Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей
Шрифт:
При пайке лезвия в прорези лезвие помещают в паз тела резка и припаивают, оставляя снаружи только режущую часть лезвия (рис. 6-5). Такие лезвия трудно вырвать, и они обладают высокой ударопрочностью. Их можно применять в галечном пласте.
На рис. 6-6 показаны разные виды крепления резка к резцовой головке: болтовое, шпоночное и сварное соединения.
Рис. 6-6. Способы крепления резка в проходческих щитах: a) болтовое; b) шпоночное; c) сварное
1.
2. Шпоночное соединение. Крепление резка к резцовой головке с помощью цилиндрической шпонки. Его особенностью является вращение резка вокруг шпонки. При вращении резцовой головки во время резки грунта противоположное вращение резка отделять забой, что позволяет избежать абразивного износа. Кроме того, его удобно заменять. Однако требуется принять меры для предотвращения ослабления и износа шпонки, а также создать условия для замены в процессе проходки.
3. Сварное соединение. Крепление резка к резцовой головке с помощью сварки. Такое соединение отличается прочностью и стойкостью к отрыву, но резак сложно заменять. Однако при проходке в глинистой, пылеватой, алевритовой породах еще не возникало необходимости промежуточной замены таких резков.
(3) Проектирование износостойкой конструкции
Для повышения общей износостойкости резка обычно используют два уровня резцов из карбида вольфрама. В резке участвует главный и вспомогательный резак, отличающиеся по высоте (рис. 6-7). Принцип работы заключается в том, что когда абразивный износ главного резка превысит 20 мм, начинает работать вспомогательный резак. Таким образом увеличивается срок службы резка. Кроме того, на резцах возможна установка двух рядов зубьев из карбида вольфрама.
Рис. 6-7. Схематичное изображение главного и вспомогательного резка проходческого щита
Рис. 6-8. Резак в виде бараньих рогов
Существуют также другие формы резков, применяемых для определенных пород. Например, для высоковязких пород. При трудности разрушения породы вращающимися фрезами могут применять резки в виде бараньих рогов (рис. 6-8).
3) Стержневые резцы
(1) Функции
В галечной и других рассыпчатых пластах отсутствует связующая сила, и величины крутящего момента на вращающиеся фрезы и поддерживающей силы для дробления породы недостаточно. Таким образом, вращающиеся фрезы не могут разрушить породы. В таком случае используют стрежневые резки. Установка стержневых резцов обычно производится с задней части на определенных местах лучей резцовой головки с вылетом дальше резков. Стержневые резцы прорезают узкие щели и разрыхляют плотный пласт перед резками (особенно при работе в твердых пластах). Таким образом, повышается эффективность работы резков в гравийных и других твердых пластах. Кроме того, импульсная сила от скоростного вращения стержневых резцов с резцовой головкой оказывает «ударное» дробящее действие на гравийные, галечные и валунные породы, тем самым продлевая срок службы резков.
(2) Форма конструкции
Существует три основных формы стержневых резцов: раковиновидная (рис. 6-9) и квадратная (рис. 6-10). В проходческих щитах японского производства и немецкой компании Herrenknecht чаще используются раковиновидные стержневые резцы. Канадский производитель Lovat Inc и французский NFM в основном используют стержневые резцы квадратной формы. Следует учитывать, что крутящий момент при приведении в движение резцовой головки должен быть больше, чем сумма всех сил трения, которые возникают при вращении
Рис. 6-9. Раковиновидные стержневые резцы
Рис. 6-10. Стержневые резцы квадратной формы
(3) Проектирование износостойкой конструкции
Стержневые резцы проектируются с учетом двухстороннего вращения резцовой головки. Как правило, стержневые резцы припаиваются к резцовой головке. В стержневых резцах также могут использовать два уровня износостойкости, а также два ряда зубьев из карбида вольфрама.
4) Скребок
(1) Функции
Скребок уберет грунт по краям забоя, предотвращая его оседание, а также сохраняют величину диаметра работы резцовой головки и предотвращают износ его внешних краев. Установка скребка обычно производится с задней части на внешнем крае резцовой головки. Их замену можно производить в землеприемном отсеке.
(2) Форма
Для повышения износостойкости резцовой головки и обеспечения сохранения соответствующего диаметра забоя при проходке нескольких тысяч метров на кромке скребка располагают сплошной ряд зубьев из карбида вольфрама и двойной ряд штырей из карбида вольфрама. Непосредственно для скребка достаточно наличие одного сплошного ряда зубьев из карбида вольфрама, так как такие скребки режут только край забоя, тогда как резки работают по всей его ширине. На рис. 6-11 изображены различные формы скребков.
Рис. 6-11. Различные формы скребков
5) Копировальные резцы Копировальные резцы устанавливают на внешнем крае резцовой головки (рис. 6-12). Оператор проходческого щита может контролировать глубину и место врезания копировальных резцов в грунт (т. е. избыточную проходку) с помощью датчиков вращения резцовой головки, а также управлять гидравлическим цилиндром с помощью программируемого контроллера. Например, при необходимости поворота щитовой проходки и забоя влево вытягивают левые копировальные резцы, что дает возможность разрывать под углом до 45° относительно горизонтального диаметра.
Рис. 6-12. Фотографии копировальных резцов
6) «Рыбий хвост»
Устанавливается в центре резцовой головки проходческого щита. Используется при работе с галечным или прочным глинистым пластом. Резец «рыбий хвост» выступает дальше скребка на 200 – 300 мм. Такой резец предварительно разрывает породу перед центральной частью резцовой головки, улучшает подвижность грунтовую массу, предотвращает образование глинистой корки, уменьшает трение зачищающих резцов и снижает абразивный износ. Как правило, длина резца составляет 1200 – 1500 мм, высота – 400 – 500 мм. Резец «рыбий хвост» не располагают на одной плоскости с другими резцами. Он первым разрезает грунт и разрыхляет первичный пласт. Корневая часть резца конусообразная, что позволяет лучше проворачивать срезанную грунтовую массу. Таким образом, обеспечивается резка грунтовую массу в центральной части и улучшается подвижность срезанной грунтовой массы (рис. 6-13).