Исполнительный орган проходческого щитового комплекса для сооружения многополосных автодорожных и железнодорожных тоннелей и бесколонных станций метрополитена
EXECUTIVE BODY OF TUNNELLING SHIELD COMPLEX FOR CONSTRUCTION OF MULTILANE ROAD AND RAILWAY TUNNELS AND PILLARLESS METRO STATIONS

Изобретение относится к горной промышленности и сооружению многополосных автодорожных и железнодорожных тоннелей большой площади поперечного сечения оптимальной овальной формы.
Известен роторный исполнительный орган щита в виде планшайбы (В.П. Волков, С.Н. Наумов, А.Н. Пирожкова, В.Г. Храпов. Тоннели и метрополитены. Глава 21. Механизированные щиты и проходческая машина /. Стр. 309-320 М.Транспорт, 1975.). Может использоваться при строительстве автодорожных тоннелей и тоннелей метрополитена. Этот исполнительный орган будем считать аналогом предлагаемого изобретения.
Недостатком этого исполнительного органа является возможность проходки тоннеля только круглого сечения, которое не всегда рационально. Например, полезная площадь четырехполосного автодорожного тоннеля составляет 48% всего сечения.
Прототипом предлагаемого изображения является исполнительный орган проходческого щита по патенту на изобретение №2244129, опубл. 10.01.2010. (Патент на изобретение №2244129. Исполнительный орган проходческого щита. Патентообладатель: Московский Государственный Горный Университет (RU). Авторы: Субботин Валерий Александрович (RU), Касапов Рудольф Ильич (RU)).
Технический результат предлагаемого изобретения - обеспечение проходки многополосного автодорожного и железнодорожного тоннелей оптимальной овальной формы поперечного сечения при снижении затрат на разработку породы, обеспечения проходки в различных горногеологических условиях при больших притоках воды, а также создание условий для максимальной механизации и автоматизации всех производственных процессов.
Технический результат
Исполнительный орган щитового комплекса овальной формы, где боковые рабочие органы представляют овалы, образуемые вращением относительно вертикальной оси боковых сводов тоннеля и их сопряжений со сводом и обратным сводом тоннеля, а фронтальный рабочий орган состоит из трех рабочих органов, каждый из них образуется вращением относительно горизонтальных осей окружностей свода, обратного свода и сопрягающегося с ними промежуточного вогнутого рабочего органа, зазоры между ними и оболочкой щита соответствуют вылету рабочего инструмента, а рабочий инструмент установлен со смещением на величину разработки.
Промежуточный рабочий орган разделен по вертикальной оси симметрии на два рабочих органа, а рабочий инструмент на боковых рабочих органах установлен по винтовой линии, что позволяет влиять на ведение щитового комплекса по трассе тоннеля и на положение овального сечения после передвижки щита.
Предлагаемый для патентования исполнительный орган изображен на фиг. 1, 2, 3, 4, 5,
На фиг. 1 представлен общий вид исполнительного органа щитового комплекса в аксонометрической проекции.
На фиг. 2 представлен вид на исполнительный орган со стороны забоя.
На фиг. 3 представлен вид на исполнительный орган со стороны тоннеля.
На фиг. 4 представлен вид сбоку на исполнительный орган щитового комплекса.
На фиг. 5 показан вид на герметическую перегородку щитового комплекса со стороны тоннеля (со стороны с распорной секции).
На фиг. 6 представлен продольный разрез рабочего органа, на котором показаны подшипники качения 15, неподвижная труба 20, круговые зубчатые рейки  16, закрепленные на внутренней поверхности рабочего органа, состоящего из звездочки 17, редуктора 19 и двигателя 18 (электро- или -гидродвигателя). Рабочий инструмент закреплен на внешней поверхности рабочего органа и состоит из шарошек 8, резцов 9 и скребков 10.
Изобретение поясняется чертежами, где щитовой комплекс состоит из двух секций:
1 - ведущей секции овальной формы поперечного сечения, внутри которой закреплен исполнительный орган, 2 - распорной секции, которая в процессе проходки распирается в окружающий щит горный массив с помощью гидродомкратов  3.
Исполнительный орган щитового комплекса состоит из пяти рабочих органов:
двух боковых 4, образующая которых повторяет внешнюю образующую боковых сводов и окружностей сопряжения их со сводом и обратным сводом тоннеля (щита). Фронтальным элементом исполнительного органа, который состоит из трех рабочих органов: верхнего 5, нижнего 6 и промежуточного 7, который состоит из двух элементов, так как он по вертикальной оси симметрии на два элемента левый 7а и правый 7б.
Пять рабочих органов щитового комплекса оснащены рабочим инструментом, установленным на внешней поверхности их: шарошками 8, резцами 9 и скребками 10.
При разработке забоя исполнительный орган щитового комплекса подается на забой, с помощью его гидродомкратов 11 или с помощью щитовых домкратов 12 выдвигается ведущая секция 1, отталкиваясь от распертой в окружающий горный массив греперами распорной секции. Выполняет это чаще всего, если забой представлен неустойчивыми слабыми породами. При этом исполнительный орган находится под оболочкой ведущей секции щитового комплекса. Щитовой комплекс может работать как с породным, так и с гидропригрузом. Для этого ведущая секция комплекса снабжена герметичной перегородкой 13, через которую телескопически проходят трубы 14 диаметром 2 м или телескопические элементы, изготовленные из коробчатого профиля 2×2 м - 14. Эти элементы необходимы для того, чтобы обслуживающий персонал мог по ним попасть внутрь каждого рабочего органа для смены рабочего инструмента, плановой профилактики и ремонта гидро- или электропривода.
Выдача разработанной породы из-за герметической перегородки осуществляется следующим образом:
- при породном пригрузе из-за герметичной перегородки - тремя шнековым перегружателями 13 на ленточный транспортер 14, далее в грузовой автотранспорт и в отвал.
- при гидропригрузе забой удерживается кроме исполнительного органа раствором бентонитовой глины, которая образует бентонитовую пленку на забое, повышая его устойчивость, а также проникает в глубину забоя, увеличивая прочность пород.
Выдача польпы, то есть смеси разработанной породы и бентонитового раствора осуществляется по трубопроводу, в который подается пульпа с помощью насосов и поступает на очистной узел, расположенный на поверхности. В этом очистном узле выполняются следующие процессы:
- отделяется от пульпа и очищается бентонитовый раствор;
- частично осушается доставленная на очистной узел разработанная в забое щитового комплекса порода;
- производится погрузка разработанной и осушенной породы в автотранспорт или подается ленточным транспортером в отвал.
- бентонитовый раствор по трубопроводу насосом подается в забой для повторного использования.