О проходческих щитах

Проходческий щит — подвижная сборная металлическая конструкция, обеспечивающая безопасное проведение горной выработки и сооружение в ней постоянной крепи (обделки). Проходческий щит применяется при сооружении тоннелей различного назначения, при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом. Проходческий щит является элементом конструкции некоторых видов тоннелепроходческих комплексов (ТПК).

Первые проходческие щиты являли собой технику с двигателями в виде паровых машин. Постепенно механизм усложнялся, претерпевал изменения. В современном мире в среде профессионалов чаще используется аббревиатура ТМПК, нежели «проходческий щит». ТМПК — это общее название механизированных высокотехнологичных комплексов, почти полностью исключающих ручной труд. Сюда могут входить щитовые домкраты, оборудование для разработки пластов породы, возведения крепи и многое другое.

Существует два вида щитовых проходческих комплексов: механизированные и немеханизированные щиты. Последние применяют лишь в качестве защиты забоя от разрушения, чтобы обезопасить строителей. Также ТМПК можно классифицировать в зависимости от вида пригруза. Без оборудования этого типа невозможно проложить тоннель в слабой водонасыщенной породе. Инженерам приходится позаботиться об активным пригрузе забоя. То есть забой и щит разделяют герметичной перегородкой. Далее получившееся пространство заполняется:

  • гидрогрузом (раствором бентонитовых глин);
  • воздушным пригрузом (сжатым воздухом);
  • грунтопригрузом (уплотнённым грунтом).

Процесс, осуществляемый непременно под давлением, помогает уравновесить гидростатическое давление грунта и жидкости, обезопасив тем самым забой от разрушения. К слову, грунт из забоя поступает в тоннель при помощи шнека или гидротранспорта.

Первый немеханизированный тоннелепроходческий щит более 100 лет назад сконструировал Марк Брюннель. Оборудование было опробовано через 7 лет, в 1925 году, при строительстве тоннеля в Лондоне, под Темзой.

Большое распространение проходческие щиты получили лишь в конце 70-х годов XIX века. Именно тогда была изменена конструкция оборудования (форма стала цилиндрической; появились тюбинги). Прародителем же современных ТМПК считается детище британца Джеймса Грейтхеда. Ещё через 30 лет, в 1896 году, Джон Прайс дополнил щит Грейтхеда ротором.

В наши дни применяются только механизированные тоннелепроходческие комплексы. В их задачи входят такие работы, как разработка грунта, удаление из оборудования, погрузка на транспорт. Помимо этого, проходческий комбайн способен выполнять следующие функции:

  • крепление контура выработки;
  • монтаж сборной обделки тоннеля метро;
  • изоляция кольцевого зазора и прочее.

В СССР щитовая проходка для метро стала применяться с 1934 года. Тогда проходческий щит Markham закупили в Англии. Оценив новинку для метростроя, легендарный Серго Орджоникидзе поставил перед инженерами задачу: разработать документацию и выпустить точно такой же тоннелепроходческий щит.

Не прошло и двух месяцев, как конструкторы сделали невозможное. Был запущен первый советский механизированный щит, работавший параллельно с английским.

Так был построен участок от станции «Театральной» до «Лубянки». Через пару лет под землёй работало 42 щита (как стационарных, так и перегонных). Уже в 50-е годы Главтоннельметрострой применил устройство для работы с породами разной крепости. Небольшой партии проходческих щитов хватило на обустройство 70 км линий.

Промышленное оборудование опробовали в Ленинграде, а затем в других городах. Появились тоннелепроходческие щиты с планетарным исполнительным органом. Особенность такого комплекса состоит в том, что режущие барабаны фиксируются на валах и могут вращаться вокруг своей оси. Диски-фрезы оснащались резцами, покрытыми твёрдым сплавом. Подача на забой была гидравлической.

Рабочие инструменты проходческих щитов рассчитаны на то, чтобы воздействовать на забой методами резания, вдавливания или же комбинированным способом. Вдавливание применяется в сыпучих, илистых и глинистых грунтах, которые именуются также мягкопластичными. Вдавливание осуществляет головная часть ТМПК. Тут находятся ножевые кольца, режущие полосы (горизонтальные или наклонные) и окончатые диафрагмы. Через них порода попадает внутрь щита. Отбор грунта выполняют гидроэлеваторы или же специальные земленасосные установки. В некоторых случаях разработка забоя осуществляется при помощи водяной струи. Сам проходческий щит может работать как поступательно, так и вращаться.

Десятки заводов на планете выпускают промышленное оборудование, включая проходческие щиты, мембранные насосы, запчасти. Назовём ряд известных производителей оборудования для метростроя.

  • LOVAT (Канада). Фирма не только продаёт машины, но и восстанавливает оборудование.
  • Wirth и Herrenknecht AG (Германия). «Херренкнехт» поставляет проходческие щиты в разные страны, для всех типов грунтов.
  • Robbins (США).
  • Hitachi, Ltd (Япония). Основана в 1976 году. Выполнено огромное количество заказов.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *