RU2614176C1 - Executive body of tunnelling shield complex for construction of multilane road and railway tunnels and pillarless metro stations - Google Patents

Executive body of tunnelling shield complex for construction of multilane road and railway tunnels and pillarless metro stations Download PDF

Info

Publication number
RU2614176C1
RU2614176C1 RU2015148713A RU2015148713A RU2614176C1 RU 2614176 C1 RU2614176 C1 RU 2614176C1 RU 2015148713 A RU2015148713 A RU 2015148713A RU 2015148713 A RU2015148713 A RU 2015148713A RU 2614176 C1 RU2614176 C1 RU 2614176C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working
arch
tunnel
shield
executive body
Prior art date
Application number
RU2015148713A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Александрович Субботин
Елена Игоревна Зиновьева
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority to RU2015148713A priority Critical patent/RU2614176C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2614176C1 publication Critical patent/RU2614176C1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C27/00—Machines which completely free the mineral from the seam
    • E21C27/20—Mineral freed by means not involving slitting
    • E21C27/24—Mineral freed by means not involving slitting by milling means acting on the full working face, i.e. the rotary axis of the tool carrier being substantially parallel to the working face

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: executive body of the oval-shaped shield complex comprises lateral working bodies that represent ovals formed by rotating about the vertical axis of the lateral tunnel arches and their coupling with the arch and the reverse arch of the tunnel. The front working body consists of three working bodies, each of which is formed by rotating about the horizontal axes of the arch and the reverse arch circles, wherein the intermediate working body is made concave. The gaps between them and the shield shell correspond to the working tool overhang, and the working tool is mounted with the displacement to the development magnitude.
EFFECT: provision of tunneling with the optimal oval cross-section shape, while reducing the costs for the rock development; provision of tunneling in various geological conditions at the large influx of water, creating the conditions for the maximum mechanization and automation of all production processes.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и сооружению многополосных автодорожных и железнодорожных тоннелей большой площади поперечного сечения оптимальной овальной формы.The invention relates to the mining industry and the construction of multi-lane road and railway tunnels of a large cross-sectional area of optimal oval shape.

Известен роторный исполнительный орган щита в виде планшайбы (В.П. Волков, С.Н. Наумов, А.Н. Пирожкова, В.Г. Храпов. Тоннели и метрополитены. Глава 21. Механизированные щиты и проходческая машина /. Стр. 309-320 М.Транспорт, 1975.). Может использоваться при строительстве автодорожных тоннелей и тоннелей метрополитена. Этот исполнительный орган будем считать аналогом предлагаемого изобретения.Known rotary executive body of the shield in the form of a faceplate (V.P. Volkov, S.N. Naumov, A.N. Pirozhkova, V.G. Khrapov. Tunnels and subways. Chapter 21. Mechanized shields and tunneling machine /. Page 309 -320 M. Transport, 1975.). It can be used in the construction of road tunnels and subway tunnels. This executive body will be considered an analogue of the invention.

Недостатком этого исполнительного органа является возможность проходки тоннеля только круглого сечения, которое не всегда рационально. Например, полезная площадь четырехполосного автодорожного тоннеля составляет 48% всего сечения.The disadvantage of this executive body is the possibility of tunneling only a circular section, which is not always rational. For example, the useful area of a four-lane road tunnel is 48% of the total cross-section.

Прототипом предлагаемого изображения является исполнительный орган проходческого щита по патенту на изобретение №2244129, опубл. 10.01.2010. (Патент на изобретение №2244129. Исполнительный орган проходческого щита. Патентообладатель: Московский Государственный Горный Университет (RU). Авторы: Субботин Валерий Александрович (RU), Касапов Рудольф Ильич (RU)).The prototype of the proposed image is the executive body of the tunnel shield according to the patent for the invention No. 224129, publ. 01/10/2010. (Invention patent No. 224129. Executive body of the tunnel shield. Patent holder: Moscow State Mining University (RU). Authors: Subbotin Valery Alexandrovich (RU), Kasapov Rudolf Ilyich (RU)).

