Belirli bir tesisin inşaatının gerçekleştirileceği kayanın ilk işlenmesi için tünel ve metro inşaatlarında en önemli unsurlardan biri tünel açma kalkanıdır. Bu ekipman, kural olarak, bir tünel açma ekipmanı kompleksinin parçası olarak çalışır, ancak tüm çalışma parçalarının en önemlisidir.

Tünel kalkanı inşaatı

Kural olarak, çapsal olarak tünel açma kalkanının boyutları bir ila on dokuz metre arasında değişebilir ki bu oldukça büyük bir boyuttur. Buna göre yapının boyutu ne kadar büyük olursa, kullanım için seçilen tünel kalkanının çapı da o kadar büyük olur. Bu ürün aynı zamanda yeraltında çalışmaların yapıldığı durumlarda her türlü sorun için sıklıkla kullanılmaktadır.

Tünel açma kalkanının ana çalışma elemanları panel, platform ve kuyu içi olabilen bıçak tipi halka, destek tipi halka ve krikolar gibi parçalardır. Ayrıca, kalkanın çalışma parçalarının elemanları arasında borular, bir kontrol sistemi ve dikey veya yatay olabilen bölmeler bulunur.

Tünel açma kalkanlarının türleri

Tünel açma kalkanları mekanik ve mekanik olmayan kalkanlar olarak ikiye ayrılır. Mekanize olmayan bir kalkan, yıkıma karşı sözde koruma görevi görmekten başka hiçbir işlevi yerine getirmiyor; işçiler ise tüm fiziksel işleri matkap kullanarak kendileri gerçekleştiriyor.

Bu tip aynı zamanda kesonla donatılmış tünel açma kalkanlarını da içerir. Suya doymuş alanlarda kullanılırlar. Yüksek basınç altındaki havanın biriktiği ve içinden suyun yerden dışarı pompalandığı bu panel üzerine özel bir damper monte edilmiştir.

Tünel açma kalkanının çalışma prensibi

Kalkan, özel tipte kesicilerle donatılmış dönen rotor parçaları aracılığıyla çalışır. Bu mekanizmaların dönmesi nedeniyle kayanın tahribatı meydana gelir. Daha sonra, halihazırda işlenmiş olan toprak, daha fazla nakliye için bir konveyör cihazı aracılığıyla beslenir. Mekanize çalışma prensibine sahip kalkanların da alt bölümleri bulunmaktadır.

Mekanize tünel açma kalkanları da keson gibi unsurlarla donatılmıştır. Başka bir mekanize kalkan türü, içine toprağın iletildiği bir toprak yükleyici gibi bir çalışma elemanıyla donatılmış ve ancak daha sonra daha ezilmiş bir biçimde vidalı bir konveyörün çalışmasıyla çıkarıldığı kalkanlardır.

Hidrolik yük gibi bir çalışma elemanıyla donatılmış başka bir tür mekanik tünel açma kalkanı da vardır. Bu cihazda toprak, bentonit çözeltisi gibi bir maddeyle karıştırılarak toprağı bir boru hattı aracılığıyla yüzeye çıkarırken toprağın kendisi de hidrolik yükte kalan çözeltiden ayrılır. Ancak bu tür ekipmanların en pahalı olduğu düşünüldüğünden, bu modellerin kullanımı çok sık değildir.

Tünel açma kalkanlarının üretkenliği oldukça yüksektir ve tam da bu nedenle yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Günümüzde bu tür ekipmanlar hem Rus hem de yabancı üreticiler tarafından üretilmekte ve bir modelin veya diğerinin seçimi yalnızca yapılacak işin niteliğine ve karmaşıklığına bağlıdır.

GİRİİŞ

Maden kalkanı (Şekil 1), inşaat halindeki bir tünelin başında bulunan hareketli bir yapıdır ve yüzeydeki kayanın güvenli bir şekilde çıkarılmasını, tünel içi taşımaya yüklenmesini ve desteğin (astar) kurulmasını sağlar. Tünel açma kalkanları mekanize olmayabilir (kaya madenciliği manuel olarak gerçekleştirilir) ve mekanize edilebilir. Tünel açma kalkanları giderek daha fazla tünel açma komplekslerine dönüşüyor. Genellikle yuvarlak bir kesite sahiptirler ancak dikdörtgen, eliptik, at nalı şeklinde veya açık uçlu olabilirler. Boyutlarına göre, tahtalar geleneksel olarak büyük (7 m'den fazla), orta (7 ila 5 m arası) ve küçük kesitli (5 m'den az) panolara ayrılır. Tünel açma kalkanları genellikle metalden yapılır ve her türlü madencilik ve jeolojik koşulda kullanılabilir, ancak yumuşak topraklarda en etkilidirler. Daha iyi kontrol edilebilirlik için, tünel açma kalkanları, özellikle uzunluğun enine boyuta oranıyla karakterize edilen gerekli manevra kabiliyetine sahip olmalıdır.

