Механизированные проходческие щиты с гидравлическим пригрузом забоя ТЩМ (СП)

Как было сказано ранее, щиты с суспензионным (гидравлическим) пригрузом могут иметь роторный или стреловой (фрезерный) исполнительный орган. В щитах с роторным исполнительным органом регулирование величины пригруза на забой может осуществляться путем изменения производительности насосов, подающих бентонитовую суспензию в призабойную камеру, восполняя потерю раствора, удаленного из камеры вместе с разработанным грунтом (шламом). Такой способ регулирования называется объёмным (рис.3.1).

Рис. 3.1. Принципиальная схема механизированного проходческого щита с роторным исполнительным органом и объёмным регулированием гидропригруза:

1- исполнительный орган; 2-призабойная камера; 3-корпус щита; 4-трубопровод сжатого воздуха; 5-шлюзовой аппарат; 6-питающий трубопровод для подачи суспензии в призабойную камеру; 7-транспортный трубопровод для удаления пульпы (шлама) из призабойной камеры;8- герметичная перегородка; 9-бентонитовая суспензия.

На следующем рисунке (3.2) показана принципиальная схема щита с воздушным регулированием величины пригруза забоя.

Рис. 3.3. Принципиальная схема механизированного проходческого щита с роторным исполнительным органом и воздушным регулированием величины гидропригруза:

10-полупогружная перегородка; 11-решётка на входе транспортного трубопровода; 12- воздушная подушка.

В конструкцию щита с воздушным регулированием величины пригруза включена полупогружная (не на всю высоту сечения) перегородка 10, разделяющая призабойную камеру на два отсека. Благодаря этому в дальнем от забоя отсеке образуется воздушная подушка 12, к которой подведен трубопровод сжатого воздуха.

В связи с этим, изменение давления со стороны забоя или давления суспензии в призабойной камере мгновенно демпфируется за счет изменения объёма воздушной подушки с последующей подачей, при необходимости, дополнительного количества сжатого воздуха.

На рисунке 3.4 представлена конструкция механизированного проходческого щита с дисковым роторным исполнительным органом и объёмным регулированием гидравлического пригруза забоя - ТЩМ (СП)-Р1.

Рис. 3.4. Конструктивная схема и фотография механизированного проходческого щита с дисковым роторным исполнительным органом и объёмным регулированием величины гидропригруза на забой

В корпусе щитовой машины 1 расположены щитовые домкраты 2, роторный исполнительный орган 3 дискового (или лучевого) типа с гидроприводом 4. Там же размещается блокоукладчик 5 и концы двух трубопроводов: 6- питательного, для подачи суспензии в призабойную камеру и 7- транспортного, для выдачи разработанного грунта, перемешанного с суспензией (шлама) из призабойной камеры. Призабойная камера образуется за счёт установки в передней части корпуса щита герметичной диафрагмы 8. Для изоляции зазора между хвостовой оболочкой щита и обделкой устанавливается щеточное кольцевое уплотнение 9. Выход рабочего персонала в забой происходит через шлюзовой аппарат 10 после удаления из призабойной камеры суспензии при помощи сжатого воздуха.

Бентонитовая суспензия из призабойной камеры под давлением вытекает к забою по всей его площади, и частицы суспензии проникают в поры грунта, образуя в течение 1-2 секунд сплошную глинистую водонепроницаемую мембрану. Со стороны призабойной камеры на эту мембрану оказывается активное давление суспензии, величина которого рассчитана таким образом, чтобы уравновесить напор грунтовой воды и горизонтальное давление взвешенного в ней грунта. Планшайба дискового (или в меньшей степени радиальные лучи) исполнительного органа создают при продвижении щита дополнительное усилие на забой.

Разработанный исполнительным органом грунт смешивается в призабойной камере с бентонитовой суспензией и в виде шлама (пульпы) отсасывается по транспортному трубопроводу до выдачи его в сепарационную установку на поверхности. В этой установке происходит отделение грунта от суспензии и очищенный бентонитовый раствор вновь подается в призабойную камеру по питательному трубопроводу.

Для исключения грунтовых пробок в транспортных трубопроводах, у всасывающих концов устанавливаются роторные смесители, устраняющие комковатость грунта, а в необходимых случаях – камнедробилки.

На рисунке 3.5. показана конструкция щита с гидравлическим пригрузм забоя и воздушным регулированием величины пригруза ТЩМ (СП) –Р2.

Рис. 3.5. Конструктивная схема и фотография лучевого роторного исполнительного органа механизированного проходческого щита с воздушным регулированием величины гидропригруза

Позицией 11 на схеме обозначена полупогружная перегородка. Другим отличием от ранее рассмотренного щита является место расположения конца питательного трубопровода 8 – он находится в нижней части корпуса щита, ниже полупогружной перегородки. В лотке расположена камнедробилка 12.

Для проходки тоннелей диаметром до 4,0м в условиях, когда забой по высоте сложен из грунтов различной прочности был сконструирован механизированный проходческий щит с гидравлическим пригрузом забоя и исполнительным органом избирательного действия. В конкретном случае – штангово-фрезерного (стрелового) типа ТЩМ (СП) – Ф (рис.3.6.).

Рис. 3.6. Конструктивная схема и фотография механизированного проходческого щита со штангово-фрезерным (стреловым) исполнительным органом и гидравлическим пригрузом

забоя.

В корпусе щита 1 расположены щитовые домкраты 2 и фрезерно-штанговый исполнительный орган 3, шарнирно закрепленный в герметичной перегородке 4. В этой же перегородке жестко закреплена шлюзовая камера 5. Для создания дополнительного давления на забой в верхней части ножевого кольца щита установлены поворотные забойные плиты 6. Разработанный фрезой исполнительного органа грунт падает в приемную камеру 7, оснащенную решёткой и лопастным затвором, а затем из этой камеры удаляется в виде шлама по транспортному трубопроводу 9. Дополнительно, для удаления шлама непосредственно от головки (фрезы) исполнительного органа к ней подведен трубопровод 10. Подача бентонитовой суспензии в призабойную камеру происходит по питательному трубопроводу 8.

Как и в щитах с роторным исполнительным органом устойчивость забоя в основном обеспечивается за счет давления бентонитовой суспензии. В необходимых случаях верхняя половина забоя после её разработки дополнительно подкрепляется поворотными плитами 6. Разработка грунта в забое может вестись избирательно, то есть местно и порционно.

Перемешанный с суспензией грунт, пройдя сквозь решетку приёмной камеры удаляется по транспортному трубопроводу на поверхность в сепарационную установку.

Установка для сепарации и регенерации бентонитовой суспензии необходима для всех типов щитов с гидравлическим пригрузом. Принципиальная схема такой установки показана на рисунке 3.7.

Рис. 3.7. Принципиальная схема сепарационной установки:

1- пульповод; 2-зона грубой очистки; 3-грохот; 4-конвейер; 5-резервуар сбора регенерированного бентонитового раствора; 6-зона средней очистки; 7-гидроциклоны; 8-зона тонкой очистки; 9-пресс-фильтры; 10-растворомешалка; 11-насос подачи раствора в забой; 12-автосамосвал

Пройдя все этапы очистки: от грубой 3 до пресс-фильтра 9, суспензия вновь подается в призабойную камеру по питательному трубопроводу при помощи насоса 11.

Наиболее эффективно щиты с гидропригрузом применяются в водонасыщенных несвязных и малосвязных песчаных и песчано-глинистых грунтах, а также в гравелистых (мелких и средних) грунтах при условии, что количество частиц размером менее 0,02 мм не превышает по весу 10%. При выполнении некоторых дополнительных условий диапазон применения щитов с гидропригрузом забоя может быть расширен до грубых гравелистых и связных глинистых грунтов.

Дата добавления: 2015-09-03