2527

возможность разрушения породы одновременно по всей площади забоя; высокая производительность. К недостаткам можно отнести: неодинаковый износ резцов в центре и на периферии забоя; значительные динамические нагрузки и неблагоприятные режимы работы ротора и резцов в неоднородных породах; появление крена щита от действия одностороннего крутящего момента; трудность осмотра забоя и замены резцов.

В плотных глинах, мергелях, мягких известняках, глинистых сланцах и суглинках (f 3) применяют щиты с рабочим органом планетарного действия московского (рис. 11.4) и ленинградского типов (рис. 11.5). Рабочий орган щита имеет 2 6 дисковых фрез, укрепленных на водиле. Водило и диски вращаются в одном направлении, и резцы, установленные на дисках, совершая сложное планетарное движение, скалывают породу. Разрушенная порода ковшами убирается через лотки и конвейеры за пределы щита.

3

Рис. 11.4. Щит с исполнительным планетарным органом: 1 – водило; 2 – главный привод; 3 – резец; 4 – дисковая фреза; 5 – ножевое кольцо; 6 – опорное кольцо; 7 – щитовой домкрат; 8 – хвостовая оболочка; 9 – щитовой транспортер; 10 – ковш исполнительного органа; 11 – редуктор; 12 – домкрат выдвижения; 13 – опорная горизонтальная перегородка

348

11.3. ЩИТЫ ДЛЯ СЛАБОУСТОЙЧЙВЫХ

ИНЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОД

Всуглинках, супесях, глинах, нарушенных слабоустойчивых скальных породах (f = 0,6 1,5) применяют механизиро-

ванные щиты, оснащенные экскаваторными ковшами. Созданы щиты ЩМЭ-1, КТ-5,6Б2, ЩНЭ-1, ЩНЭ-2, ТЩБ-7Э (рис. 11.7),

КТ-8,5Д2 (рис. 11.8) с одним и двумя-тремя ковшами. Ковши смонтированы на телескопических стрелах и могут совершать движения во всех направлениях.

Разрушенную породу подбирают погрузчиком, передают на щитовой транспортер и удаляют за пределы щита. Для разрушения каменистых включений в нарушенных и сильнотрещиноватых полускальных породах в щитах монтируют ударные породоразрушающие инструменты – навесные гидромолоты с энергией удара до 15 тыс. Дж.

Рис. 11.7. Щит с экскаваторным исполнительным органом с трехзвенной стрелой: 1 – элерон; 2 – выдвижная площадка; 3 – экскаваторный исполнительный орган; 4 – выдвижной козырек; 5 – домкрат козырька; 6 – щитовой домкрат замкового блока; 7 – пульт управления; 8 – горизонтальная перегородка; 9 – хвостовая оболочка; 10 – породопогрузочная машина; 11 – водяной насос; 12 – транспортер; 13 – нижний щитовой домкрат; 14 – опорная конструкция

351

9

7

3

8

2

1

10

Рис. 11.8. Щит с экскаваторными органами для проходки тоннелей большого диаметра: 1 – погрузчик; 2 – экскаваторный орган с телескопической стрелой; 3 – выдвижная площадка; 4 – выдвижной секционный козырек; 5 – домкрат секции козырька; 6 – корпус; 7 – горизонтальная несущая перегородка; 8 – домкрат выдвижной площадки; 9 – пульт управления; 10 – щитовой домкрат

Достоинства этих щитов: простота конструкции и надежность в работе: избирательность разработки забоя; удобство осмотра забоя; достаточно высокая производительность в неоднородных породах. Недостатки: сложность ручного управления исполнительным органом; большие динамические нагрузки на корпус щита.

