RU2011832C1

RU2011832C1 - Actuating tool of tunnel shield

Info

Publication number: RU2011832C1
Authority: RU
Inventors: Геннадий Степанович Черепанов; Владимир Борисович Богданов; Виктор Евгеньевич Бафталовский; Борис Иванович Яцков; Светлана Степановна Черепанова; Михаил Степанович Рогач
Original assignee: Геннадий Степанович Черепанов; Владимир Борисович Богданов; Виктор Евгеньевич Бафталовский; Борис Иванович Яцков; Светлана Степановна Черепанова; Михаил Степанович Рогач
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: mining and construction industry. SUBSTANCE: actuating tool of tunnel shield includes working tool fabricated in the form of radial beams with rock-breaking tool and burster and dissectors of triangular cross-section installed between radial beams and having nose and outer and inner surfaces. Actuating tool has nozzles to feed bentonite and hydraulic nozzles for wash-out of rocks in compartment for pumping out of pulp. Hydraulic extension piece is put on end of central pipe-line under burster. EFFECT: enhanced productivity and speed of face advance. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а более конкретно к исполнительным органам проходческих щитов для проведения горных выработок и строительства тоннелей в обводненных условиях. The invention relates to the mining industry, and more particularly to the executive bodies of tunneling shields for mining and tunneling in flooded conditions.

Для проведения горных выработок и строительства тоннелей по мокрым породам разработаны конструкции проходческих щитов. For the construction of tunnels and the construction of tunnels for wet rocks, designs of sinking shields have been developed.

Известен исполнительный орган проходческого щита, выполненный в виде диска, на котором укреплены породоразрушающие инструменты и сделаны отверстия и люки для поступления разрушенной породы внутрь щита на лоток породоуборочного органа [1] . A well-known executive body of the tunnel shield, made in the form of a disk on which rock-cutting tools are mounted and holes and hatches are made for the destroyed rock to enter the shield onto the tray of the rock-harvesting organ [1].

Этот исполнительный орган хотя и предохраняет внутреннюю часть щита от обрушения в него неустойчивой породы забоя, однако не может быть использован для проведения выработок в обводненных породах, так как вода будет попадать во внутрь через отверстия, предназначенные для поступления разрушенной породы. Although this executive body protects the inside of the shield from collapse of an unstable face rock, it cannot be used to carry out workings in flooded rocks, since water will enter the inside through openings intended for the entry of the destroyed rock.

Наиболее близким из известных технических решений по своей сущности и достигаемому результату является исполнительный орган проходческого щита, состоящий из рабочего органа, выполненного в виде радиальных лучей с породоразрушающими инструментами, забурника, трубопроводов для подачи бентонита в призабойное пространство, устройства для откачки бентонина с разрушенной породой, сопла для размыва породы в отсеке для откачки пульпы и домкратов [2] . The closest known technical solutions in their essence and the achieved result is the executive body of the heading shield, consisting of a working body made in the form of radial rays with rock cutting tools, a borehole, pipelines for feeding bentonite into the bottomhole space, devices for pumping out bentonin with destroyed rock, nozzles for erosion of rock in the compartment for pumping pulp and jacks [2].

Этот исполнительный орган проходческого щита позволяет проводить выработки в обводненных условиях, выполняя одновременно процесс разрушения породы, поддержание забоя от обрушения и удаление разрушенной породы потоком бентонита, циркулирующего в призабойное пространство. This executive body of the tunnel shield allows you to carry out excavations in flooded conditions, simultaneously performing the process of rock destruction, maintaining the bottom from caving and removing the destroyed rock with a stream of bentonite circulating in the bottom hole.

Однако и этот исполнительный орган проходческого щита имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что при пересечении пород, содержащих вязкую глину, резко снижается производительность и скорость подвигания забоя из-за частых остановок щита, вызванных закупоркой отверстия для откачивания бентонита с разрушенной породой из призабойной зоны. Это происходит вследствие накопления кусков вязкой глины в нижней части призабойного пространства в секторе работы устройства для откачки бентонита с разрушенной породой. However, this executive body of the tunnel shield has significant drawbacks in that when crossing rocks containing viscous clay, the productivity and speed of the face movement sharply decreases due to frequent shutdowns of the shield caused by blockage of the hole for pumping out bentonite with destroyed rock from the bottomhole zone . This is due to the accumulation of pieces of viscous clay in the lower part of the bottomhole in the sector of the device for pumping bentonite with destroyed rock.

Целью изобретения является повышение производительности исполнительного органа и скорости подвигания забоя при его работе. The aim of the invention is to increase the productivity of the executive body and the speed of movement of the face during its operation.

