CC BY
37
© Б.И. Федунец, Ф.А. Бойко, 2006
УДК 69.035.4
Б.И. Федунец, Ф.А. Бойко
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ТРАНСПОРТИРОВКИ РАЗРАБОТАННОЙ ПОРОДЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПЕРЕГОННЫХ ТОННЕЛЕЙ ЩИТОВЫМ СПОСОБОМ
щ ш ри освоении подземного про-
Л.Л. странства в Москве и других крупных городах России, потребность в строительстве перегонных тоннелей метрополитенов возрастает ежегодно и достигает в настоящее время более 150 км в год. Наглядным примером этому может служить принятое правительством Москвы решение о строительстве Митинско-Строгинской линии метрополитена, где суммарная длина перегонных тоннелей составляет 34 км в одну нитку.
В 2007 году будут введены в эксплуатацию перегон « Парк Победы» -«Крылатское» и перегон «Крылатское» -«Строгино» общей длиной 17,1 км в две нитки.
В связи с большим объемом работ по проходке перегонных тоннелей на этой линии, и, учитывая что скорость строительства перегонных тоннелей с применением существующего отечественного оборудования составляет всего 60-80 метров в месяц, принято вынужденное решение о применении на проходке перегонных тоннелей на этой линии современных высокопроизводительных щитовых тоннелепроходческих механизированных комплексов (ТПМК) фирм «Херренкнехт» Германии и канадской - «Ловат».
Щитовой комплекс общей длиной 65 м состоит из ножевой, опорной и хвостовой частей. Конструкция рабочего органа предусматривает два режима работы: со свободным выпуском грунта и с пригрузом. Данным ТПМК при проходке сервисного тоннеля в Серебряном Бору достигнута средняя производительность 80 пог. м тоннеля в неделю или 11,5 м в сутки.
Обделка тоннеля - железобетонные блоки - 7 блоков в кольце шириной 1,2 м. Вес блока - 2,7 т.
Полный цикл ТПМК «Херренкнехт» составляет 2 часа 55 минут.
За цикл ТПМК разрабатывает 31 м3 породы или в разрыхленном состоянии 40,3 м3 породы или 55,8 т.
В связи с тем, что в отечественной практике сооружения перегонных тоннелей основными факторами, снижающими скорости проходки тоннелей являются: погрузка разработанной породы в вагонетки, транспорт вагонеток к порталу и их разгрузка,- нами рассмотрены эти операции в варианте рельсового транспорта породы и конвейерного, в результате чего, по нашему мнению, сделаны предложения по значительному улучшению технологии ведения этих работ.
За основу расчётных показателей приняты достигнутые показатели ТПМК «Херренкнехт» - 40,3 м3 за цикл 2 часа 55 минут.
Транспортировка разработанной породы рельсовым транспортом.
1. Существующая технология строительства перегонных тоннелей ТПМК «Херренкнехт» предусматривает доставку обделки, оборудования и материалов аккумуляторным электровозом по одному рельсовому пути с шириной колеи 900 мм.
Для транспортировки породы по нашему предложению необходима укладка второго пути с шириной колеи 900 мм.
2. Многочисленные примеры
строительства перегонных тоннелей показывают, что для транспорта разработанной породы применяются, как правило, вагонетки 1,5 м3, что приводит к неоправданному их количеству. К примеру, необходимый по нашим расчётам объем разработанного грунта ТПМК «Херренкнехт» за один цикл 40,3 м3 может быть перевезен на 27 вагонетках. Естественно, что в призабойной зоне, куда потребуются привозить обделку, наращивать вентиляционные трубы, привозить тампонажный раствор, наращивать рельсовые пути и проводить другие технологически необходимые работы, вынуждены выполнять сцепки и расцепки вагонеток, вручную перегон их с одного пути на другой, оставляя свободный путь для ведения указанных работ.
Для перевозки грунта на 27 вагонетках необходимо, как минимум, задействовать 3-4 электровоза, которые должны маневрировать на специальных разъездах.
У порталов необходимо применять специальные опрокидыватели, которые обычно располагают на разгрузочных
эстакадах над бункерами. Здесь 27 вагонеток поштучно отцепляют, разгружают, затем сцепляют и формируют в составы под погрузку. На этих работах бывает задействована целая бригада рабочих.
