторный исполнительный орган 2 приводитс во вращение двигател ми 6 и пода етс на забой вместе с проходческим щитомThe rotary actuator 2 is rotated by motors 6 and fed to the bottom together with a tunnel shield

5 1 гидроцилиндрами подачи 19. Шарошки 4 при этом внедр ютс в породу и, перекатыва сь по забою при вращении исполнительного органа 2, разрушают ее. Реактивные усили от гидроцилиндров подачи 10 восп0 ринимаютс распорным щитом 3, с помощью выдвижных башмаков 8 распертым в выработке. Реактивный момент гидроцилиндрами раскручивани 11 также передаетс на распорный щит 3. Так как балка 135 1 by the supply hydraulic cylinders 19. The cutters 4 are thus introduced into the rock and, rolling over the face during rotation of the actuator 2, destroy it. The reaction forces from the supply hydraulic cylinders 10 are picked up by a spacer shield 3, with the help of sliding shoes 8 open in the working. The reactive moment of the unwinding hydraulic cylinders 11 is also transmitted to the spacer shield 3. Since the beam 13

5 соединена с распорным щитом 3, то и балка 13, и технологические платформы 15, 25 при разрушении породы остаютс неподвижными . В результате при разрушении породы исключаютс потери на перемещении тех0 нологических платформ 15, 25 и усилие гидроцилиндров подачи 10 в более полной мере используетс дл разрушени породы, Напорные усили на шарошках 4 увеличиваютс , что позвол ет более эффективно5 is connected to the spacer shield 3, then the beam 13 and the technological platforms 15, 25 remain stationary when the rock is destroyed. As a result, when the rock is destroyed, losses on the movement of technological platforms 15, 25 are eliminated and the force of the supply hydraulic cylinders 10 is more fully used to destroy the rock. The pressure forces on the cones 4 increase, which allows more efficient

5 разрушать породы, особенно крепкие.5 destroy rocks, especially strong.

Разрушенна порода роторным исполнительным органом 2 грузитс на щитовой конвейер 16. Так как щитовой конвейер 16 соединен с проходческим щитом 1 шарниром 17 и установлен внутри балки 13 с возможностью перемещени , то при разрушении породы щитовой конвейер 16 перемещаетс за проходческим щитом 1. Гидроцилиндр 19, соедин ющий щитовой конвейер 16 с балкой 13, не преп тствует перемещению щитового конвейера 16, так как распределитель 22 находитс в среднем положении и обе полости гидроцилиндра 19 через трубопроводы 20, 21 и распределитель 22 соединены со сливной линией 24. А так как шарнир 17 не преп тствует перемещению передней части щитового конвейера 16 в вертикальном и поперечном направлени х относительно проходческого щита 1, а также изменению их взаимного углового положени , то тоннелепроходческий комплекс может проходить и криволинейные участки тоннелей.The destroyed rock by the rotary actuator 2 is loaded onto the shield conveyor 16. Since the shield conveyor 16 is connected to the tunnel shield 1 by a hinge 17 and is movably mounted inside the beam 13, when the rock is destroyed, the shield conveyor 16 moves behind the tunnel shield 1. The hydraulic cylinder 19 is connected The shield panel conveyor 16 with the beam 13 does not interfere with the movement of the shield conveyor 16, since the distributor 22 is in the middle position and both cavities of the hydraulic cylinder 19 are connected via pipelines 20, 21 and the distributor 22 to drain line 24. And since the hinge 17 does not prevent the front of the shield conveyor 16 from moving vertically and transversely with respect to the tunnel shield 1, as well as from changing their mutual angular position, the tunnel passage complex can also pass curved sections of the tunnels.

Порода со щитового конвейера 16 перегружаетс на магистральный конвейер 26 и далее в вагонетки. Приемна секци 27 магистрального конвейера 26 при этом гидроцилиндрами 30 удерживаетс в верхнем положении.The rock from the panel conveyor 16 is reloaded onto the main conveyor 26 and further into the trolleys. The receiving section 27 of the main conveyor 26 is held in its upper position by the hydraulic cylinders 30.