Цель достигается тем, что исполнительный орган проходческого щита, состоящий из рабочего органа, выполненного в виде радиальных лучей с породоразрушающими инструментами, забурника, трубопроводов для подачи бентонита в призабойное пространство, устройства для откачки бентонита с разрушенной породой, сопла для размыва породы в отсеке для откачки пульпы и домкратов, он снабжен клинообразными коробами треугольного поперечного сечения, установленными межу радиальными лучами рабочего органа, гидравлической насадкой, установленной на конце центрального трубопровода под забурником с направлением струй в сторону радиальных лучей и внешней поверхности клинообразных коробов, дополнительным гидравлическим соплом с направлением струи в сторону дна отсека для откачки пульпы, установленным с противоположной стороны по отношению к первому соплу относительно устройства для откачки пульпы и вторым дополнительным гидравлическим соплом с водопроводом, установленным в призабойном пространстве с направлением струи на внутреннюю поверхность клинообразного короба. The goal is achieved in that the executive body of the tunnel shield, consisting of a working body made in the form of radial rays with rock cutting tools, a borehole, pipelines for feeding bentonite to the bottomhole space, devices for pumping out bentonite with destroyed rock, nozzles for erosion of rock in the pumping out compartment pulp and jacks, it is equipped with wedge-shaped boxes of triangular cross section, installed between the radial rays of the working body, a hydraulic nozzle mounted on the end e of the central pipeline under the borehole with the direction of the jets towards the radial rays and the outer surface of the wedge-shaped ducts, an additional hydraulic nozzle with the direction of the stream towards the bottom of the pulp pumping compartment, installed on the opposite side with respect to the first nozzle relative to the pulp pumping device and the second additional hydraulic a nozzle with a water supply installed in the bottomhole space with the direction of the jet on the inner surface of the wedge-shaped duct.

На фиг. 1 изображен исполнительный орган проходческого щита (стрелкой показано направление струй); на фиг. 2 - то же, вид спереди на исполнительный орган проходческого щита. In FIG. 1 shows the actuator of the tunnel shield (the arrow shows the direction of the jets); in FIG. 2 is the same, front view of the executive body of the tunnel shield.

Исполнительный орган проходческого щита состоит из рабочего органа (планшайбы), выполненного в виде радиальных лучей 1 с породоразрушающими инструментами 2, забурника 3, трубопроводов 4 для подачи бентонита в призабойное пространство, трубопровода 5, устройства 6 для откачки бентонита с разрушенной породой (пульпой), сопла 7 для размыва породы в отсеке для откачки пульпы и домкратов. Исполнительный орган проходческого щита снабжен клинообразными коробами 9 треугольного поперечного сечения, установленными между радиальными лучами 1 рабочего органа, гидравлической насадкой 10, установленной на конце центрального трубопровода 4 под забурником 3 с направлением струй в сторону радиальных лучей 1 и внешней поверхности клинообразных коробов 9, дополнительным гидравлическим соплом 11 с направлением струи в сторону дна 12 отсека для откачки пульпы, установленным с противоположной стороны по отношению к первому соплу относительно устройства для откачки пульпы и вторым дополнительным гидравлическим соплом 13 с водопроводом 14, установленным в призабойном пространстве с направлением струи на внутреннюю поверхность 15 клинообразного короба 9. The executive body of the tunneling shield consists of a working body (faceplate) made in the form of radial rays 1 with rock cutting tools 2, a borehole 3, pipelines 4 for supplying bentonite to the bottomhole space, pipeline 5, a device 6 for pumping out bentonite with destroyed rock (pulp), nozzles 7 for erosion of rock in the compartment for pumping pulp and jacks. The executive body of the tunnel shield is equipped with wedge-shaped boxes 9 of triangular cross-section, installed between the radial rays 1 of the working body, a hydraulic nozzle 10 installed on the end of the central pipeline 4 under the bore 3 with the direction of the jets towards the radial rays 1 and the outer surface of the wedge-shaped boxes 9, additional hydraulic the nozzle 11 with the direction of the jet towards the bottom 12 of the compartment for pumping the pulp, installed on the opposite side with respect to the first nozzle no device for pumping pulp and second auxiliary hydraulic nozzle 13 to the water supply 14 mounted in the face opening to the jet direction to the inner surface 15 of the wedge-shaped duct 9.