Şekil 1 - Madencilik kompleksi Herrenknecht-10690

Tünel açma kalkanı ilk olarak Büyük Britanya'da M.I. tarafından kullanıldı. Thames Nehri'nin altında bir tünel inşaatı sırasında Brunel (1825). Onların yardımıyla Moskova, St. Petersburg, Kiev ve diğer şehirlerdeki metro tünellerinin çoğu inşa edildi.

Ortaya çıkan tünellerin çapı 1 ila 19 m arasında değişebilir.En büyük çap olan 19 m, şu anda İsviçre'deki Gotthard demiryolu tünelinin inşaatında kullanılan dört tünel kalkanında bulunuyor.

Küçük çaplı tüneller oluşturmak için yatay sondaj kullanılır - uzunluğu 2 km'ye kadar, çapı 1,2 m'ye kadar

MADEN KALKANLARININ UYGULANMASI

Mevcut tünel kalkanlarının çalışma gövdeleri yüze esas olarak presleme, kesme veya kombine yöntemle etki eder. Girinti yöntemi gevşek (kumlu) ve yumuşak plastik kohezyonlu (killi ve siltli) topraklarda etkilidir.

Girinti, bir bıçak halkası ve kesme şeritlerinden veya içinden kayşat veya briket formundaki toprağın tünel açma kalkanına girdiği pencereli bir diyaframdan oluşan kafa kısmı tarafından gerçekleştirilir. Gevşek topraklarda kazarken, dikey kaburgalarla birbirine bağlanan yatay ve eğimli raflar şeklinde kesme şeritleri yapılır. Yatay flanşlı orta kesitli tünel açma kalkanlarının kullanılması 1 doğrusal hattın maliyetini azaltır. m tünel ve ayda 400 lineer metreye kadar geçiş yapmanıza olanak sağlar. Alın kesme yöntemi stabil kohezyonlu topraklarda, özellikle yoğun kil ve şeyllerde etkilidir. Döner, planet ve freze çalışma gövdeleri esas olarak kesme için kullanılır. En yaygın olarak kullanılanlar, radyal kirişlere monte edilmiş kesicileri kullanarak kayayı dairesel yollar boyunca kesen döner organlardır. Kirişler arasındaki boşluk, Moskova ve Kiev'de yatay flanşlı ve politene erişimli orta kesitli bir tünel açma kalkanının içine kesilmiş kayayı yönlendirmek için kullanılıyor. Çalışan gövdenin ana mili bağımsız olarak yüzeye doğru 5-7 mm/dk hızla hareket eder.

Tabana erişimi iyileştirmek ve yüksek tork elde etmek için, bazı tünel açma makinelerinde rotor gövdesi, geniş çaplı dişli ve radyal kirişlere sahip silindirik bir gövde şeklinde yapılır. İngiltere'de, Kambriyen killerinde kazı yaparken, kesicilerle donatılmış altı dış radyal ve iç çaplı kirişle donatılmış, silindirik gövde (tambur) şeklinde döner çalışma gövdeli 4,27 ve 3,9 m çapında kalkanlar başarıyla kullanılmaktadır. Londra Metrosu'nun.

Döner eleman, yumuşak kırıklı şeyllerde 7,5-7,9 m çapında bir tünel açarken ABD makinelerinde başarıyla kullanılmıştır. Kambriyen killerinde Leningrad metrosunu kazarken, haç biçimli bir taşıyıcı üzerine yerleştirilmiş 6 diskten oluşan gezegensel çalışma gövdesine sahip, toprağı yakalayan 12 kovanın takıldığı halkaya sahip bir tünel kalkanı başarıyla kullanıldı. Bir taşıyıcı üzerine monte edilmiş 2 disk şeklinde 110 kW kapasiteli gezegen gövdeli başka bir kalkan, 300 kg / cm2'ye kadar basınç dayanımına sahip alternatif karbon killerinde ve kireçtaşlarında bir Moskova Metrosu tüneli kazarken kullanıldı. Tiflis metrosu, 450-630 kg/cm2 basınç dayanımına sahip kumtaşı ve çamurtaşlarından aynı kalkanla inşa ediliyor.

