Контрольные вопросы
Перечислите основные элементы проходческих щитов.
В чем состоит отличие механизированных проходческих щитов от немеханизированных?
Каковы назначение и устройство укладчиков обделки?
Какие типы погрузочных машин применяются в тоннелестроении?
Назовите основные виды рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов.
Какими машинами оборудуют шахтный водоотлив и вентиляцию?
Глава VII. Транспорт грунта и материалов. Подъемно-транспортные устройства
Тоннельный транспорт
Тоннельный транспорт служит для перевозки разработанной породы из забоя в отвал, для доставки материалов и оборудования к месту производства строительно-монтажных работ. При ведении горных работ бесперебойность работы транспорта особенно важна, так как в горной выработке нет места для временного складирования материалов и горной массы.
Транспортные средства по принципу действия разделяют на средства периодического действия (все виды рельсового транспорта) и непрерывного действия (конвейерный и гидравлический транспорт). При строительстве тоннелей используют рельсовый и безрельсовый (автомобильный и конвейерный) транспорт.
Для рельсового транспорта, кроме подвижного состава (электровозов, вагонеток), необходим рельсовый путь. Путь состоит из нижнего и верхнего строения. В строящихся тоннелях нижним строением – основанием пути служит подошва.выработки или плоский лоток обделки.
К верхнему строению относятся стальные рельсы, деревянные шпалы или заменяющие их тиранты (бревна, уложенные в лоток поперек тоннеля) и рельсовые скрепления, которыми рельсы прикрепляют к шпалам. При укладке пути без шпал, прямо на бетонное основание, используют рельсовые звенья в виде рельсов, прикрепленных к поперечным металлическим планкам.
Для откаточных путей применяют стальные рельсы 8-метровые стандартного профиля типов Р18, Р24 или Р38 (цифра указывает округленную массу 1-метрового отрезка рельса в килограммах). Ширина колеи откаточных путей 600, 750 или 900 мм в зависимости от типа подвижного состава (электровозов и вагонеток). Рельсы на стыках торцов соединяют между собой накладками с болтовым креплением, оставляя зазор не более 5 мм. Для повышения упругости стыки располагают между шпалами. Пути в подходных штольнях, как правило, бетонируют до уровня головки рельсов.
Для наращивания пути у забоя используют вставки-времянки из отрезков рельсов длиной от 1 до 4 м, которые по мере подвига-ния забоя заменяют целыми звеньями рельсов. Применяют также выдвижные рельсовые звенья (рис. 62) из положенных набок (внутри постоянной рельсовой колеи) рельсов 1, плотно прижатых к неподвижным рельсам основного пути распорками 2. Погрузочная машина или вагонетка при переходе на выдвижные рельсовые звенья передвигается по их шейке ребордами своих колес. Выдвижные звенья по мере продвигания забоя заменяют обычными рельсовыми звеньями.
При укладке в выработке одного пути через каждые 150-200 м устраивают разминовки, длина которых соответствует наиболее длинному составу вагонеток.
Для перевода подвижного состава с одного пути на другой служат стрелочные переводы или съезды. Стрелочный перевод (рис. 63) состоит из подвижных заостренных отрезков рельсов (перьев) 7, неподвижных рамных рельсов 4 и механизма 5 перевода перьев в одно из крайних положений. Сопряжение рельсов прямого пути с рельсами ответвления выполняют с помощью крестовины 2 и двух контррельсов 3. Замену вагонеток у забоя обеспечивают плиты-разминовки или платформы, входящие в состав проходческого комплекса.
Для перевозки породы и сыпучих грузов используют вагонетки (рис. 64), а для транспортирования элементов обделки и оборудования – платформы.
Для разгрузки вагонеток с глухим кузовом (рис. 64, а) применяют круговые опрокидыватели (рис. 65) с горизонтальной осью вращения. Вагонетку закатывают в опрокидыватель, и при полном его обороте она разгружается.
Рис. 62. Рис. 63. Рис. 64. Шахтные вагонетки: а-с глухим кузовом: б-с опрокидным кузовом; в – блокотюбинговозка; 1 – кузов; 2 – ходовая часть; 3 – элемент сборной обделки
Отдельные вагонетки сцепляют в состав вручную. Новые вагонетки с автоматической сцепкой сцепляются при соударении, а для их расцепки необходимо нажать ногой на рычаг расцепления сцепки одной из вагонеток.
