Тунелепрохідницький комплекс

Предлагаемый Тоннелепроходческий комплекс относится к области горного дела, в частности, к щитовым тоннелепроходческим комплексам, и может использоваться при сооружении тоннелей, преимущественно в крепких породах. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является Тоннелепроходческий комплекс, включающий проходческий щите роторным исполнительным органом, и распорный щит, соединенный гидроцилиндрами подачи и раскручивания с проходческим щитом. За распорным щитом расположены технологические платформы с установленным на них вспомогательным оборудованием. Первая технологическая платформа соединена балкой с проходческие щитом, при этом балка соединена с проходческим щитом сферическим шарниром, а с первой технологической платформой карданным шарниром, исключающим возможность поворота балки относительно платформы вокруг продольной оси. Внутри балки с возможностью перемещения устеновлен щитовой конвейер, соединенный с балкой гидроцилиндром. На технологических платформах установлен магистральный конвейер. На балке с возможностью перемещения вдоль балки посредством гидроцилиндров установлен блокоукладчик [1]. Тоннелепроходческие комплексы, аналогичные описанному выше, получили широкое распространение благодаря простой конструкции, а также хорошему доступу к блокоу кладчику и зоне установки кольца обделки. Однако описанная конструкция имеет недостатки, в частности, балка с установленным на ней блокоукладчиком при разрушении забоя перемещается. При этом, если сооружается прямолинейный тоннель, то блокоукладчик с балкой также перемещаются прямолинейно, а при проходке криволинейных участков - и в направлении перпендикулярно оси тоннеля. В результате, крепление тоннеля может осуществляться только при неподвижной балке, то есть крепление тоннеля не может совмещаться с разработкой забоя, а это приводит к ограничению производительности комплекса. Кроме того, балка имеет значительную длину и для обеспечения ее прочности и жесткости увеличивают поперечные размеры балки. Необходимо также отметить, что при разрушении породы одновременно с роторным исполнительным органом и проходческим щитом перемещаются все технологические платформы с установленным на них оборудованием и для их перемещения используется часть усилия гидроцилиндров подачи. Это приводит к некоторому уменьшению напорного усилия на роторном исполнительном органе и, в результате, к уменьшению производительности комплекса, особенно при проходке тоннелей в крепких породах. В основу изобретения положена задача усовершенствования тоннелепроходческого комплекса за счет изменения способа крепления балки и щитового конвейера, чем обеспечивается возможность совмещения основных операций - разработки забоя и крепления тоннеля, что повышает производительность комплекса. Поставленная задача достигается тем, что в тоннелепроходческом комплексе, включающем проходческий щите роторным исполнительным органом, распорный щит. соединенный гидроцилиндрами подачи и раскручивания с проходческим щитом, технологические платформы, балку, шарнирно соединенную задней частью с передней частью первой технологической платформы, щитовой конвейер, установленный внутри балки, магистральный конвейер, приемная секция которого расположена на первой технологической платформе, а вторая и последующие секции на последующи х платформах, и оборудование для крепления тоннеля, установленное на балке с возможностью перемещения, передний конец балки шарнирно соединен с распорным щитом, а щитовой конвейер установлен в балке с возможностью осевого перемещения, при этом передняя часть щитового конвейера шарнирно соединена с проходческим щитом. Щитовой конвейер дополнительно соединен с балкой гидроцилиндром, шарнир соединения щитового конвейера с проходческим щитом выполнен разъемным, причем приемная секция магистрального конвейера соединена посредством шарнира со второй секцией магистрального конвейера и посредством гидроцилиндров - с первой технологической платформой. На фиг.1 изображен тон нелеп роходче-ский комплекс, вид сбоку; на фиг. 2 - сечение по А-А; на фиг. 3 вид Б; на фиг. 4 - разрез по В-В; на фиг. 5 изображена гидросистема подключения гидроцилиндра перемещения щитового конвейера: на фиг. 6 - разрез по Г-Г на фиг. 1. Предлагаемый тоннелепроходческий комплекс включает проходческий щит 1 с роторным исполнительным органом 2, и распорный щит 3. Роторный исполнительный орган 2 снабжен породоразрушающим инструментом (шарошками) 4 и установлен на вращающемся кольце радиально упорного подшипника 5 большого диаметра, неподвижное кольцо которого закреплено в проходческом щите 1. Вращение роторного исполнительного органа 2 осуществляется двигателем 6. также установленным в проходческом щите 1. Кроме того, проходческий щит 1 снабжен выдвижными стабилизаторами 7. В распорном щите 3 установлены выдвижные башмаки 8 и щитовые гидроцилиндры 9. Проходческий щит 1 и распорный щит 3 соединены гидроцилиндрами подачи 10 и раскручивания 11. С распорным щитом 3 посредством сферического шарнира 12 соединен передний конец балки 13, задняя часть которого карданным шарниром 14 соединена с передней частью первой технологической платформы 15. Внутри балки 13 с возможностью перемещения установлен щитовой конвейер 16.