Технический результат предлагаемого изобретения - обеспечение проходки многополосного автодорожного и железнодорожного тоннелей оптимальной овальной формы поперечного сечения при снижении затрат на разработку породы, обеспечения проходки в различных горногеологических условиях при больших притоках воды, а также создание условий для максимальной механизации и автоматизации всех производственных процессов.The technical result of the invention is the provision of tunneling of a multi-lane road and railway tunnels of an optimal oval cross-sectional shape while reducing the cost of developing the rock, ensuring tunneling in various mining and geological conditions with large influxes of water, as well as creating conditions for maximum mechanization and automation of all production processes.

Технический результатTechnical result

Исполнительный орган щитового комплекса овальной формы, где боковые рабочие органы представляют овалы, образуемые вращением относительно вертикальной оси боковых сводов тоннеля и их сопряжений со сводом и обратным сводом тоннеля, а фронтальный рабочий орган состоит из трех рабочих органов, каждый из них образуется вращением относительно горизонтальных осей окружностей свода, обратного свода и сопрягающегося с ними промежуточного вогнутого рабочего органа, зазоры между ними и оболочкой щита соответствуют вылету рабочего инструмента, а рабочий инструмент установлен со смещением на величину разработки.The executive body of the shield complex is oval in shape, where the lateral working bodies represent ovals formed by rotation relative to the vertical axis of the side arches of the tunnel and their interfaces with the arch and the reverse arch of the tunnel, and the front working organ consists of three working bodies, each of which is formed by rotation relative to the horizontal axes circles of the arch, the reverse arch and the intermediate concave working body mating with them, the gaps between them and the shield shell correspond to the overhang of the working tool, and the working tool is installed with an offset by the amount of development.

Промежуточный рабочий орган разделен по вертикальной оси симметрии на два рабочих органа, а рабочий инструмент на боковых рабочих органах установлен по винтовой линии, что позволяет влиять на ведение щитового комплекса по трассе тоннеля и на положение овального сечения после передвижки щита.The intermediate working body is divided along the vertical axis of symmetry into two working bodies, and the working tool on the side working bodies is installed along a helical line, which allows you to influence the maintenance of the shield complex along the tunnel and the position of the oval section after moving the shield.

Предлагаемый для патентования исполнительный орган изображен на фиг. 1, 2, 3, 4, 5,The executive body proposed for patenting is depicted in FIG. 1, 2, 3, 4, 5,

На фиг. 1 представлен общий вид исполнительного органа щитового комплекса в аксонометрической проекции.In FIG. 1 shows a General view of the executive body of the shield complex in axonometric projection.

На фиг. 2 представлен вид на исполнительный орган со стороны забоя.In FIG. 2 presents a view of the executive body from the bottom.

На фиг. 3 представлен вид на исполнительный орган со стороны тоннеля.In FIG. 3 shows a view of the executive body from the side of the tunnel.

На фиг. 4 представлен вид сбоку на исполнительный орган щитового комплекса.In FIG. 4 shows a side view of the executive body of the shield complex.

На фиг. 5 показан вид на герметическую перегородку щитового комплекса со стороны тоннеля (со стороны с распорной секции).In FIG. 5 shows a view of the hermetic partition wall of the shield complex from the side of the tunnel (from the side of the spacer section).

На фиг. 6 представлен продольный разрез рабочего органа, на котором показаны подшипники качения 15, неподвижная труба 20, круговые зубчатые рейки 16, закрепленные на внутренней поверхности рабочего органа, состоящего из звездочки 17, редуктора 19 и двигателя 18 (электро- или -гидродвигателя). Рабочий инструмент закреплен на внешней поверхности рабочего органа и состоит из шарошек 8, резцов 9 и скребков 10.In FIG. 6 is a longitudinal section of the working body, which shows rolling bearings 15, a stationary tube 20, circular gear racks 16, mounted on the inner surface of the working body, consisting of an asterisk 17, gearbox 19 and motor 18 (electric or hydraulic motor). The working tool is fixed on the outer surface of the working body and consists of cones 8, cutters 9 and scrapers 10.