Yüzün seçici madenciliği için, tünel açma kalkanları, ana elemanı bir çubuğa monte edilmiş ve kesicilerle donatılmış bir kafa olan bir freze çalışma gövdesi ile donatılmıştır. 4,09 m çapındaki PShchM-4 tünel açma kalkanında kafa, farklı yönlerde dönen, 350 ve 600 mm çapında 2 adet kesici uç içerir. Tünel açma kalkanının destek halkasının önüne monte edilmiş bir diyaframa menteşeli bir şekilde monte edilmiş, çalışma kafalı bir çubuk, hidrolik krikolar kullanılarak hem dikey hem de yatay olarak hareket eder ve ayrıca kafa, çubuk gövdesine göre uzanır. Geliştirilen toprak aşağıya düşer ve tırmıklama pençelerinin yardımıyla blok finişer şaftının merkezi deliğinden geçen apron besleyiciye yüklenir.

Bir frezeleme takımıyla, bazen yüzün orta kısmının çalışan gövde tarafından ve çevresel kısmın tünel açma kalkanının bıçak halkası tarafından geliştirilmesiyle yüzü etkilemeye yönelik birleşik bir yöntem kullanılabilir. Saf haliyle, birleştirilmiş yöntem, 2,56 m çapında, 20 kW'lık bir motordan 10 rpm hızında dönen ve bir serbestlik derecesine sahip bir freze kafasıyla donatılmış bir tünel açma kalkanının içine gömülüdür. Kalkanın uzunlamasına ekseni.

Su azaltımına veya basınçlı hava kullanımına maruz kalan suya doymuş kumlarda yatay raflı tünel açma kalkanları kullanılır.

3 atm'yi aşan hidrostatik basınçta, önündeki boşluk hidrolik yük görevi gören suyla doldurulmuş, diyaframlı sızdırmaz tünel kalkanları kullanılabilir.

Yüzeyden hamur halindeki toprağın seçimi hidrolik elevatörler veya tarama üniteleri ile gerçekleştirilir.

Yüzün geliştirilmesi, örneğin bir ağızlıktan beslenen bir hidrolik jet kullanılarak veya bir çalışma gövdesi kullanılarak gerçekleştirilebilir. kesici dişli bir zincirle donatılmış tek kirişli bir çubuk şeklinde. Kalkanın özel bir özelliği, monolitik preslenmiş betondan destek oluşturulmasıdır. Aşamalı olarak hareket eden tünel açma kalkanlarına ek olarak, dönen kalkanlar da bilinmektedir.

Tünel açma kalkanları son zamanlarda açık tünelcilikte kullanılmaya başlandı. Özellikle, Moskova Metrosu'nun Frunzensky yarıçapındaki çift hatlı bir tüneli killi topraklarda kazarken, 9,02 m genişliğinde, 8,2 m yüksekliğinde ve 13,8 m uzunluğunda açık bir kalkan kullanıldı. Kalkanın baş kısmı iki yan dikey duvar ve kırık hatlı bir ön duvardan oluşur.

Baş kısmından 7,3 m derinliğe kadar toprak seçimi, 1,4 m3 kapasiteli bekolu ve kovalı ekskavatör kullanılarak, kuyruk kısmında ise kapalı astar bölümlerinin montajı gerçekleştirildi. portal vinç.

Tüm mekanize tünel açma kalkanları uzmanlaşmıştır ve her biri belirli madencilik ve jeolojik koşullarda en etkili kullanım için oldukça dar bir alana sahiptir.

Aynı zamanda, çok çeşitli yumuşak topraklarda (gevşek kumludan yoğun killi topraklara kadar) yüzeye hızla değişen bir darbe yöntemiyle sürüş için evrensel mekanize tünel açma kalkanları oluşturmak ve yüzeyin stabilitesini sağlamak gerekir. Toprağın doğal durma açısı 90 ila 40° arasında değişir, kalkanın zemine yerleştirilmesi için minimum kuvvet ve yüze serbest erişim.

MADEN KALKANI (a. tünel açma kalkanı; n. Vortriebsschield; f. bouclier d'avancement; i. escudo), tünel açma döngüsünün ana işlemlerinin gerçekleştirildiği koruma altında geçici bir hareketli metal alt delik desteğidir. Tünel açma kalkanı ilk kez 1825 yılında Londra'da Thames Nehri'nin altında bir ulaşım tünelinin inşası sırasında kullanıldı. Tünel açma kalkanının en etkili kullanımı, zayıf dirençli suya doymuş kayalarda yapılan çalışmalardır.

Modern tünel açma kalkanları, kural olarak, dairesel (silindirik), daha az sıklıkla dikdörtgen, kemerli ve diğer kesit şekillerine sahiptir. Tünel açma kalkanının tasarımında kanat (ön), destek (ana) ve kuyruk kısımları bulunmaktadır. Bıçak kısmında kaya mayınlıdır; destekte - paneli hareket ettirmek için ekipman ve panel jakları bulunur. Kuyruk bölümünün koruması altında kazı için kalıcı destek inşa ediliyor. Tünel açma kalkanları, yüzeyde kaya kazıldıkça hareket eder; çoğu zaman, kalkanın destekleyici kısmının çevresi boyunca yer alan hidrolik krikolar ile önceden monte edilmiş kalıcı destekten uzağa doğru itilerek hareket eder. Tünel açma kalkanına aşağıdakiler monte edilebilir: bir yüz geliştirme mekanizması (çalışan gövde); kaya kütlesini daha sonra arabalara, bir konveyöre veya diğer maden içi (tünel) taşıma araçlarına yeniden yüklemek üzere bir maden içi yükleyiciye yüklemek için bir cihaz; kalıcı, genellikle blok (boru) desteği kurmak veya kalıbın arkasına beton karışımı sağlamak için bir mekanizma.

Yüzün çalışma yöntemine bağlı olarak tünel açma kalkanları mekanize ve mekanize olmayan olarak ikiye ayrılır. Mekanize olanlar, kayaları yok eden çeşitli çalışma gövdeleriyle donatılmış kalkanları içerir (Şek.), çoğunlukla çubuk, ekskavatör, gezegensel, hidromekanik tahribatlı, aktif yatay platformlar.

Özel tünel açma kalkanları da kullanılmaktadır. Özellikle zorlu madencilik ve jeolojik koşullarda maden çalışmalarının inşası için kapalı kafalı. Mekanize olmayan tünel açma kalkanlarının ayırt edici özelliği, herhangi bir özel kaya kesme cihazının bulunmamasıdır. Bu durumda yüzü geliştirmek için kaya matkabı, diğer el aletleri veya kaya kütlesine bastırılan bir kalkanın sivri ucu kullanılır.

Kesit boyutlarına göre 3 grup panel vardır: küçük - 10 m2'ye kadar, orta - 10-16 m2; büyük - 16 m2'den fazla. Tünel kalkanlarının bu göstergeye göre bölünmesi, çalışma amacına göre sınıflandırılmalarına bir ölçüde karşılık gelmektedir. Küçük paneller çoğunlukla kentsel kanalizasyonların (kollektör panelleri) yapımında kullanılır; orta - maden çalışmaları (kaya kalkanları) ve hidrolik mühendisliği amaçları için; büyük olanlar - demiryolu, karayolu tünelleri ve metroların inşası, madenlerin sermaye çalışmaları ve büyük hidrolik tüneller sırasında. Moskova Bölgesi kömür havzasındaki madenlerin inşaatı sırasında, zorlu hidrojeolojik koşullarda 20 km'lik ana sürüklenmeleri sürmek için tünel açma kalkanı kullanıldı (1987). Kural olarak su dolu kumlu ve killi örtü birikintilerinde tünel açma kalkanları yardımıyla inşa edilen kolektör tünellerinin uzunluğu yılda yaklaşık 70 km'dir. Kalkanlar, zorlu madencilik ve jeolojik koşullarda (yılda 10 km'ye kadar) nakliye, yürüyen merdiven ve istasyon tünellerinin bölümlerinin yapımında kullanılır. Küçük boyutlu kolektör tünellerinin ortalama inşaat hızı ayda 70-90 m olup, rekor hızlar ayda 700 m'yi aşmaktadır. Uzun mesafeli tünelleri sürmek için büyük tünel açma kalkanları için aynı göstergelerin karşılık gelen değerleri ayda 60-70 m'den ve ayda 1240 m'den (hazır tünel) fazladır (Leningrad Metrosu).

Ağır el emeği artık geçmişte kaldı. Günümüzde metro tünellerinin inşasında “delici kalkan” adı verilen tam otomatik, ağır hizmet tipi bir yapı kullanılmaktadır. Muhtemelen kayanın içinden bir yol açarak arkasında bitmiş bir tünel bırakan bir “çelik solucanına” benzetilebilir. Ağır el emeği artık geçmişte kaldı. Günümüzde metro tünellerinin inşasında “delici kalkan” adı verilen tam otomatik, ağır hizmet tipi bir yapı kullanılmaktadır. Muhtemelen kayanın içinden bir yol açarak arkasında bitmiş bir tünel bırakan bir “çelik solucanına” benzetilebilir.