Передняя часть щитового конвейера 16 шарниром 17 соединена с проходческим щитом 1 и через отверстие в радиально упорном подшипнике 5 входит вн утрь исполнительного органа 2. Шарнир 17 не препятствует перемещению передней части щи тового конвейєра 16 в вертикальном и поперечном направлениях относительно проходческого щита 1. а также изменению их взаимного углового положения, и выполнен разъемным. В случае извлечения оси 18 шарнира 17 щитовой конвейер 16 отсоединяется от проходческого щита 1. Щитовой конвейер 16 дополнительно соединен с балкой 13 гидроцилиндром 19. Гидроцилиндр 19 соединен трубопроводами 20 и 21 через трехпозиционный распределитель 22 с напорной 23 и сливной 24 линиями. В среднем положении распределителя 22 и поршневая, и штоковая полости гидроцилиндра 19 трубопроводами 20 и 21 соединены со сливной линией 24. К первой технологической платформе 15 присоединены вторая 25 и последующие технологические платформы. На технологических платформах 15 и 25 установлен магистральный конвейер 26. Приемная секция 27 магистрального конвейера 26 соединена шарниром 28 со второй секцией 29 магистрального конвейера 21 и двумя гидроцилиндрами 30 с первой технологической платформой 15. Гидроцилиндры 30 подвески приемной секции 27 магистрального конвейера 26 снабжены гидрозамками. На балке 13 с возможностью перемещения установлено оборудование для крепления тоннеля, выполненное в виде блокоукладчика 31 и бурильной установки 32. Блокоукладчик 31 соединен с балкой 13 гидроцилиндром 33, а бурильная установка - гидроцилиндром 34. Предлагаемый тоннелепроходческий комплекс работает следующим образом. В исходном положении гидроцилиндры подачи 10 втянуты, проходческий щит 1 и распорный щит 3 максимально сближены. Выдвижные башмаки 8 распорного щита 3 прижаты к стенкам выработки с максимальным усилием, а выдвижные стабилизаторы 7 проходческого щита 1 поджаты к стенкам выработки с минимальным усилием и зафиксированы. Роторный исполнительный орган 2 приводится во вращение двигателями 6 и подается на забой вместе с проходческим щитом 1 гидроцилиндрами подачи 10. Шарошки 4 при этом внедряются в породу и, перекатываясь по забою при вращении исполнительного органа 2. разрушают ее. Реактивные усилия от гидроцилиндров подачи 10 воспринимаются распорным щитом 3. с помощью выдвижных башмаков 8. распертых в выработке. Реактивный момент гидроцилиндрами раскручивания 11 также передается на распорный щит 3. Так как балка 13 соединена с распорным щитом 3, то балка 13, и технологические платформы 15, 25 при разрушении породы остаются неподвижными. В результате при разрушении породы исключаются потери на перемещение технологических платформ 15, 25, и гидроцилиндров подачи 10 в более полной мере используются для разрушения породы. Напорные усилия на шарошках 4 увеличиваются, что позволяет более эффективно разрушать породы, особенно крепкие. Разрушенная порода роторным исполнительным органом 2 грузится на щитовой конвейер 16. Так как щитовой конвейер 16 соединен с проходческим щитом 1 шарниром 17 и установлен внутри балки 13с возможностью перемещения, то при разрушении породы щитовой конвейер 16 перемещается за проходческим щитом 1. Гидроцилиндр 19, соединяющий щитовой конвейер 16 с балкой 13, не препятствует перемещению щитового конвейера 16, так как распределитель 22 находится в среднем положении и обе полости гидроцилиндра 19 через трубопроводы 20, 21 и распределитель 22 соединены со сливной линией 24. А так как шарнир 17 не препятствует перемещению передней части щитового конвейера 16 в вертикальном и поперечном направлениях относительно проходческого щита 1, а также изменению их взаимного углового положения, то тоннелепроходческий комплекс может проходить и криволинейные участки тоннеля. Порода со щитового конвейера 16 перегружается на магистральный конвейер 26 и далее в вагонетки. Приемная секция 27 магистрального конвейера 26 при этом гидроцилиндрами 30 удерживается в верхнем положении. Так как балка 13 с установленными на ней блокоукладчиком 31 и