Нами предлагается загрузку породы производить в вагонетки-контей-неры ёмкостью 3,3 м3 по типу вагонеток ВШ-8. Это позволит перевезти разработанную породу на 40,3 : 3,3 = 12 вагонетках-контейнерах или по 6 вагонеток-контейнеров на 2 состава.
Для транспортировки составов рекомендуем применять типовой аккумуляторный электровоз АРВ-7.
Наличие контейнерной части на вагонетках-контейнерах упростит разгрузочные работы за порталами тоннелей и не потребует работ по формированию составов.
3. Для погрузки породы за ТПМК предлагается применить телескопический конвейер, длина которого определяется длиной состава из 6 вагонеток-контейнеров: 6 х 3,4 = =20,4 м и длиной электровоза - 4,55 м, т.е. общая длина состава будет 20,4 + 4,55 = 25 м. С учётом резерва транспортных средств, длина телескопического конвейера будет составлять максимально 30 м.
Использование телескопического конвейера позволит одновременно загружать два состава из вагонеток-контейнеров, оставляя свободный второй путь для выполнения всех необходимых работ по доставке обделки, наращиванию вентиляционной трубы, завозу тампонажного раствора, наращивания рельсовых путей и др.
Есть все основания полагать, что разработанные и рекомендуемые нами к применению на практике технологические улучшения работы рельсового транспорта разработанной
Рис. 1
Рис. 2
породы в перегонных тоннелях, способны обеспечить производительность отечественных и зарубежных ТПМК.
Конвейерный транспорт разработанной породы
При конвейерном транспорте можно использовать «цепочкой» в перегонных тоннелях облегчённые конвейеры длиной до 30 метров, в сочетании с телескопическим конвейером в головной части за ТПМК.
Однако для транспортировки разработанного грунта на длинных перегонах этот вариант нецелесообразен.
По имеющимся данным из технической литературы (Ю.С. Пухов «Рудничный транспорт» М., НЕДРА, 1991 г., А.В. Евневич «Транспортные машины и комплексы» М., НЕДРА, 1975 г. и др.) более мощные конвейерные установки для шахтного строительства оборудованы приводными блоками, расположенными за пределами ленты конвейера. В состав приводного блока конвейера входят: приводная станция, приводной барабан, колодочный тормоз, вал и храповой останов.
Приводные блоки монтируется на жёсткой металлической раме, имеют длину до двух метров и вес более 500 кг, и эти параметры не позволяют применять конвейеры подобной конструкции в перегонном тоннеле без его уширения.
В зарубежной практике строительства тоннелей в Шотландии и Германии имеются примеры осуществления транспорта породы за щитом с исполь-
1. Картозия Б.А., Федунец Б.И., Щуплик М.Н. и др. Шахтное и подземное строительство. - М.: МГГУ, 2003. Тома 1-2.
2. Храпов В.Г., Демешко Е.А., Наумов С.Н. и др. Тоннели и метрополитены. - М.: Транспорт, 1989.
зованием облегчённых конвейеров, которые закрепляется к обделке тоннеля на специальных кронштейнах (рис. 1). Конвейеры могут транспортировать грунт на длину более 4 км с минимальным радиусом кривизны до 200 м. На криволинейных участках трассы и на длинных прямолинейных участках устанавливаются специальные бустерные установки - промежуточные приводы, которые уменьшают силу, воздействующую на ленту. При ширине ленты от 500 до 1200 мм конвейеры имеют производительность, в зависимости от скорости движения ленты, от 338 до 2306 тонн в час.
Рядом фирм предлагается использовать у порталов тоннелей вертикальные временные накопительные башни хранения разработанной породы (рис. 2).
Необходимо изучить используемые зарубежными фирмами компактные конвейеры, башни-накопители разработанной породы, проверить в работе и принять для массового применения на строительстве перегонных тоннелей.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Маковский Л.В. Городские подземные транспортные сооружения. М.,: Стройиздат, 1979.
— Коротко об авторах -------------------------------------
Федунец Борис Иванович - доктор технических наук, профессор, Бойко Филипп Анатольевич - инженер,
Московский государственный горный университет.