Так как балка 13 с установленными на ней блокоукладчиком 31 и бурильной установкой 32 соединена сферическим шарниром 12 с распорным щитом 3, то при разрушении породы она неподвижна, Про- ворот балки 13 вокруг продольной оси исключен , так как задний конец балки 13 соединен карданным шарниром 14 с первой технологической платформой 15.Since the beam 13 with the installed block stacker 31 and the drilling unit 32 is connected by a spherical hinge 12 with a spacer shield 3, then it is stationary when the rock is destroyed, the turn of the beam 13 around the longitudinal axis is excluded, since the rear end of the beam 13 is connected by a universal joint 14 with the first technology platform 15.

В результате крепление тоннел может производитьс одновременно с разрушением породы, что обеспечивает увеличение производительности тоннелепроходческо- го комплекса за счет совмещени основных операций. При сооружении тоннелей в устойчивых породах бурильной установкой 32 бур тс шпуры, в которые устанавливаютс анкеры. В дальнейшем к анкерам подвешиваетс сетка и стенки тоннел покрываютс набрызг-бетоном.As a result, the tunnel can be fixed at the same time as the destruction of the rock, which provides an increase in the productivity of the tunnel complex due to the combination of basic operations. When constructing tunnels in stable rock with a drilling rig, 32 drilled holes are used to install the anchors. Subsequently, a mesh is suspended from the anchors and the walls of the tunnel are covered with spray concrete.

При сооружении тоннел в слабоустойчивых породах блокоукладчиком 31 укладываетс кольцо обделки из бетонных блоков или чугунных тюбингов. При этом блоки или тюбинги поочередно подаютс под блокоук- ладчикЗ и затем устанавливаютс в кольцо обделки.During the construction of tunnels in low-stability rocks, a lining ring of concrete blocks or cast-iron tubing is laid by the block layer 31. In this case, the blocks or tubing are alternately supplied under the blocking device 3 and then installed in the lining ring.

Необходимо также отметить, что поскольку балка 13 соединена с распорным щитом 3 и первой технологической платформой 15, то длина балки 13 по сравнению с прототипом уменьшена, что позвол ет уменьшить поперечные балки 13 при сохранении ее жесткости. Уменьшение поперечных размеров балки 13 улучшает услови креплени тоннел , что также способствует увеличению производитопьности комплекса.It should also be noted that since the beam 13 is connected to the spacer shield 3 and the first technological platform 15, the length of the beam 13 is reduced compared with the prototype, which allows to reduce the transverse beams 13 while maintaining its rigidity. Reducing the transverse dimensions of the beam 13 improves the conditions for fastening the tunnel, which also contributes to an increase in the production capacity of the complex.

После того как порода разрушена на величину заходки, определ емую ходом 5 гидроцилиндров подачи 10, и выполнены все необходимые операции по креплению тоннел , выдвижные стабилизаторы 7 проходческого щита 1 прижимаютс к стенкам выработки с максимальным усилием, а вы- 0 движные башмаки 8 распорного щита 3 вт гиваютс . Затем распорный щит 3 гидроцилиндрами подачи 10 подт гиваетс к проходческому щиту 1. В том случае, когда крепление тоннел выполнено из бетонныхAfter the rock is destroyed by the set value determined by the course of 5 feed hydraulic cylinders 10, and all the necessary operations for securing the tunnel are completed, the retractable stabilizers 7 of the tunnel shield 1 are pressed against the walls of the excavation with maximum effort, and the sliding shoes 8 of the expansion shield 3 watt. Then, the spacer shield 3 by the supply hydraulic cylinders 10 is pulled to the tunneling shield 1. In the case when the tunnel mount is made of concrete

5 блоков из чугунных тюбингов, распорный щитЗ может передвигатьс вперед, отталкива сь щитовыми гидроцилиндрами 9 от кольца обделки. Одновременно с распорным щитом 3 перемещаютс вперед балка5 blocks of cast-iron tubing, the expansion shield 3 can be moved forward, repelled by shield hydraulic cylinders 9 from the lining ring. Simultaneously with the spacer shield 3, the beam moves forward