С целью поддержания забоя от обрушения и удаления разрушенной породы призабойное пространство с рабочим органом отделено от корпуса щита и заполнено раствором бентонита под давлением. По мере разрушения забоя рабочий орган надвигается на забой с помощью домкратов, а разрушенная порода удаляется из призабойного пространства раствором бентонита, циркуляция которого осуществляется мощными насосами. In order to maintain the face from collapse and removal of the destroyed rock, the bottomhole space with the working body is separated from the shield body and filled with a bentonite solution under pressure. As the face is destroyed, the working body approaches the face using jacks, and the destroyed rock is removed from the bottom hole with a solution of bentonite, the circulation of which is carried out by powerful pumps.

Исполнительный орган проходческого щита устраняет образование кусков вязкой глины между радиальными лучами 1 рабочего органа ввиду наличия коробов 9 клинообразной формы между радиальными лучами 1 размыва глины в зоне забурника посредством бентонита, поступающего через центральную гидравлическую насадку 10, размыва кусков глины водой на внутренней поверхности 15 клинообразного короба между радиальными лучами 1, а также двухстороннего размыва кусков глины в нижней части призабойного пространства за счет одновременной работы двух сопел 7 и 11, расположенных по обе стороны от отсасывающего устройства. The executive body of the tunneling shield eliminates the formation of pieces of viscous clay between the radial rays 1 of the working body due to the presence of wedges of 9 wedges between the radial rays 1 of erosion of clay in the area of the borehole by means of bentonite entering through the central hydraulic nozzle 10, erosion of pieces of clay by water on the inner surface 15 of the wedge-shaped box between the radial rays 1, as well as the two-sided erosion of pieces of clay in the lower part of the bottomhole due to the simultaneous operation of two nozzles 7 and 11 located on either side of the suction device.

Приинцип работы исполнительного органа проходческого щита заключается в следующем. The principle of operation of the executive body of the tunnel shield is as follows.

Сначала проводятся необходимые подготовительные работы, заканчивающиеся тем, то проходческий щит размещают в выработке со всеми подключенными коммуникациями, в том числе энергоснабжения и гидравлической системы, обеспечивающей непрерывную циркуляцию раствора бентонита под давлением в призабойном пространстве и выполняющей функции поддержания забоя от обрушения и удаления разрушенной породы. Затем призабойное пространство заполняют раствором бентонита. Включают подачу бентонита через центральный трубопровод 4 к насадке 10 на его конце. Одновременно включают подачу раствора бентонита через сопла, установленные в отсеке для удаления разрушенной породы. Включают вращение рабочего органа и его подачу на забой. После выполнения этих операций исполнительный орган проходческого щита находится в рабочем состоянии. First, the necessary preparatory work is carried out, ending with the fact that the tunnel shield is placed in the mine with all connected communications, including power supply and a hydraulic system that provides continuous circulation of the bentonite solution under pressure in the bottomhole space and performs the function of maintaining the face from collapse and removal of the destroyed rock. Then the bottom hole is filled with a solution of bentonite. Turn on the supply of bentonite through the Central pipe 4 to the nozzle 10 at its end. At the same time, the bentonite solution is turned on through nozzles installed in the compartment to remove the destroyed rock. Turn on the rotation of the working body and its supply to the face. After performing these operations, the executive body of the tunnel shield is in working condition.

