Иллюстрация однощитовой ТБМ, на которой также показан вид изнутри с каменной стеной на заднем плане.
Иллюстрация однощитовой ТБМ, на которой также можно увидеть внутреннюю часть.

ТПМК с одинарным щитом

Быстрая проходка в изменяющихся горно-геологических условиях

Геология Скальные породы
от мягкой, хрупкой породы до твердого базальта
Диаметр
1,5–14м

ТПМК с одинарным щитом в действии

ТПМК с одинарным щитом идеально подходят для проходки через скальные и другие устойчивые, неводоносные породы. Благодаря методам сооружения тоннелей при помощи сегментной крепи или продавливания труб в скальных породах может быть достигнута высокая производительность проходки в сочетании с быстрым началом работ.

 

Мощное продвижение вперед

При проходке тоннеля с использованием ТПМК с одинарным щитом вращающийся рабочий орган, оснащенный шарошками, прижимается к груди забоя с давлением до 32 тонн на каждую шарошку. Из-за вращения шарошек отдельные куски – так называемая буровая крошка – откалываются от скальной породы. Водяные сопла могут охладить  рабочий инструмент и уменьшить образование пыли. В ковши, установленные на рабочем органе, поступает извлеченный материал. Благодаря силе тяжести по мере вращения рабочего органа материал перемещается в центр машины по встроенным желобам для грунта и затем падает через породоприемное кольцо на транспортер машины. В конце транспортера порода попадает на ленточный конвейер или в вагонетки и извлекается из тоннеля.

Принцип Функционирования

1
Ковши

Забирают разработанный материал и направляют его в породоприемное кольцо по желобам для грунта

2
Щит

Обеспечивает высокий уровень безопасности персонала и установки, в частности в хрупких горных породах

3
Цилиндры продавливания

Гидравлические цилиндры, расположенные по окружности, продвигают щит вперед от ранее смонтированного кольца обделки тоннеля

4
Заполнение заобделочного пространства

Кольцевой зазор между разработанным грунтом и внешней частью обделки тоннеля непрерывно заполняется раствором или мелким гравием

5
Транспортер машины

Перемещает извлеченный материал от центра рабочего органа к расположенным позади конвейерным системам

6
Эректор

Передвижной вакуумный манипулятор с дистанционным управлением для позиционирования сегментов во время монтажа кольца

7
Породоприемное кольцо

Доставленный ковшами разработанный материал попадает через воронкообразное породоприемное кольцо на ленточный конвейер

8
Рабочий орган

Шарошки для горных пород раскалывают породу на забое путем вращения и передачи высокого контактного давления

1
2
3
4
5
6
7
8

Забирают разработанный материал и направляют его в породоприемное кольцо по желобам для грунта

Обеспечивает высокий уровень безопасности персонала и установки, в частности в хрупких горных породах

Гидравлические цилиндры, расположенные по окружности, продвигают щит вперед от ранее смонтированного кольца обделки тоннеля

Кольцевой зазор между разработанным грунтом и внешней частью обделки тоннеля непрерывно заполняется раствором или мелким гравием

Перемещает извлеченный материал от центра рабочего органа к расположенным позади конвейерным системам

Передвижной вакуумный манипулятор с дистанционным управлением для позиционирования сегментов во время монтажа кольца

Доставленный ковшами разработанный материал попадает через воронкообразное породоприемное кольцо на ленточный конвейер

Шарошки для горных пород раскалывают породу на забое путем вращения и передачи высокого контактного давления

Точное управление, простота замены инструмента

ТПМК с одинарным щитом имеют диаметр выработки, превышающий размеры самого щита. Кроме того, ось выработки рабочего органа расположена немного выше, чем ось машины. Это увеличение диаметра выработки позволяет регулировать работу установки и защитить ее от застревания в скальном грунте. Гидравлические стабилизаторные пластины, встроенные в щит, распираются в стенки пройденного тоннеля. Это снижает вибрацию и стабилизирует машину в процессе проходки.

Для контроля установки используются либо неподвижно 
смонтированные приводы с артикуляционными цилиндрами управления, либо подвижные приводы с шарнирными подшипниками или домкратами и дополнительными цилиндрами продольного смещения. Это позволяет проводить проходку с очень малым радиусом. Для всех типов приводов рабочий орган может быть отодвинут назад для обеспечения прямого доступа к забою. Это значит, что изношенные в процессе работы шарошки могут быть легко заменены. Еще одна особенность ТПМК с одинарным щитом касается продавливания труб: рабочий орган может вращаться в обоих направлениях, что препятствует риску кручения машины.

Принцип действия

Шарошки разрабатывают забой путем сообщения высокого контактного давления

Ковши, желоба и породоприемное кольцо предназначены для эффективной доставки извлеченного материала на тоннельный ленточный конвейер

Гидроцилиндры на щите или рама продавливания в стартовой шахте толкают машину вперед

Сегментная крепь или продавливание труб

Быстрый и безопасный

Безопасность ТПМК с одинарным щитом в грунте обеспечивается при помощи сегментов или труб продавливания. Это сводит к минимуму зависимость тоннелирования и тоннельной обделки в неустойчивых грунтах или скальных грунтах с низкой прочностью. Установка постоянно защищена, дополнительные меры по закреплению скального грунта, как правило, не требуются, что позволяет избежать соответствующих задержек при проходке тоннеля. В ряде установок подготовка грунта существенно расширяет сферу применения. Тем самым водоприток можно сократить до контролируемого объема. Для этого в передней части забоя сквозь рабочий орган и щит выполняется бурение. Дренажные системы контролируемо откачивают поступающую воду.

С ноу-хау против износа

Проходка в твердых породах крепостью до 250 МПа в некоторых местах требует огромных усилий. Шарошки могут разрушить скальную породу только при передаче очень высокого давления в месте контакта. Если скальная крошка крупная, то это является доказательством быстрой и эффективной разработки породы с оптимальным давлением и низкой степенью износа шарошек. Если контактное давление слишком низкое, то порода плохо разрушается, а шарошки изнашиваются быстрее. При небольших диаметрах выработки и ограниченном пространстве для режущего инструмента, в частности, конструкция рабочего органа, крутящий момент и контактное давление следует задавать очень точно, принимая во внимание ожидаемую геологию. Оптимальное расположение шарошек на рабочем органе и приводов с высоким крутящим моментом и высоким контактным давлением являются наиболее важными факторами в обеспечении быстрой проходки тоннеля с максимально низким износом. Опираясь на примеры многочисленных проектов, компания Herrenknecht может использовать уникальный опыт и разрабатывать решения под конкретный проект.

Универсальная установка для скальных пород

Простая концепция в сочетании с широким спектром возможностей для применения делают ТПМК с одинарным щитом универсальной установкой для проходки тоннелей в твердых породах. Во многих случаях такие установки являются оптимальным решением для тоннелирования в условиях очень высокой крепости пород, как с использованием труб продавливания, так и с сегментной крепью. Кроме того, одинарные ТПМК могут успешно применяться в водонасыщенных горных массивах при предварительной стабилизации грунта. 

ОСТАЛИСЬ ВОПРОСЫ?

МЫ ГОТОВЫ ПОМОЧЬ!

Steffen Dubé Генеральный директор Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc., США
Герхард Гойссер Управляющий директор Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.

Ваше контактное лицо Свяжитесь с нами

Steffen Dubé Генеральный директор Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc., США
Герхард Гойссер Управляющий директор Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.