Изобретение поясняется чертежами, где щитовой комплекс состоит из двух секций:The invention is illustrated by drawings, where the panel complex consists of two sections:

1 - ведущей секции овальной формы поперечного сечения, внутри которой закреплен исполнительный орган, 2 - распорной секции, которая в процессе проходки распирается в окружающий щит горный массив с помощью гидродомкратов 3.1 - a leading section of an oval cross-sectional shape, inside which an executive body is fixed, 2 - a spacer section, which, in the process of sinking, buries into the surrounding rock massif using jacks 3.

Исполнительный орган щитового комплекса состоит из пяти рабочих органов:The executive body of the shield complex consists of five working bodies:

двух боковых 4, образующая которых повторяет внешнюю образующую боковых сводов и окружностей сопряжения их со сводом и обратным сводом тоннеля (щита). Фронтальным элементом исполнительного органа, который состоит из трех рабочих органов: верхнего 5, нижнего 6 и промежуточного 7, который состоит из двух элементов, так как он по вертикальной оси симметрии на два элемента левый 7а и правый 7б.two lateral 4, the generatrix of which repeats the outer generatrix of the lateral arches and the circles of their conjugation with the arch and the reverse arch of the tunnel (shield). The frontal element of the executive body, which consists of three working bodies: the upper 5, lower 6 and intermediate 7, which consists of two elements, since it is on the vertical axis of symmetry on two elements left 7a and right 7b.

Пять рабочих органов щитового комплекса оснащены рабочим инструментом, установленным на внешней поверхности их: шарошками 8, резцами 9 и скребками 10.Five working bodies of the shield complex are equipped with a working tool mounted on their outer surface: cones 8, cutters 9 and scrapers 10.

При разработке забоя исполнительный орган щитового комплекса подается на забой, с помощью его гидродомкратов 11 или с помощью щитовых домкратов 12 выдвигается ведущая секция 1, отталкиваясь от распертой в окружающий горный массив греперами распорной секции. Выполняет это чаще всего, если забой представлен неустойчивыми слабыми породами. При этом исполнительный орган находится под оболочкой ведущей секции щитового комплекса. Щитовой комплекс может работать как с породным, так и с гидропригрузом. Для этого ведущая секция комплекса снабжена герметичной перегородкой 13, через которую телескопически проходят трубы 14 диаметром 2 м или телескопические элементы, изготовленные из коробчатого профиля 2×2 м - 14. Эти элементы необходимы для того, чтобы обслуживающий персонал мог по ним попасть внутрь каждого рабочего органа для смены рабочего инструмента, плановой профилактики и ремонта гидро- или электропривода.When developing the face, the executive body of the shield complex is fed to the face, with the help of its hydraulic jacks 11 or with the help of shield jacks 12, the leading section 1 is advanced, starting from the expansion grapples pushed into the surrounding mountain massif. This is most often done if the face is represented by unstable weak rocks. At the same time, the executive body is under the shell of the leading section of the shield complex. The panel complex can work both with pedigree and with hydraulic loading. For this, the leading section of the complex is equipped with a sealed partition 13, through which pipes 14 with a diameter of 2 m or telescopic elements made of a box profile of 2 × 2 m - 14 pass telescopically. These elements are necessary so that maintenance personnel can get inside each worker body for changing the working tool, planned prevention and repair of hydraulic or electric drive.

Выдача разработанной породы из-за герметической перегородки осуществляется следующим образом:The issue of the developed breed due to the hermetic septum is as follows:

- при породном пригрузе из-за герметичной перегородки - тремя шнековым перегружателями 13 на ленточный транспортер 14, далее в грузовой автотранспорт и в отвал.- in case of pedigree loading due to an airtight partition - by three auger loaders 13 onto a conveyor belt 14, then to freight vehicles and a dump.

- при гидропригрузе забой удерживается кроме исполнительного органа раствором бентонитовой глины, которая образует бентонитовую пленку на забое, повышая его устойчивость, а также проникает в глубину забоя, увеличивая прочность пород.- during hydraulic loading, the face is held in addition to the executive body with a solution of bentonite clay, which forms a bentonite film on the face, increasing its stability, and also penetrates the depth of the face, increasing the strength of the rocks.