В результате подачи рабочего органа на забой происходит вдавливание забурника 3 в центральную часть забоя. Вязкая глина, выдавленная из-под забурника 3, попадает под струи центральной насадки 10 и непрерывно размывается, исключая возможность образования крупных кусков. В это же время радиальные лучи 1 исполнительного органа проходческого щита с породоразрушающими инструментами 2, вращаясь вокруг оси, разрушают забой. Разрушенная порода, попадая на острие клинообразного короба, установленного между радиальными лучами 1, разделяется на два потока: часть породы скользит по внутренней поверхности 15 клинообразного короба 9 в призабойное пространство и подвергается размыву водой из сопла, установленного в призабойном пространстве ; часть породы скользит по наружной грани 18 короба 9 к забою и подвергается размыву струями из центральной насадки 10. Сочетание действия клинообразного короба 9, струй центральной насадки 10 и струи воды из сопла, установленного в призабойном пространстве с направлением действия струи на внутреннюю поверхность клинообразного короба 9, устраняют возможность накопления и образования кусков вязкой глины между радиальными лучами 1 рабочего органа и последующего обрушения этих кусков в призабойное пространство, попадания кусков в зону удаления разрушенной породы с неизбежностью закупорки отсасывающего устройства, вызывающей остановку работы щита. Одновременно с работой клинообразного короба 9 и размывом вязкой глины струями центральной насадки 10 и струей воды, размыв породы и кусков вязкой глины осуществляется двумя соплами 7 и 11, установленнными в отсеке для откачки разрушенной породы по обе стороны от отсасывающего устройства с направлением действия струи на дно отсека. Такое встречное действие двух струй, направленных по дну отсека, создавая вихревое движение жидкости, обеспечивает размыв кусков вязкой глины под отсасывающим патрубком и породы, попавшей в отсек, устраняя тем самым простои щита. Таким образом, исполнительный орган проходческого щита, оснащенный клинообразными коробами 9, установленными между радиальными лучами 1 в месте скопления кусков вязкой глины, центральной насадкой 10 и водяным соплом с направлением действия струи на внутреннюю поверхность 15 клинообразного короба 9, устраняют возможность образования кусков вязкой глины в процессе разрушения забоя, а оснащение исполнительного органа проходческого щита двумя соплами в зоне откачки бентонита с разрушенной породой, обеспечивает дополнительный размыв породы и кусков вязкой глины, устраняет возможность запрессовки устройства для откачки бентонита и предотвращает простои щита. As a result of the submission of the working body to the face, the zaburnik 3 is pressed into the central part of the face. Viscous clay squeezed out from under the borehole 3 falls under the jets of the central nozzle 10 and is continuously washed away, eliminating the possibility of the formation of large pieces. At the same time, the radial rays 1 of the executive body of the tunneling shield with rock cutting tools 2, rotating around the axis, destroy the face. The destroyed rock, falling to the tip of the wedge-shaped duct installed between the radial rays 1, is divided into two streams: part of the rock slides along the inner surface 15 of the wedge-shaped duct 9 into the bottomhole space and is washed out by water from a nozzle installed in the bottomhole space; part of the rock slides along the outer face 18 of the duct 9 to the bottom and is washed away by jets from the central nozzle 10. The combination of the action of the wedge-shaped duct 9, the jets of the central nozzle 10 and the jet of water from the nozzle installed in the bottom hole with the direction of the jet on the inner surface of the wedge-shaped duct 9 eliminate the possibility of accumulation and formation of pieces of viscous clay between the radial rays 1 of the working body and the subsequent collapse of these pieces in the bottom hole, the pieces falling into the removal zone destroyed rock with the inevitability of blockage of the suction device, causing the shutdown of the shield. Simultaneously with the operation of the wedge-shaped duct 9 and the erosion of viscous clay by the jets of the central nozzle 10 and the jet of water, erosion of the rock and pieces of viscous clay is carried out by two nozzles 7 and 11 installed in the compartment for pumping the destroyed rock on both sides of the suction device with the direction of action of the jet to the bottom compartment. Such a counter action of two jets directed along the bottom of the compartment, creating a swirling movement of the liquid, provides erosion of pieces of viscous clay under the suction nozzle and the rock that has fallen into the compartment, thereby eliminating downtime of the shield. Thus, the executive body of the tunnel shield, equipped with wedge-shaped ducts 9, installed between the radial rays 1 in the place of accumulation of pieces of viscous clay, the central nozzle 10 and a water nozzle with the direction of action of the jet on the inner surface 15 of the wedge-shaped duct 9, eliminate the possibility of the formation of pieces of viscous clay in the process of destruction of the face, and equipping the executive body of the tunnel shield with two nozzles in the pumping zone of bentonite with destroyed rock, provides additional erosion of the rock and pieces of viscous clay, eliminates the possibility of mounting a device for pumping out bentonite and prevents downtime of the shield.

В соответствии с п. 1 статьи 1 Закона предлагаемому техническому решению предоставляется правовая охрана, если оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо. In accordance with paragraph 1 of Article 1 of the Law, the proposed technical solution is provided with legal protection if it is new, has an inventive step and is industrially applicable.

Данное техническое решение "Исполнительный орган проходческого щита" является новым, так как оно не известно из уровня техники. This technical solution "Executive body tunneling shield" is new, as it is not known from the prior art.

Оно имеет изобретательский уровень, так как явным образом не следует из уровня техники. It has an inventive step, as it clearly does not follow from the prior art.

Оно является и промышленно применимым, так как может быть использовано в области горной промышленности при проведения горных выработок и строительстве тонелей в обводненных условиях. It is also industrially applicable, as it can be used in the field of mining during mining and the construction of tunnels in flooded conditions.

Существенными признаками данного технического решения признаются те, которые влияют на достигаемый технический результат, т. е. находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом. The essential features of this technical solution are those that affect the technical result achieved, i.e., are in a causal relationship with the specified result.