Bu arada efsaneye göre, dünyanın ilk "maden kalkanı"nın mucidi İngiliz Mark Brunel, aslında sıradan bir gemi solucanının "işine" daha yakından baktıktan sonra böyle bir tasarımla ortaya çıktı. donanmada. Yumuşakçanın kafasının, solucanın ağaca deldiği pürüzlü kenarların yardımıyla sert bir kabukla kaplandığını ve arkasında geçidin duvarlarında pürüzsüz bir koruyucu kireç tabakası bıraktığını fark etti.

Tünel inşaatını büyük ölçüde basitleştiren bir makine fikri, 1817'de Rus İmparatoru Alexander I'in Brunel'den St. Petersburg'da Neva'nın altında bir tünel tasarlamasını istemesiyle şekillendi. Doğru, mühendis hiçbir zaman Rusya'da çalışmayı başaramadı - imparator sonunda amaçlanan yere bir köprü inşa etmeye karar verdi

Ancak Brunel'in ilk kalkanının patenti 1818'de alındı ​​ve onun yardımıyla 1825'te Thames nehrinin altında bir tünel inşaatı başladı.

İlk makinede toprak, her biri kendi hücresinde bulunan 36 madenci tarafından aynı anda seçiliyordu. Toprağı birkaç santimetre kazdıktan sonra kalkan hafifçe ileri doğru hareket ettirildi. Sürekli su sızıntısı göz önüne alındığında bu kolay bir iş değildi (nehir tabanı bu çift tünelin kemerlerinin yalnızca birkaç metre yukarısında bulunuyordu). Madendeki çok sayıda sel yedi işçinin hayatına mal oldu ve bir keresinde Brunel'in oğlu neredeyse ölüyordu. Üstelik bataklık gazı bir yeraltı inşaat sahasında birden fazla kez alevlendi. Ve yine de çalışma zaferle sonuçlandı. Muhteşem yapının açılışının ardından ilk gün tünelden 15 bin kişi geçti. O zamandan beri, Büyük Britanya haklı olarak kalkan tünellemenin öncüsü olarak kabul edildi ve kalkan yönteminin kendisi de özel literatürde "Londra" olarak adlandırıldı.

Ülkemizde tünel açma kalkanı ilk kez 1934 yılında Moskova metrosunun Teatralnaya Meydanı ile Lubyanka arasındaki ilk etabının zorlu bölümünü kazmak için metro inşaatında kullanıldı.

Ve Moskova metrosunun ikinci aşamasının inşası sırasında, güzergahlarda 42 kalkan aynı anda çalışıyordu - kullanılan ekipman hacmi açısından bir rekor. O zamandan beri başkentin metro tünellerinin %70'inden fazlası, yani tüm sığ istasyonlar bu teknoloji kullanılarak inşa edildi. Moskova inşaatçıları dünyada tünel açma kalkanlarını kullanarak eğimli tüneller inşa eden ilk kişilerdi.

Daha önce de belirtildiği gibi, ilk panellerde toprak işçiler tarafından bir matkap kullanılarak manuel olarak seçildi ve arabalar üzerinde önceden inşa edilmiş bir tünelden çıkarıldı. Kalkanı ileri hareket ettirmek için, tünel kaplamasının bitmiş kısmına dayanan ve makineyi ileri iten vidalı krikolar kullanıldı.

Tünellerin boyutu büyüdü ve "solucanın" tasarımı da gelişti: ön kısmında işçilerin iki (ve bazen daha fazla) katmandan aynı anda toprak geliştirmesine olanak tanıyan yatay platformlar ortaya çıktı. Ancak, büyük miktardaki el emeği ve sık sık yaşanan kazalar nedeniyle penetrasyon oranı arzu edilenin çok altında kaldı.

İşlem, büyük elemanlardan (başlangıçta dökme demir boru) prefabrik astarın kullanılmasıyla önemli ölçüde hızlandırıldı. Tünelleri oluşturan dev halkalar çeşitli unsurlardan bir araya getirilmeye başlandı

Tünel açma komplekslerinin "evriminde" bir sonraki aşama, "toprak yükü" olarak adlandırılan yapıların geliştirilmesiydi. Böyle bir kalkanı çalıştırırken, kaya ilk önce kapalı bir odaya beslenir ve buradan bir vidalı konveyör kullanılarak "kıyma" prensibi kullanılarak toprak çıkarılır.

Günümüzde tüneller en zor mühendislik ve jeolojik koşullarda inşa edilmekte ve modern kalkanlar, dengesiz olanlar da dahil olmak üzere çeşitli topraklarda tünel açmak için tasarlanmaktadır. Kompleksler iki döngüde çalışıyor: önce toprağı geliştiriyorlar, sonra astarı inşa ederek blokları yerleştiriyorlar. Bugün kalkanların ortalama delme hızı ayda 80-100 m, ortalama maliyeti ise 20 milyon euro.