бурильной установкой 32 соединена сферическим шарниром 12 с распорным щитом 3, то при разрушении породы она неподвижна. Проворот балки 13 вокруг продольной оси исключен, так как задний конец балки 13 соединен карданным шарниром 14 с первой технологической платформой 15. В результате крепление тоннеля может производиться одновременно с разрушением породы, что обеспечивает значительное увеличение производительности тоннелепроходческого комплекса за счет совмещения основных операций. При сооружении тоннелей в устойчивых породах бурильной установки 32 бурятся шпуры, в которые устанавливаются анкеры. В дальнейшем к анкерам подвешиваются сетка и стенки тоннеля покрываются набрызг-бетоном. При сооружении тоннеля в слабоустойчивых породах блокоукладчиком 31 укладывается кольцо обделки из бетонных блоков или чугунных тюбингов. При этом блоки или тюбинги поочередно подаются под блокоукладчик 31 и затем устанавливаются в кольцо обделки. Необходимо также отметить, что поскольку балка 13 соединена с распорным щитом 3 и первой технологической платформой 15, то длина балки 13 по сравнению с прототипом уменьшена, что позволяет уменьшить поперечные размеры балки 13 при сохранении ее жесткости. Уменьшение поперечных размеров балки 13 улучшает условия крепления тоннеля, что также способствует увеличению производительности комплекса. После того. как порода разрушена на величину заходки, определяемую ходом гидроцилиндров подачи 10, и выполнены все необходимые операции по креплению тоннеля, выдвижные стабилизаторы 7 проходческого щита 1 прижимаются к стенкам выработки с максимальным усилием, а выдвижные башмаки 8 распорного щита 3 втягиваются. Затем распорный щит 3 гидроцилиндрами подачи 10 подтягиваются к проходческому щиту 1. В том случае, когда крепление тоннеля выполнено из бетонных блоков или чугунных тюбингов, распорный щит 3 может передвигаться вперед, отталкиваясь щитовыми гидроцилиндрами 9 от кольца обделки. Одновременно с распорным щитом 3 перемещается вперед балка 13 с блокоукладчиком 31 и буровой установкой 32, и технологические платформы 15, 25 с установленным на них магистральным конвейером 26. Так как щитовой конвейер 16 шарниром 17 соединен с проходческим щитом 1, то при перемещении распорного щита 3 и балки 13 щитовой конвейер 16 остается неподвижным. Но это не препятствует перемещению распорного щита 3 и балки 13. так как щитовой конвейер 16 установлен внутри балки 13 с возможностью перемещения, а обе полости гидроцилиндра 19. связывающего щитовой конвейер 16 и балку 13, соединены со сливной линией. Поскольку балка 13 соединена с распорным щитом 3 сферическим шарниром 12, а с первой технологической платформой 15 - карданным шарниром 14, то тоннелепроходческий комплекс может проходить криволинейные участки выработки, при этом допускается возможность закручивания распорного щита 3 относительно балки 13 и связанной с ней первой технологической платформы 15 в определенных пределах. После того, как распорный щит 3 с балкой 13 и технологическими платформами 15, 15 передвигается на необходимое расстояние вперед, выдвижные башмаки 8 распорного щита 3 прижимаются к стенкам выработки с максимальным усилием, усилие прижатия выдвижных стабилизаторов 7 уменьшается и цикл повторяется. В случае необходимости (осмотр и замена шарошек 4, осмотр забоя и т.п.) извлекается ось 18 шарнира 17, в результате чего щитовой конвейер 16 отсоединяется от проходческого щита 1. Приемная секция 27 магистрального конвейера 26 гидроцилиндрами 30 опускается в крайнее нижнее положение, после чего распределитель 22 переключается в правое положение в позицию П, соединяя напорную линию 23 со штоковой полостью гидроцилиндра 19, а сливную линию 24 - с поршневой полостью. Шток гидроцилиндра 19 втягивается, перемещая щитовой конвейер 16 внутри балки 13 назад. Передняя часть щитового конвейера 16 при этом выходит из отверстия радиально-упорного подшипника 5, обеспечивая свободный доступ вн утрь роторного исполнительного органа 2. После проведения необходимых работ в роторном исполнительном органе 2 (осмотра и замены шарошек и т.д.) распределитель 22 переключается в левое положение в позицию 1 с напорной линией 23 соединяется поршневая полость гидроцилиндра 19, и шток гидроцилиндра 19 выдвигается, перемещая щитовой конвейер 16 вперед. После того, как передняя часть щитового конвейера 16 войдет в отверстие радиально-упорного подшипника 5, ось 18 шарнира 17 устанавливается на место, распределитель 22 устанавливается в среднее положение, а приемная секция 27 магистрального конвейера 26 гидроцилиндрами 30 поднимается в крайнее верхнее положение. Комплекс вновь готов к работе.