Вагонетку с опрокидным кузовом (рис. 64, б) разгружают путем наклона кузова в необходимую сторону вручную или с помощью механизма опрокидывания.
Платформы-блокотюбинговозки (рис. 64, в) имеют открытую низкую площадку, на которую тюбинги (или блоки) укладывают спинкой вниз и расклинивают. Для перевозки длинномерных материалов применяют платформы со вставными или приваренными к раме вертикальными стойками.
При строительстве метрополитенов в качестве локомотивов чаще всего используют контактные электровозы (рис. 66, а), получающие электроэнергию от воздушного, подвешенного на высоте не менее 2,2 м контактного провода.
Реже применяют аккумуляторные электровозы (рис. 66, б), получающие электроэнергию от размещенной на электровозе аккумуляторной батареи, или дизелевозы – локомотивы с двигателем внутреннего сгорания.
На коротких прямых участках тоннеля можно применять канатную откатку с использованием тяговых (маневровых) лебедок.
Конвейеры (транспортеры) (рис.67) – преимущественно ленточные – малой длины при строительстве метрополитенов применяют для перемещения породы при щитовой проходке тоннелей и для вспомогательных работ на поверхности. Тканевая прорезиненная или синтетическая лента является одновременно тяговым и грузо-несущим органом конвейера. Для поддержания и направления ленты для придания грузовой ее ветви лотковой формы служат роликовые опоры.
Наиболее распространенным видом наземного транспорта, обслуживающим строительство метрополитенов, является автомобильный. Разнообразные по назначению автомобили используют для перевозки оборудования, материалов, породы.
Автомобили-бетоносмесители предназначены для приготовления и перевозки бетонной смеси. В эксплуатации находится также обширный парк прицепов-роспусков для перевозки длинномерных материалов, трайлеров для перевозки тяжеловесных неделимых грузов, контейнеровозов, панелевозов и др.
Транспортные средства являются источником повышенной опасности. Так, запрещено перевозить людей на электровозах и в вагонетках.
Во время движения состава по горной выработке следует пропустить его, стоя в безопасном месте. При сцепке вагонеток работать следует только одной рукой. По выработкам, в которых подвешен контактный проход, нельзя переносить длинномерные материалы или инструменты на плече.
Рис. 65. Круговой опрокидыватель: 1 – привод; 2 – барабан; 3 – уголки; 4 – упорные ролики; 5 – рельсовый путь
Рис. 66. Шахтные электровозы: В выработках, где подвешен контактный провод, через каждые 100 м, а также на пересечениях с другими выработками и на кривых участках вывешивают светящиеся надписи: «Берегись! Провод под напряжением».
Запрещается односторонняя загрузка вагонеток, а также их перегрузка. Нагружать их следует ниже бортов кузова на 10 см. Вагонетки, груженные выше бортов или с грузом, выступающим за габариты вагонеток, перевозить запрещается.
Откатывать вручную или оставлять на уклоне вагонетки и площадки можно только с разрешения начальника смены. При этом они должны быть надежно заторможены с помощью металлических башмаков.
Прежде чем отцепить вагонетку от состава, ее следует предварительно затормозить башмаком. При опрокидывании кузова вагонетки следует стоять только со стороны буферов. Сбоку вагонетки стоять запрещается. При откатке вагонетки вручную следует находиться сзади нее. Откатывать на себя вагонетку, а также стоять сбоку запрещается. Откатывать вагонетки следует со скоростью идущего человека.
Разгонять вагонетку и оставлять ее без сопровождения запрещается. Нельзя откатывать одновременно несколько вагонеток.
Рис. 67. Ленточный конвейер: 1 – редуктор; 2 – приводной барабан; 3 – прорезиненная лента; 4 – обводной (натяжной) барабан; 5 – натяжное устройство (для ленты); 6 – роликовые опоры; 7-рама; 8 – электродвигатель
Шахтный подъем и надшахтный горный комплекс
Комплекс оборудования и устройств, обеспечивающих производство работ по спуску и подъему грузов по шахтным стволам, называют подъемом. По назначению подъем может быть грузовой или грузолюдской, по сроку службы – временный (проходческий) и постоянный (на весь период строительства).