Metronun yürüyen merdiven alanları için de eğimli tünellere ihtiyacı var. Mosmetrostroy'un talebi üzerine Kanadalı Lovat şirketi, yürüyen merdiven tünellerinin döşenmesi için dış çapı 11 m olan bir tünel açma kompleksi geliştirdi ve üretti. Başkentin metro inşaatçıları bu üniteyi kullanarak yürüyen merdivenler için kalkan tüneli yapan ilk kişiler oldu. Bu Maryina Roshcha istasyonunda oldu.

Bu arada, metro inşaatçılarının günlük yaşamı hiç de romantizmden yoksun değil: Dünyaca ünlü tünel açma kalkanları üreticisi LOVAT'ın kurucusu Richard Lovat, şirketi tarafından üretilen tüm komplekslerin kadın isimleri taşımasına karar verdiğinde yeraltı çalışmalarının hamisi St. Barbara'nın onuruna. Onun hafif eliyle kalkanlara kadın isimleri verilmesi geleneği doğdu. Bu nedenle “Claudia”, “Katyusha”, “Polina” ve “Olga” Moskova'da çalışıyor.

“Panel” kayıtları hakkında biraz: Dünyanın en büyük tünel açma kompleksi, bir ayda dört otoyol şeridi ve bir metro hattını barındıran iki kademeli 250-300 metre tünel döşeyebilen 19 metre çapında bir makinedir. . Böylesine devasa bir teknoloji mucizesinin maliyeti 60-100 milyon avrodur.

Yine de tünel açma sistemlerinin kullanımında liderlik Moskova'ya aittir. Başkentte Herrenknecht şirketinin 14,2 m çapındaki kalkanı, Serebryany Bor yakınlarındaki Zvenigorodsky Prospekt güzergahı boyunca Rusya'nın ilk kombine oto metro tünelinin kazısını başarıyla tamamladı. 2,5 kilometrelik parkurun 1,5 kilometresi kalkan yöntemiyle kapatıldı.

Bugün Moskova'nın yeraltı devasa bir şantiyeye dönüştü - 2015 yılına kadar metropolde 70 km'den fazla metro hattı inşa edilmesi planlanıyor. Yeni Moskova metrosu için tüneller, yüksek hız ve iş kalitesi sağlayan 20'den fazla devasa kompleks - "köstebek" - tarafından kazılıyor ve bu yeri doldurulamaz makinelerin ordusu, 2020 yılına kadar metro hatlarının uzunluğunun artması için yenilenecek. 1,5 kat - 451,2 km'ye kadar.

Materyal hazırlanırken canlı dergi blogcularının fotoğrafları kullanıldı: Alexander "Russos" Popov, Vadim Makhorov ve Nikolai "Stomaster".

Madencilik operasyonlarını mekanize etmenin ve kayanın çıkarılmasından kaplamanın inşasına kadar tüm madencilik döngüsü boyunca yüzeyi kaya çökmesinden korumanın ana yolu kalkanlardır. Tünel açma kalkanı, yüze yakın yatay olarak uzanan içi boş bir çelik silindir şeklinde hareketli bir çelik destektir. Kalkanın şekli, inşa edilen astarın şeklini takip eder.

Kalkanın ana parçaları (Şekil 45), bıçak halkası 2 ve destek halkası 1'dir (bazı tasarımlarda tek bir bıçak destek halkası takılıdır) ve içine prefabrik astarın monte edildiği kabuk 9'dur. Bıçak halkasının önünde bulunan kayayı kazdıktan sonra, tünel kaplamasının son halkasına dayanan kalkan hidrolik silindirleri (10) yardımıyla kalkan, kayadan arındırılmış boşluğa doğru ileri doğru hareket ettirilir. Bundan sonra hidrolik silindir çubukları çıkarılır ve koruma kabuğuna başka bir astar halkası monte edilir. Yüzey kayası, kuyu içi hidrolik silindirler (7) tarafından bastırılan tahtalardan yapılmış kalkanlarla sabitlenir.

Destek ve bıçak halkaları içinde, kalkanın iç alanı, yatay bölmeler (5) ile katmanlara ve dikey bölmeler (3) ile hücrelere bölünmüştür. Yatay bölmeler, hareketi özel platform hidrolik silindirleri ile sağlanan geri çekilebilir platformlara (4) sahiptir. (Önceki yayın yıllarının teknik literatüründe, kalkan, kuyu içi ve platform hidrolik silindirlerine hidrolik krikolar veya hidrolik krikolar adı verilmektedir.)