Выдача польпы, то есть смеси разработанной породы и бентонитового раствора осуществляется по трубопроводу, в который подается пульпа с помощью насосов и поступает на очистной узел, расположенный на поверхности. В этом очистном узле выполняются следующие процессы:The delivery of benefits, that is, a mixture of the developed rock and the bentonite solution, is carried out through a pipeline into which the pulp is pumped and fed to a treatment unit located on the surface. The following processes are performed in this treatment unit:

- отделяется от пульпа и очищается бентонитовый раствор;- separated from the pulp and purified bentonite solution;

- частично осушается доставленная на очистной узел разработанная в забое щитового комплекса порода;- the rock developed at the bottom of the shield complex is partially drained;

- производится погрузка разработанной и осушенной породы в автотранспорт или подается ленточным транспортером в отвал.- the developed and drained rocks are loaded into motor vehicles or fed by a conveyor belt to a dump.

- бентонитовый раствор по трубопроводу насосом подается в забой для повторного использования.- the bentonite solution is pumped into the face for reuse through the pipeline.

Claims (2)

1. Исполнительный орган щитового комплекса овальной формы, отличающийся тем, что боковые рабочие органы его представляют овалы, образуемые вращением относительно вертикальной оси боковых сводов тоннеля и их сопряжений со сводом и обратным сводом тоннеля, а фронтальный рабочий орган состоит из трех рабочих органов, каждый из них образуется вращением относительно горизонтальных осей окружностей свода, обратного свода и сопрягающегося с ними промежуточного вогнутого рабочего органа, зазоры между ними и оболочкой щита соответствуют вылету рабочего инструмента, а рабочий инструмент установлен со смещением на величину разработки.1. The executive body of the shield complex is oval in shape, characterized in that the lateral working bodies of it are ovals formed by rotation relative to the vertical axis of the side arches of the tunnel and their mates with the arch and the return arch of the tunnel, and the front working organ consists of three working organs, each of they are formed by rotation relative to the horizontal axes of the circles of the arch, the reverse arch and the intermediate concave working body mating with them, the gaps between them and the shield shell correspond to the flight the working tool, and the working tool is installed with an offset by the amount of development. 2. Исполнительный орган по п. 1, отличающийся тем, что промежуточный рабочий орган разделен по вертикальной оси симметрии на два рабочих органа, а рабочий инструмент на боковых рабочих органах, установленный по винтовой линии, позволяет влиять на ведение щитового комплекса по трассе тоннеля и на положение овального сечения после передвижки щита.2. The executive body according to claim 1, characterized in that the intermediate working body is divided along two vertical bodies of symmetry along the vertical axis of symmetry, and the working tool on the side working bodies installed along a helical line allows you to influence the operation of the shield complex along the tunnel and the position of the oval section after moving the shield.
RU2015148713A 2015-11-13 2015-11-13 Executive body of tunnelling shield complex for construction of multilane road and railway tunnels and pillarless metro stations RU2614176C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148713A RU2614176C1 (en) 2015-11-13 2015-11-13 Executive body of tunnelling shield complex for construction of multilane road and railway tunnels and pillarless metro stations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148713A RU2614176C1 (en) 2015-11-13 2015-11-13 Executive body of tunnelling shield complex for construction of multilane road and railway tunnels and pillarless metro stations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2614176C1 true RU2614176C1 (en) 2017-03-23

Family

ID=58453023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015148713A RU2614176C1 (en) 2015-11-13 2015-11-13 Executive body of tunnelling shield complex for construction of multilane road and railway tunnels and pillarless metro stations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2614176C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106869170A (en) * 2017-03-31 2017-06-20 建研地基基础工程有限责任公司 Open cut type is without big across the arch Metro Station Structure of post and design and construction method