Каждый шахтный подъем имеет подъемную машину (рис. 68), барабаны которой соединены канатами с подъемными сосудами (клетью, скипом, бадьей); шахтный копер и копровые шкивы для направления канатов в ствол. При вращении барабанов подъемной машины один канат навивается, а другой свивается с них, благодаря чему происходит одновременный подъем одной клети и спуск другой.
При строительстве метрополитенов мелкого заложения применяют только грузовой подъем. Все работающие спускаются по лестничным спускам.
При строительстве метрополитенов глубокого заложения применяют вертикальный грузолюдской клетевой подъем.
При клетевом подъеме погрузочно-разгрузочные операции производятся на приемных (посадочных) площадках надшахтного горного комплекса, на нулевом горизонте и в околоствольном дворе. Нулевым горизонтом называют приемную (в отдельных случаях она может быть и посадочной) площадку, расположенную на уровне земли, т. е. устья ствола. На всех площадках устанавливают предохранительные решетки, которые так сблокированы с сигнализацией подъема, что при открытой решетке отправление клети невозможно. Во время работы клетевого подъема на приемной площадке надшахтного комплекса постоянно находится рукоятчик, а в околоствольном дворе – стволовой.
Рис. 68. Подъемная машина: 1 – барабан; 2 – редуктор; 3 – электродвигатель; 4 – пульт управления
Рис. 69. Схема бадьевого подъема при проходке стволов: 1 – эстакада; 2 – копер; 3 – помещение подъемной установки; 4 – подвесной полок; 5 – подвесная люлька для насосов
Работы по проходке шахтных стволов обслуживает проходческий бадьевой подъем (рис. 69). Различают одно– и двухбадьевые подъемы. При однобадьевом подъеме в движении находится одна бадья, а вторая в это время заполняется породой. Перецепка бадей допускается только в забое. При двухбадьевом подъеме бадью, поднятую на поверхность, разгружают, а вторую (порожнюю) бадью в забое отцепляют и вместо нее навешивают третью бадью, заполненную породой.
Бадьи применяют при проходке и углублении стволов шахт для спуска-подъема людей и транспортирования породы, материалов и оборудования. Бадья состоит из сварного стального кузова бочкообразной формы высотой не менее 1 м и дуги. Бадью подвешивают к канату с помощью подвесного (прицепного) устройства на дуге. Вертикальный грузолюдской подъем (рис. 70) оборудуют клетью (рис. 71), которая представляет собой сварной металлический каркас, обшитый по бокам стальными листами.
Рис. 70. Схема клетевой подъемной установки: 1,9 – клети; 2 – надшахтный горный комплекс; 3 – направляющие (копровые) шкивы; 4 – подъемные канаты; 5 – подъемная машина; б – здание подъемной машины; 7 – шахтный копер; 8 – околоствольный двор; 10 – нулевой горизонт.
Рис. 71. Одноэтажная клеть: 1 – вагонетка; 2 – каркас; 3 – зубчатые захваты парашюта; 4, 5, 6 – система тяг и рычагов парашюта; 7 – подвесное устройство; 8 – коуш
Для плавного движения подъемных сосудов параллельно оси ствола шахты применяют металлические или деревянные проводники, закрепленные вдоль ствола. По проводникам движутся направляющие устройства – башмаки (лапы), закрепленные на подъемных сосудах.
Клети, служащие для спуска и подъема людей, имеют специальные устройства – парашюты, которые обеспечивают автоматическую остановку клети при обрыве каната. Посадку в клеть шахтного подъема разрешают рукоятчик (наверху) или стволовой (внизу). После подачи сигнала об отправке клети входить в нее воспрещается. Выходить из клети можно после полной ее остановки и открывания дверок стволовым или рукоятчиком.
При проходке ствола в его забой спускаются по лестничному отделению или в бадье.
Опускаться в забой по тюбингам, временной крепи или по лесоспускному отделению ствола запрещено.