0 13 с блокоукладчиком 31 и буровой установкой 32, и технологические платформы 15, 25 с установленным -на них магистральным конвейером 26. Так как щитовой конвейер 16 шарниром 17 соединен с проходческим0 13 with a block stacker 31 and a drilling rig 32, and technological platforms 15, 25 with a main conveyor 26 installed on them. Since the shield conveyor 16 is hinged 17 by a hinge 17

5 щитом 1, то при перемещении распорного щита 3 и балки 13 щитовой конвейер 16 остаетс неподвижным. Но это не преп тствует перемещению распорного щита 3 и балки 13, так как щитовой конвейер 16 уста0 новлен внутри балки 13 с возможностью перемещени , а обе полости гидроцилиндра 19, св зывающего щитовой конвейер 16 и. балку 13, соединены со сливной линией .5 by the shield 1, when moving the spacer shield 3 and the beam 13, the shield conveyor 16 remains stationary. But this does not impede the movement of the spacer shield 3 and the beam 13, since the shield conveyor 16 is movably mounted inside the beam 13, and both cavities of the hydraulic cylinder 19 connecting the shield conveyor 16 and. beam 13, connected to a drain line.

5Поскольку балка 13 соединена с распорным щитом 3 сферическим шарниром 12, а с первой технологической платформой 15 - карданным шарниром 14, то тоннелепроходческий комплекс может проходить кри0 волинейные участки выработок, при этом допускаетс возможность закручивани распорного щита 3 относительно балки 13 и св занной с ней первой технологической платформы 15 в определенных пределах.5 Since the beam 13 is connected to the spacer shield 3 by a spherical hinge 12, and with the first technological platform 15 by the cardan joint 14, the tunneling complex can pass curved sections of the workings, while it is possible to twist the spacer shield 3 relative to the beam 13 and the first associated with it technology platform 15 within certain limits.

5После того как распорный щит 3 с балкой 13 и технологическими платформами 15, 25 передвигаетс на необходимое рассто ние вперед, выдвижные башмаки 8 распорного щита 3 прижимаютс к стенкам5 After the spacer shield 3 with the beam 13 and technological platforms 15, 25 is moved forward to the required distance, the sliding shoes 8 of the spacer shield 3 are pressed against the walls

0 выработки с максимальным условием, уси- лие прижати выдвижных стабилизаторов 7 уменьшаетс и цикл повтор етс .0 of working with the maximum condition, the force of the retractable stabilizers 7 is reduced and the cycle repeats.

В случае необходимости (осмотр и замена шарошек 4, осмотр забо и т.п.) извлека5 етс ось 18 шарнира 17, в результате чего щитовой конвейер 16 отсоедин етс от проходческого щита 1. Приемна секци 27 магистральногоконвейера 26 гидроцилиндрами 30 опускаетс в крайнее нижнее положение, после чего распределитель 22 переключаетс в правое положение в позицию II, соедин напорную линию 23 со штоковой полостью гидроцилиндра 19, а сливную линию 24 - с поршневой полостью. Шток гидроцилиндра 19 вт гиваетс , перемеща щитовой конвейер 16 внутри балки 13 назад. Передн часть щитового конвейера 16 при этом выходит из отверсти ради- ально-упорного подшипника 5, обеспечива свободный допустк внутрь роторного исполнительного органа 2.If necessary (inspection and replacement of cones 4, inspection of the bottom, etc.), the axis 18 of the hinge 17 is removed 5, as a result of which the shield conveyor 16 is disconnected from the tunnel shield 1. The receiving section 27 of the main conveyor 26 with the hydraulic cylinders 30 is lowered to its lowest position and then the distributor 22 switches to the right position in position II, connecting the pressure line 23 to the rod cavity of the hydraulic cylinder 19, and the drain line 24 to the piston cavity. The rod of the 19 watt hydraulic cylinder is bent by moving the shield conveyor 16 inside the beam 13 backward. The front part of the shield conveyor 16 thus leaves the bore of the angular contact bearing 5, providing free access to the inside of the rotary actuator 2.