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04272391A (en) * 1991-02-26 1992-09-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Shield excavator
JPH09170399A (en) * 1995-12-21 1997-06-30 Kawasaki Heavy Ind Ltd Rectangular shield machine
JP2000303789A (en) * 1999-04-21 2000-10-31 Daiho Constr Co Ltd Underground excavator and method for constructing tunnel
WO2004029413A2 (en) * 2002-09-26 2004-04-08 Krcik Marian Shield tunneling method and apparatus for excavating a tunnel of non-circular cross-section
RU2244129C1 (en) * 2003-07-23 2005-01-10 Московский государственный горный университет Executive tool of driving shield
JP4272391B2 (en) * 2002-07-24 2009-06-03 Ｊｕｋｉ株式会社 Coin dispenser
RU2439327C2 (en) * 2010-03-15 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) Oval telescopic actuator of tunnel shield
CN103114860A (en) * 2013-02-26 2013-05-22 上海隧道工程股份有限公司 Rectangular heading machine with circular cutter disc and eccentric multiaxial cutter discs

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04272391A (en) * 1991-02-26 1992-09-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Shield excavator
JPH09170399A (en) * 1995-12-21 1997-06-30 Kawasaki Heavy Ind Ltd Rectangular shield machine
JP2000303789A (en) * 1999-04-21 2000-10-31 Daiho Constr Co Ltd Underground excavator and method for constructing tunnel
JP4272391B2 (en) * 2002-07-24 2009-06-03 Ｊｕｋｉ株式会社 Coin dispenser
WO2004029413A2 (en) * 2002-09-26 2004-04-08 Krcik Marian Shield tunneling method and apparatus for excavating a tunnel of non-circular cross-section
RU2244129C1 (en) * 2003-07-23 2005-01-10 Московский государственный горный университет Executive tool of driving shield
RU2439327C2 (en) * 2010-03-15 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) Oval telescopic actuator of tunnel shield
CN103114860A (en) * 2013-02-26 2013-05-22 上海隧道工程股份有限公司 Rectangular heading machine with circular cutter disc and eccentric multiaxial cutter discs

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106869170A (en) * 2017-03-31 2017-06-20 建研地基基础工程有限责任公司 Open cut type is without big across the arch Metro Station Structure of post and design and construction method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100209103B1 (en) Excavator for forming underground continuous wall
CN105370287B (en) Large Underground parking lot machinery excavating construction method
CN105569701B (en) Suspension device is tunneled suitable for the step type that hard-rock tunnel is tunneled
CN107218048A (en) The shape of a hoof development machine promoted by crawler belt
CA2961667C (en) An underground mining system for reduced costs, improved efficiencies, higher productivity and a safer working environment through penetrated block extraction
CN103195457A (en) Supporting method for roadway fully-mechanized drivage operation without withdrawal of roadheader
RU2627348C1 (en) Cutter-loader
CN101058983B (en) Excavation device
CN110159289A (en) A kind of coal mine light section shield excavation machine
CN103953354B (en) Opened type shield machine
RU2614176C1 (en) Executive body of tunnelling shield complex for construction of multilane road and railway tunnels and pillarless metro stations
WO2018133744A1 (en) Trench-cutting device for underground construction and working method thereof
RU2141030C1 (en) Device for construction of mine shafts
JP4736026B2 (en) Arch support construction method and apparatus for widening tunnel
RU2439327C2 (en) Oval telescopic actuator of tunnel shield
CN102787621A (en) Continuous type groover
WO2014158039A2 (en) Method of driving drifts and a set of machines for driving drifts
RU2376473C1 (en) Operating member of driving shield of oval shape
RU2155868C2 (en) Method of rise rill cut mining with filling of pipe-like kimberlite deposits by powder mining complex
JP5713811B2 (en) Widening equipment and widening method for existing tunnels
US1896439A (en) Method and apparatus for tunnel construction and the like
RU2788998C1 (en) Mining combine
JP7162501B2 (en) Outer shell shield construction method using shield starting base and circumferential tunnel
JP4083289B2 (en) Eccentric multi-axis shield device
CN109488318B (en) Construction implementation method for passing through shaft of TBM device and building device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201114