Подъемно-транспортные устройства
Подъемно-транспортное оборудование может быть подъемным, напольным и надземным. К подъемному оборудованию относят блоки и тали (тельферы), подвешенные к неподвижным опорам, домкраты и другие механизмы. Напольным оборудованием являются лебедки, передвижные краны, тележки и другие устройства. Надземное оборудование включает в себя кран-балки, монорельсы, мостовые и другие грузоподъемные краны.
Блок (рис. 72, а) –это вращающийся на оси диск (ролик), по ободу которого сделан желоб для каната, поднимающего груз. Для выигрыша в силе пользуются двумя блоками: подвижным и неподвижным. Грузоподъемное устройство из двух блоков, огибаемых канатом или цепью, называют полиспастом (рис. 72, б). Поднимаемый груз подвешивают к обойме подвижного блока. С помощью блоков или полиспаста можно поднимать или перемещать грузы по горизонтальной или наклонной плоскости.
Таль (рис. 72, в) – это компактный подвесной подъемный механизм с ручным, электрическим или пневматическим приводом. Ее подвешивают над местом работы или монтируют на монорельсе на тележке (кошке). При этом груз может перемещаться как вверх-вниз, так и в горизонтальном направлении.
Для перемещения грузов на небольшую высоту и малые расстояния применяют реечные, винтовые и гидравлические домкраты (рис. 73).
Машинами для подъема или перемещения грузов канатом, навиваемым на барабан, являются лебедки с механическим или электрическим приводом. Они являются составной частью подъемных кранов, горных и других машин. При небольших объемах работ и малой скорости перемещения применяют ручные лебедки (рис. 74).
Подъем и спуск груза с помощью электрической лебедки производятся путем реверсирования (изменения направления вращения) ротора двигателя.
Кранами называют машины периодического действия, которые используют для подъема и перемещения грузов. Основой любого крана являются ферма и механизмы подъема и перемещения груза. Многие краны имеют механизмы передвижения и поворота, а также подъема своих собственных конструкций (самомонтирующиеся краны).
При строительстве метрополитенов краны используют для перемещении грузов при монтаже тоннельных конструкций открытого способа работ, строительных конструкций вестибюлей, депо, надшахтных, служебных и жилых зданий.
В метростроении применяют козловые, стреловые и башенные грузоподъемные краны.
Для строительства открытым способом станций (реже – перегонных тоннелей) метрополитенов, а также для выполнения погрузочно-разгрузочных работ на строительных площадках применяют козловые самомонтирующиеся краны ККТС-20 пролетом до 40 м и грузоподъемностью 20 т. Такой кран (рис. 75, а) имеет две опоры 2, установленные на четырех ходовых тележках 1, и пролетное строение (мост) 3, по которому перемещается грузовая тележка с лебедкой. Ходовые тележки передвигаются по подкрановым путям. Кабина управления краном подвешена на дополнительной каретке, связанной с грузовой тележкой.
Рис. 72. Грузоподъемные устройства: а– блок; б-полиспаст; в – таль; 1 – щека; 2 – проушина; 3 – обойма (скоба); 4 – крюк; 5 – ролик
Рис. 73. Домкраты: a– реечный; б-винтовой; в – гидравлический; 1 – рукоятка; 2 – корпус; 3 – выдвижная рейка; 4 –лапа; 5 – гайка; 6 – винт; 7 – шток; 8-ручной масляный насос
Рис. 74. Ручная лебедка: 1 – стяжные болты; 2 – щека; 3 – барабан; 4 – храповое колесо; 5 – рукоятка; 6 – зубчатое колесо
Башенным краном (рис. 75, б) называют поворотный кран со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни. Находящаяся на верху башни кабина машиниста обеспечивает хороший обзор фронта работ. Груз поднимают с помощью грузовой лебедки. Грузозахватным органом крана является крюковая подвеска.