После проведени необходимых работ в роторном исполнительном органе 2 (осмотра и замены шарошек и т.д.) распределитель 22 переключател в левое положение в позицию I, с напорной линией 23 соедин етс поршнева полость гидроцилиндра 19, и шток гидроцилиндра 19 выдвигаетс , перемеща щитовой конвейер 16 вперед. После того как передн часть щитового конвейера 16 войдет в отверстие радиально-упорно- го подшипника 5, ось 18 шарнира 17 устанавливаетс на место, распределитель 22 устанавливаетс в среднее положение, а приемна секци 27 магистрального конвейера 26 гидроцилиндрами 30 поднимаетс в крайнее верхнее положение. Комплекс вновь готов к работе.After carrying out the necessary work in the rotary actuator 2 (inspection and replacement of cones, etc.), the switch distributor 22 to the left position in position I, the piston cavity of the hydraulic cylinder 19 is connected to the pressure line 23, and the hydraulic cylinder rod 19 extends, moving the shield conveyor 16 forward. After the front part of the shield conveyor 16 enters the bore of the angular contact bearing 5, the axis 18 of the hinge 17 is put in place, the distributor 22 is set in the middle position, and the receiving section 27 of the main conveyor 26 with the hydraulic cylinders 30 rises to its highest position. The complex is ready for work again.

Формул а изобретени 1. Тоннелепроходческий комплекс, включающий проходческий щите роторным исполнительным органом, распорный щит,Formula a of the invention 1. Tunneling complex, including a tunneling shield by a rotary actuator, an expansion shield,

: V SK/ : V SK /

66

т ххt xx

17 7 717 7 7

Л-хгуу L-hgu

7 7

t /j/:/ // t / j /: / //

соединенный гидроцилиндрами подачи и раскручивани с механизированным щитом , технологические платформы, балку, шарнирно соединенную задней частью с передней частью первой технологической платформы, щитовой конвейер, установленный внутри балки, магистральный конвейер, приемна секци которого расположена на первой технологической платформе, а втора и последующие секции - на последующих платформах, оборудование дл креплени тоннел , установленное на балке с возможностью перемещени , отличающийс тем, что, с целью повышени connected by hydraulic cylinders for feeding and unwinding with a mechanized shield, technological platforms, a beam pivotally connected to the front of the first technological platform, a shield conveyor installed inside the beam, a main conveyor, the receiving section of which is located on the first technological platform, and the second and subsequent sections on subsequent platforms, tunnel mounting equipment mounted on the beam with the possibility of movement, characterized in that, in order to increase

производительности, передний конец балки шарнирно соединен с распорным щитом, а щитовой конвейер установлен в балке с возможностью осевого перемещени , при этом передн часть щитового конвейера шарнирно соединена с механизированным щитом .productivity, the front end of the beam is pivotally connected to the spacer shield, and the shield conveyor is mounted in the beam with the possibility of axial movement, while the front part of the shield conveyor is pivotally connected to the mechanized shield.

2. Комплекс по п.1, от л и ч а ю щий- с тем, что щитовой конвейер дополнительно соединен с балкой посредством дополнительного гидроцилиндра, шарнир соединени щитового конвейера с механизированным щитом выполнен разъемным, приемна секци магистрального конвейера соединена с первой технологической2. The complex according to claim 1, wherein the shield conveyor is additionally connected to the beam by means of an additional hydraulic cylinder, the hinge for connecting the shield conveyor to the mechanized shield is detachable, the receiving section of the main conveyor is connected to the first technological

платформой посредством гидроцилиндров, а секции магистрального конвейера соединены шарнирно.41the platform by means of hydraulic cylinders, and sections of the main conveyor are hinged. 41

№No.

У,At

/ // ////// / / ///А/ // ////// / / ///AND

; // ; //

r/ / 7/ У/ ///////Т/ )r / / 7 / Y / /////// T /)

Фиг- 2FIG 2

&Z& Z

УУ// / // ///-T L/ /UU // / // /// - T L / /

Фуг.З g -.gFugue.Z g -.g

фи 4fi 4

AA

(pue,5(pue, 5

Г-ГGg

1817815-$1 817 815- $

LL

физ. 6physical 6