При сооружении тоннелей в несвязных породах – песках, супесях и суглинках мягкой и текучепластичной консистен-

ции (f = 0,4 0,6) применяют щиты типа ЩМ-17 и ТЩБ-7 с горизонтальными рассекающими площадками и погрузчиками челюстного (грейферного) типа (рис. 11.9). Рассекающие площадки гидродомкратами выдвигаются за ножевое кольцо к забою. Забой по высоте делится площадками на ярусы, в которых порода располагается под углом естественного откоса и тем самым обеспечивается устойчивость забоя без крепления его лба. На каждом ярусе установлены один-два погрузчика с челюстными рабочими органами, которые могут перемещаться по всей ширине и высоте

352

призабойной пригрузочной герметической камеры. В качестве пригрузки применяют бентонитовую суспензию, водогрунтовую, бентонитогрунтовую и пеногрунтовую смеси. Такие смеси образуют пластичную маловодопроницаемую среду, находящуюся под давлением и препятствующую прорыву воды из забоя в тоннель. Для удаления разрушенной породы используют гидропроводы, трубопроводы, шнековые конвейеры.

Механизированные щиты с пригрузочными камерами применяют во многих странах Европы, США, Канаде, Японии, России при проходке транспортных тоннелей и метрополитенов.

Очень широко в тоннелестроении распространены щиты с бентонитовой пригрузкой (фирмы Японии, Германии, Англии, США, России). Пригрузочная камера заполняется бентонитовой суспензией. Порода, разрушенная исполнительным органом, поступает в виде шлама через шлюзовое устройство в приемный бак, где смешивается с поступающей туда суспензией, превращается в пульпу и удаляется по пульповоду на поверхность (рис. 11.10, а). Такими щитами проходили тоннели в обводненных песках, мягкопластичных суглинках, супесях и глинах со средней скоростью 100 120 м/мес. И хотя глубина заложения тоннелей не превышала 12 18 м, осадки поверхности земли составляли лишь несколько миллиметров.

Вводонасыщенных связных глинистых и илистых породах с низкой водопроницаемостью эффективно работают щиты с грунтовым и шламовым пригрузом (фирмы Японии, Канады, Германии). Разрушенная порода попадает в пригрузочную камеру, где перемешивается с глинистым раствором густой консистенции, который подается в камеру и, передвигаясь по шнековому конвейеру, уплотняется (рис.11.10, б). Затем порода попадает в приемный бункер и в виде пульпы удаляется за пределы щита. В достаточно связных породах применяют шнековый конвейер без подачи раствора. Порода уплотняется в пригрузочной камере самостоятельно, и это является гарантией от прорыва пульпы из забоя.

ВРоссии создан и успешно используется щит с гидравлической пригрузкой в условиях повышенного гидростатического давления до 0,4 МПа и более (рис. 11.10, в). Порода в забое раз-

354

пульповоду. Свежая вода непрерывно поступает в пригрузочную камеру и гидроразмывочные насадки.

В настоящее время получают распространение так называе-

мые миксощиты для проходки в неоднородных породах. Пригрузочные камеры миксощитов в зависимости от геологических условий заполняют различными стабилизирующими составами: бентонитовой суспензией, грунтом, шламом и т.п. Миксощитами пройдены протяженные горные тоннели в Альпах и подводные под проливом Ла-Манш (рис. 11.11).

При проходке тоннелей в обводненных песчаных, глинистых и гравелистых породах стали применять в виде пригруза пеногрунт. В породу под большим давлением нагнетают вспенивающие добавки, которые образуют пузырьки пены с воздухом в порах породы. Внутреннее давление этих пузырьков уравнове-

а)

б)

Рис. 11.11. Принципиальная схема миксощита фирмы «Херренкнехт» в режиме проходки с грунтовым (а) и бентонитовым (б) пригрузом: 1 – главный подшипник планшайбы; 2 – воздушный шлюз; 3 – вагонетка; 4 – транспортер; 5 – выпускной клапан; 6 – шнековый конвейер; 7 – корпус щита; 8 – роторный рабочий орган; 9 – датчик давления; 10 – насос для подачи бентонитовой суспензии; 11 – приемный бункер; 12 – трубопровод для бентонитовой суспензии; 13 – решетка;

356