Рис. 75. Подъемные краны: а – козловый ККТС-20; б – башенный; в – пневмоколесный; 1 – ходовай тележка; 2 – опоры; 3 – мост; 4– кабина управления; 5 – грузовая тележка; 6 – опорная часть; 7 – башня; 8 – грузовая лебедка; 9 – стрела; 10 – крюковая подвеска; 11 – поворотная часть; 12 – выносные опоры (аутригеры); 13 – рама на колесном ходу
Мобильные стреловые краны (рис. 75, в) широко применяют на строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работах, особенно три строительстве объектов, удаленных один от другого на значительные расстояния. Такие краны, как правило, состоят из двух основных частей: ходовой – нижней несущей рамы, к которой крепятся ходовые устройства, и поворотной, в которую входит платформа с крановыми механизмами, стрелой, мачтой (стойкой) и ее оснасткой. По типу ходового устройства краны делят на рельсовые и безрельсовые. Безрельсовые краны могут быть трак-торные, гусеничные или на пневмоколесном ходу.
Наиболее широко распространены самоходные стреловые краны на шасси грузовых автомобилей. Высокие транспортные скорости, хорошая проходимость и сменное рабочее оборудование делают их применение весьма эффективным.
Любое перемещение груза сопровождается минимум двумя операциями: строповкой и .непосредственно перемещением.
Строповкой называют крепление груза к крюку грузоподъемного средства для подъема, расстроповкой – освобождение груза от крюка после его установки. Конструкции и их составные части стропуют перед перемещением и расстроповывают только после установки в проектное положение, выверки и надежного закрепления.
Для крепления груза к крюку применяют стропы из стального каната или захваты.
Стальные канаты состоят из отдельных тонких стальных проволок диаметром от 0,2 до 3 мм, свитых вокруг одного центрального стержня (сердечника). Пеньковый сердечник придает канату гибкость и удерживает смазку.
Из отдельных кусков канатов изготовляют стропы – простейшие съемные грузозахватные приспособления с закрепленными по концам коушами (петлями) или крюками, которые упрощают крепление стропов на поднимаемом грузе.
Канатные стропы (рис. 76) бывают одно-, двух-, трех– и четырехветвевые, универсальные и полуавтоматические. Универсальные стропы служат для строповки грузов обвязкой, остальные – для навешивания грузов, имеющих приспособления в виде крюков, скоб, проушин. Каждый строп должен иметь маркировку (клеймо, бирку) с указанием номера, грузоподъемности и даты последнего испытания. Применять строп без маркировки запрещено, если даже он не имеет видимых дефектов.
При подъеме грузов большой длины, сложной формы и объемных конструкций применяют плоские траверсы (рис. 77, а).
Для подъема и монтажа элементов цельносекционной обделки применяют специальное строповочное приспособление (рис. 77, б).
При работе любого подъемного механизма запрещается: оставлять грузы на весу даже на короткое время, находиться на перемещаемых или поднимаемых грузах или под ними, оставлять незакрепленными детали или конструкции в перерывах (обед, отдых) и после окончания работ.
Рис. 76. Канатные стропы: а – одноветвевой; б – двухветвевой; в – универсальный; г – полуавтоматический; 1 – коуш; 2 – втулочное соединение; 3 – канат; 4 – кольцо строповое; 5 – крюк; 6 – заплетка с последующей обмоткой проволокой; 7 – кронштейн; 8 – гибкая связь; Р~ защелка; 10 – тяга
При строповке соблюдают следующие правила: грузоподъемность стропов должна быть не менее массы поднимаемого груза; на острые ребра поднимаемого груза под стропы помещают под-кладки; места подвески грузов должны быть расположены выше центра тяжести груза; стропы накладывают на поднимаемый груз без узлов или перекруток; усилия во всех ветвях стропов должны быть равными; способы строповки должны исключать возможность падения или скольжения груза и обеспечивать подачу его к месту установки в положении, близком к проектному.
Рис. 77. Грузозахватные приспособления: а – плоская траверса; б – строповочное приспособление для цельносекционной обделки; 1 – кольцо строповое; 2 – канат; 3 – распорка; 4 – крюк; 5 – элемент цельносекционной обделки; 6 – стержневой захват
Правильная строповка обеспечивает безопасность работы, уменьшает время и затраты труда на подъем груза. Именно поэтому строповку грузов должны проводить только лица, специально обученные и аттестованные. До подъема и перемещения груза крепление его должно быть проверено лицом, ответственным за безопасное перемещение грузов.
Стропы хранят в закрытых сухих помещениях или под навесами на полках или вешалках и периодически смазывают.