9. Выбор принципиальной схемы щитового комплекса для сооружения тоннеля. Определение геометрических размеров щита и сопротивлений, преодолеваемых щитом при передвижении.

В грунтах f=2-3 широкое применение нашли механи­зированные щиты с роторными исполнительными органами со стрежневыми резцами.

Выбор щитового комплекса по классификации проходческих щитов:

1. По площади поперечного сечения: щит большого диаметра > 5,2 м (в нашем случае диаметр 11,5 м);

2. По области применения: щит для проходки в породе с крепостью 2,5 f <4 (в нашем слу­чае f=2-3)

3 По степени механизации: механизированный (степень механизации 90 - 95 %);

4 По типу исполнительного органа: исполнительный роторный орган;

5 По типу погрузочного органа: комбинированного действия;

6 По способу возведения обделки: сборная ж/б обделка из блоков.

7 По способу передвижки: передвигается путем поочередного выдвижения секций;

Основная технологическая схема механизированного щитового комплекса со сборной ж/б обделкой.

При помощи экскаваторной машины и погрузочного устройства с нагребаю­щими лопатами грунт поступает на транспортёр-перегружатель и далее по ленточному конвейеру в транспортные средства.

Э лементы обделки доставляют к те­лежке укладчика, где погружают на цепной ророльганг и подают по нему под захват ук­ладчика кольцевого типа. На технологической тележке установлен нагнетатель раствора за обделку.

Определение геометрических размеров щита и сопротивлений, преодолеваемых щитом при передвижении.

1. Габариты и масса щитов малых диаметров, а также остальных частей механизмов щи­тов среднего и большого диаметров рассматриваются из способа спуска их по шахте и стволам;

2. Конструкция щитов должна предусматривать минимальные сроки монтажа и демонта­жа последних;

3. Конструкция щита должна предполагать защиту исполнительного органа, а также ре­жущего органа;

4. Должен быть обеспечен обзор всех механизмов и агрегатов, а также забоя;

5. Конструкция щитов должна предусматривать наиболее тяжелые ИГУ;

6. С целью предотвращения поворота щита вокруг своей оси целесообразно предусматри­вать возможность реверсивного вращения рабочего органа;

Наружный диаметр оболочки щита принимаем:

D_щ=d+e+2

где d- диаметр обделки;

 - толщина оболочки 50мм

е - строительный зазор между обделкой и внутренней поверхностью оболочки (около 0,8%).

D_щ=11,5+0,008*11,5+2*0,066=11,724 м.

Длина механизированного щита по верху:

L_щ=L_H+L_on+L_oб

L_H ширина ножевого кольца поверху = 1,0 м;

Lоп - ширина опорного кольца = 2,0м;

Lоб - длина хвостовой части оболочки, м;

Lоб = m₁+m₂+m₃

m₁- длина перекрытия обделки оболочкой 1,2м;

m₂- расстояние между опорной плоскостью колодок втянутых штоков щитовых домкратов и торцевой плоскостью смонтированного кольца обделки = 0,15 м;

m₃ - длина части щитового домкрата, выступающей из опорного кольца = 0,6 м.

Lоб = 1,2+0.15+0.6 = 1,95 м

Lщ= 1+2,0+1,95= 4,95 м

М=Lщ/Dщ=4,95/11,724=0,42

М - коэффициент манёвренности.

Определение сопротивлений преодолеваемых щитом при его передвижке.

Полное сопротивление щита передвижке составляет:

W=W₁+W₂+W₃+W₄

где W₁ - сила трения по наружной поверхности щита;

W₂ - лобовое сопротивление щита;

W₃ - сила трения между внутренней поверхностью оболочки щита и наружной по­верхностью обделки;

W₄ - силы трения между технологическим мостом и внутренней поверхностью обделки.

W₁ = (2(р_а + q)Lщ * D_щ + Р)*₁.

где Р - масса щита – 4710кН;

₁ - коэффициент трения стали о породу, принимаем ₁»0.3

Р_a - горизонтальное активное давление р_а=17,9 кН/м²;

q- вертикальная расчетная нагрузка q^р=365,8 кН/м²;

W₁ = (2*(365,8+17,9)*4,95 * 11,724 + 4710)*0.3 = 14773,8кН

W₂=p_аПD²_щ/4=17,9*3,14*11,724²/4=1931,4кН

W₃ = Р_обд * ₂

где ₂ = 0.56

Р_обд - масса обделки лежащая на хвостовой части щита,

Р_обд = 108кН

W₃ = 108* 0,56=60,48кН

W₄= Р_к *₂*K_м=270*0,56*2=302,4 кН

W =14773,8+1931,4+60,48+302,4=17068,1кН.

P_d=K*P / n =1.3*17966/24=973кН- усилие одного гидроцилиндра

К - коэффициент запаса 1,3 – 1,5;