Kalkanın destek ve bıçak halkaları, astar halkası monte edilirken borular gibi cıvatalarla bağlanan çelik parça elemanlarından monte edilir. Kalkan kabuğu, silindirik bir yüzey boyunca kavisli çelik saclardan monte edilir. Levhalar havşa başlı cıvatalar kullanılarak birbirine ve destek halkasına bağlanır.

Tünel açma kalkanları aşağıdaki ana özelliklere göre bölünmüştür:

kazının kesit alanına göre - küçük çaplı (3200 mm'ye kadar), orta çaplı (5200 mm'ye kadar) ve büyük çaplı (5200 mm'den fazla) paneller halinde;

ana üretim süreçlerinin mekanizasyon derecesine göre - kısmen mekanize ve mekanize kalkanlar. Birinci tip kalkanlarda, yüz madenciliği elle veya patlatma yoluyla gerçekleştirilir ve kayaların yüklenmesi ve taşınması, astarın inşası ve kalkanın hareketi mekanize edilir; ikinci tip kalkanlarda tüm ana işlemler mekanize edilmiştir;

Uygulama alanına göre kalkanlar, su basmış topraklarda kazı yapmak, doğal neme sahip gevşek ve dengesiz topraklarda kazı yapmak, mukavemet katsayısı 0,5 ila 5 arasında olan topraklarda kazı yapmak ve topraklarda kazı yapmak üzere ikiye ayrılır. Güç katsayısı 5'ten fazla olan.

Pirinç. 45. Kısmen mekanize tünel açma kalkanı:
1 - destek halkası; 2 - bıçak halkası; 3 - dikey bölme; 4 - geri çekilebilir platform; 5 - yatay bölme; 6 - hidrolik sistem; 7 - kuyu içi hidrolik silindir; 8 - kaplama; 9 - kalkan kabuğu; 10 - kalkan hidrolik silindiri; 11 - destek topuğu

Pirinç. 46. ​​Mekanize tünel açma kompleksi

Tünel açma kalkanları, geliştirilmiş toprağı bir konveyöre (konveyör) veya doğrudan arabalara yüklemek için mekanizmalarla donatılmıştır. Kısmen mekanize panellerde, toprağın arabalara yüklenmesi bir yükleme makinesi kullanılarak, küçük çaplı panellerde manuel olarak gerçekleştirilir. Mekanize kalkanlarda yükleme elemanları farklı tasarımlara sahiptir.

Modern panel kompleksleri, ön yüzün geliştirilmesi ve sabitlenmesi, kompleksin dışındaki toprağın yüklenmesi ve çıkarılması, tünel kaplamalarının inşası, kaplama alanına çözelti enjeksiyonu vb. süreçlerin uygulanmasını sağlar.

Tünel açma işinin tam mekanizasyonunun sağlandığı komplekslere mekanize kompleksler denir (Şekil 46).Bu tür komplekslerde, kalkan (2) kayayı geliştirmek ve yüklemek için bir çalışma gövdesine / ve kayayı kalkanın ötesine boşaltmak için bir konveyöre (3) sahiptir. Kalkanın ardından, onunla birlikte bir astar istifleyici (4), bir tünel konveyörü (5) ve diğer teknolojik ekipmanlar monte edilir. Dengesiz kayalarda kazı yaparken, kalkanın çalışan gövdesi (yönetici) kayanın gelişimi ile birlikte, yüzün yüzünün çökmeye karşı korunmasını sağlar.

Çalışma prensibine göre üç grup çalışma organı ayırt edilir:

toprağın gelişimi tüm yüz alanı boyunca aynı anda meydana gelirse (örneğin, döner tip bir çalışma gövdesi) sürekli eylem;

yüzeyin ayrı bölümlerinde ayrı zaman dilimlerinde toprak gelişimi meydana gelirse (örneğin, ekskavatör tipi bir çalışma gövdesi) döngüsel eylem;

iki tür çalışma gövdesinden en az birinin birleştirildiği birleşik eylemler (örneğin, yatay kesme platformlu bir ekskavatör türü).

Döner çalışma gövdeleri, toprak çıkışı için yuvalara sahip düz veya vidalı bir ön plakaya (Şekil 47, a) veya kiriş tipine (Şekil 47.6) sahip olabilir. Bu organlar, kayaların sağlamlığına bağlı olarak plaka veya çubuk kesiciler, kesiciler ve diğer aletlerle donatılmıştır. Dönerken kesici alet toprağı keser ve onu yok eder.