Такими признаками являются: исполнительный орган снабжен клинообразными коробами треугольного поперечного сечения, установленными между радиальными лучами рабочего органа, гидравлической насадкой, установленной на конце центрального трубопровода под забурником с направлением струй в сторону радиальных лучей и внешней поверхности клинообразных коробов, дополнительным гидравлическим соплом с направлением струи в сторону дна отсека для откачки пиульпы, установленным с противоположной стороны по отношению к первому соплу для откачки пульпы и вторым дополнительным гидравлическим соплом с водопроводом, установленным в призабойном пространстве с направлением струи на внутреннюю поверхность клинообразного короба. These signs are: the executive body is equipped with wedge-shaped boxes of triangular cross-section, installed between the radial rays of the working body, a hydraulic nozzle mounted on the end of the central pipeline under the bore with the jets directed towards the radial rays and the outer surface of the wedge-shaped boxes, with an additional hydraulic nozzle with the direction of the jet in side of the bottom of the pulp extraction compartment, installed on the opposite side with respect to the first pumping nozzle pulp and second auxiliary hydraulic nozzle with a water pipe mounted in the face opening to the jet direction to the inner surface of a wedge-shaped box.

Снабжение исполнительного органа проходческого щита клинообразными коробами треугольного поперечного сечения, установленными между радиальными лучами рабочего органа, устраняеть накопление вязкой глины в пространстве между радиальными лучами. The supply of the executive body of the tunneling shield with wedge-shaped boxes of triangular cross-section, installed between the radial rays of the working body, eliminates the accumulation of viscous clay in the space between the radial rays.

Снабжение исполнительного органа проходческого щита гидравлической насадкой, установленной на конце центрального трубопровода под забурником с направлением струй в сторону радиальных лучей и внешней поверхности клинообразных коробов, размывает вязкую глину в центральной части призабойного пространства. Providing the executive body of the heading shield with a hydraulic nozzle installed at the end of the central pipeline under the bore with the direction of the jets towards radial rays and the outer surface of the wedge-shaped ducts erodes viscous clay in the central part of the bottom hole.

Снабжение исполнителного органа проходческого щита дополнительным гидравлическим соплом с направлением струи в сторону дна отсека для откачки пульпы, установленным с противоположной стороны по отношению к первому соплу относительно устройства для откачки пульпы, устраняет накопление кусков вязкой глины в зоне отсасывающего устройства за счет непосредственного размыва струей и создания вихревого потока. The supply of the executive body of the tunnel shield with an additional hydraulic nozzle with the direction of the jet towards the bottom of the pulp pumping compartment, installed on the opposite side with respect to the first nozzle relative to the pulp pumping device, eliminates the accumulation of pieces of viscous clay in the area of the suction device due to direct erosion and creation swirl flow.

Снабжение исполнительного органа проходческого щита вторым дополнительным гидравлическим соплом с водопроводом, установленным в призабойном пространстве с направлением струи на внутреннюю поверхность клинообразного короба, размывает куски вязкой глины на плоскости клинообразного короба. The supply of the executive body of the tunnel shield with a second additional hydraulic nozzle with a water supply installed in the bottomhole space with the direction of the jet on the inner surface of the wedge-shaped box erodes pieces of viscous clay on the plane of the wedge-shaped box.

Все отличительные признаки, приведенные в формуле изобретения, в своей совокупности позволяют повысить производительность исполнительного органа и скорость подвигания забоя при его работе. (56) 1. Клорикьян В. Х. и др. Горнопроходческие щиты и комплексы. М. : Недра, 1977, с. 63-68. All the distinguishing features given in the claims, in the aggregate, can improve the performance of the executive body and the speed of movement of the face during its operation. (56) 1. Klorikyan V. Kh. Et al. Mining shields and complexes. M.: Nedra, 1977, p. 63-68.

2. Проходческий комплекс С-44, издательство ФРГ, Херрен Кнедт, 1969. 2. S-44 driving complex, publishing house of the Federal Republic of Germany, Herren Knedt, 1969.

Claims

EXECUTIVE BODY OF THE PASSING SHIELD, including a working body made in the form of radial rays with rock cutting tools and a borehole, central and peripheral pipelines for supplying bentonite to the bottomhole space, a nozzle for issuing bentonite with destroyed rock, a nozzle for erosion of rock in the compartment for pumping out pulp, the fact that it is equipped with triangular cross-section dividers having a point, an external and an internal surface, installed between the radial rays of the working body, hyd an influential nozzle located at the end of the central pipeline under the bore with the direction of the jet towards radial rays and the outer surface of the dividers, an additional hydraulic nozzle with the direction of the stream towards the bottom of the pulp pumping compartment, located on the opposite side with respect to the main nozzle relative to the pulp pumping nozzle and a second additional hydraulic nozzle with a water supply installed in the bottomhole space with the direction of the jet on the inner surface of the dissect i.