Kalkan, kayanın sertliğine bağlı olarak değiştirilebilir çalışma parçalarıyla donatılabilir: kumlu tınlı, tınlı ve kilde çalışmak için bir ekskavatör çalışma aleti (Şekil 47, c); sert kil, kireçtaşı ve kumtaşında çalışmak için kesme taçlı bom yürütme gövdesi (Şek. 47, d).

Çalışma gövdesinin yatay bölme bölmeleri (platformlar) kum ve hacimli topraklarda çalışmanıza olanak sağlar. Yatay bölmelerde, yüzeye yerleştirildiklerinde, doğal durma açısında toprak kaymaları oluşur ve bu da yüzün stabilitesini sağlar (yani geçici destek işlevlerini yerine getirir).

Mekanize komplekslerin yardımıyla geleneksel prefabrik kaplamaların yanı sıra monolitik olarak preslenmiş ve kayaya preslenmiş prefabrik kaplamalar da inşa edilmektedir. Monolitik preslenmiş astarlar, kalkan yüze yerleştirildiğinde beton karışımının kalkan hidrolik silindirlerinin çabaları ile sıkıştırılmasıyla oluşur. Bir sonraki kalıp bölümünü kalkanın arka kısmına monte ettikten ve beton karışımını arkasına pompaladıktan sonra, kalkan ileri doğru hareket ettirilirken, hidrolik silindirlerin basıncı altında kalıptaki karışım sıkıştırılır ve bitmiş beton kaplama doğrudan arkasında kalır. Kalkan. Çevreleyen kaya kütlesine bastırılan dairesel şekilli prefabrik betonarme kaplamaların özelliği, kurulumdan hemen sonra astar halkalarının kazı konturuna bastırılması ve astarın hemen çalışmaya başlaması, kaya basıncının gelişmesini önlemesidir ve dünya yüzeyinin çökmesi.

Pirinç. 47. Mekanize tünel kalkanlarının çalışma gövdelerinin şemaları:
vida ön paneline sahip a-rotor; b - döner ışın tipi; c - ekskavatör tipi; g - freze tipi

Pirinç. 48. Yol Başlığı 4PP-2

Delme işlemi sırasında kalkanlar eğilir (bir eksen etrafında döner). Kalkanlarda yuvarlanmayı önlemek için, destek (bıçak desteği) halkasının bölümlerindeki özel yuvalara takılan ve hidrolik silindirler kullanılarak kalkan gövdesinden dışarı itilen kanatçıklar (metal plakalar) kullanılır. Tünel güzergahının kavisli bölümlerine kalkan takılmasını mümkün kılmak için kazı kesitinin tek taraflı genişletilmesi gerekmektedir. Bu amaçla, ekranın çalışma kısmına geri çekilebilir bir fotokopi makinesi-kesici (fotokopi makinesi-kesici) yerleştirilmiştir. Kopya kesici, panel operatörü tarafından hidrolik bir mekanizma kullanılarak işyerinden kontrol edilir.

Kalkanın plan ve profildeki konumunun belirlenmesi ve kontrol edilmesi amacıyla lazer cihazları kullanılmaktadır. Cihaz, lazer ışını tünel eksenine paralel olacak şekilde ve kemerin 1-1,2 m altında olacak şekilde kaplamaya tutturulur.Işıya planda istenilen yönü vermek ve ışının stabilitesini kontrol etmek için, en az iki çekül kullanılır ve profilde en az iki yatay iplik kullanılır (naylon olta kullanın). Kalkan lazer cihazından uzaklaştıkça her 100-150 m'de bir yeni çekül hatları ve ipler sabitlenir.

İnşaat boşluğunu kapatmak ve halkalara doğru geometrik şekli vermek için kalkanlara pnömatik bir torus cihazı yerleştirilmiştir.

Yol başlığı (Şekil 48), tırtıl paletli (3) kendinden tahrikli bir makinedir. Biçerdöverlerin çalışma parçaları, kesme konik taçları (1) olan teleskopik bomlardır (2). Geliştirilmiş kayanın, tırmık tipi eşleştirilmiş pençeler (4) kullanılarak yüklenmesi, aşağıdakilerle birleştirilir: çalışan vücudun çalışması. Biçerdöver gerektiğinde hareketli bir makinedir, kendi gücüyle sökülmeden alından çıkarılabilir (bu, kalkanların tünel açması için imkansızdır). Tünel açma kalkanlarından farklı olarak, maden çalışmalarında farklı şekil ve kesit boyutlarında biçerdöverler kullanılabilir. Ancak yol başlıklarında mobil desteğin bulunmaması, bunların yalnızca sabit yüzlerde kullanılmasına olanak tanır.