Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Строительство тоннелей и метрополитенов Минимаркер Погрузка и транспортировка грунта

Погрузка и транспортировка грунта

Страница 3 из 16
Содержание лекции:
Технология строительства тоннелей горным способом

Погрузка грунта

Погрузка взорванного или разработанного другим способом грунта является одной из наиболее трудоемких операций, составляющей до 40% всех трудозатрат проходческого цикла. Причем организация работ по погрузке и транспортировке грунта составляет единый производственный процесс. Выбор машин и оборудования для погрузки и транспортировки во многом определяется размерами тоннеля, зависит от планируемой скорости проходки и механических характеристик грунта.

В настоящее время погрузка грунта при строительстве тоннелей почти полностью механизирована и производится в основном высокопроизводительными погрузочными машинами.

Погрузочные машины, применяемые при сооружении тоннелей, подразделяются на ковшовые периодического действия (рис. 1.23, а, б) и с загребающими лапами непрерывного действия (рис. 1.23, в).

Ковшовые погрузочные машины периодического действия по способу передачи грунта подразделяются на машины, у которых грунт из ковша сразу же поступает в транспортные средства или в отвал (ППН-1С, ППН-2 и ППН-3), и машины, перегружающие сначала грунт из ковша на конвейер, а затем уже в транспортные средства или в отвал (ППН-4, ППН-4П, ППН-7).

Погрузочные ковшовые машины на рельсовом ходу (ППН-1С, ППН-2, ППН-3, ППН-4, ППН-4П и др.) имеют ограниченный фронт погрузки от 2,2 до 4,8 м, что является их недостатком. Так, при строительстве тоннелей пролетом (шириной) свыше 6 м, чтобы избежать ручной подкидки грунта к погрузочной машине, приходится устанавливать две параллельно работающие машины, что из-за тесноты в забое снижает их производительность. В связи с этим лучше использовать машины на гусеничном или пневмоколесном ходу, что увеличивает их маневренность и позволяет повысить производительность. Кроме того, цикличный периодический характер работы ковшовых машин обусловливает сравнительно низкий коэффициент их полезного действия (не более 10–15%).

Погрузочные машины

Рис. 1.23 – Погрузочные машины: а – погрузочная машина периодического действия на рельсовом ходу со ступенчатой погрузкой (1 ППН-5); б – погрузочная машина периодического действия на рельсовом ходу с прямой погрузкой (ППН-1С); в – погрузочная машина непрерывного действия на гусеничном ходу с нагребающими лопатами (ПНБ-ЗК)

Вышеперечисленных недостатков лишены погрузочные машины с загребающими лапами непрерывного действия. Такие машины имеют высокую производительность, так как требуют сравнительно малого времени на подготовительные операции и обладают хорошей маневренностью. В среднем производительность машин с загребающими лапами на 50–70% выше производительности ковшовых машин. Недостатками погрузочных машин с загребающими лапами являются большой расход электроэнергии, сложность конструкции, частая замена конвейера и деталей погрузочной головки, а также высокая стоимость.

Следует отметить, что у тоннельных комплексов (ТК-2, ТК-1С и др.) погрузочное устройство представляет собой парные загребающие лапы с центральным скребковым конвейером, позволяющим эффективно осуществлять непрерывную работу разрабатываемого грунта в призабойной части выработки с последующим использованием перспективного конвейерного транспорта, производительность которого в 2–4 раза превышает показатели рельсовой откатки.

При строительстве тоннелей сечением до 50 м2 для погрузки грунта целесообразно использовать погрузочные машины периодического (ППН-1С, ППН-2, ППН-3 и др.) и непрерывного (ПНБ-ЗК, ПНБ-ЗД, ПНБ-4) действия. В тоннелях небольшой длины (до 600 м) могут применяться погрузочно-доставочные машины (ПД-5, ПД-8, ПД-12). В тоннелях большого поперечного сечения (более 80 м2) для погрузки грунта могут быть применены полноповоротные одноковшовые экскаваторы на гусеничном ходу (рис. 1.24), приспособленные к условиям работы под землей (укороченная стрела Г-образной формы, меньшая длина корпуса машины).

Тоннельный экскаватор с укороченной стрелой

Рис. 1.24 – Тоннельный экскаватор с укороченной стрелой

Достоинством тоннельных экскаваторов является их высокая маневренность, позволяющая производить погрузку грунта сразу на два пути или в автосамосвалы, и большая производительность.

Для подборки в забое грунта, не убранного погрузочной машиной, а также в исключительных случаях (тесные, узкие выработки небольшого сечения), когда применение погрузочных машин нецелесообразно, возможно использование ручной погрузки. В этом случае ширина фронта погрузочных работ на одного рабочего принимается не менее 1 м. Ввиду того, что ручная погрузка предусматривает погрузку грунта в вагонетки на высоту до 1,2–1,3 м, для уменьшения трудоемкости работ целесообразно применять ленточные транспортеры-перегружатели.

Транспортировка грунта

Транспортировка грунта, доставка вспомогательных материалов, оборудования и людей в пределах сооружаемого тоннеля до шахтного ствола или портала, а также перемещение грунта до места отвала на поверхности осуществляются тоннельным транспортом, который подразделяется на транспорт периодического и непрерывного действия.

Наибольшее распространение в тоннелестроении получил рельсовый транспорт периодического действия. В этом случае транспортировка грунта и материалов осуществляется в вагонетках по рельсовому временному пути узкой колеи с помощью электровозной или канатной откатки по наклонным выработкам, а также вручную. Причем перемещение вагонеток вручную допускается только на расстояние до 100 м со скоростью не более 4 км/ч.

Электровозная откатка является основным видом транспорта, применяемого при строительстве протяженных тоннелей. Рельсовый путь состоит из рельсов, шпал и скреплений. Для устройства рельсового пути при электрической тяге следует в основном использовать рельсы типа Р24. Ширина колеи на прямой определяется видом подвижного состава и равняется 600, 750 или 900 мм.

В горизонтальных выработках рекомендуется укладывать два узкоколейных пути с устройством через 200–300 м односторонних или перекрестных стрелочных переводов или съездов.

Замена отдельных вагонеток у забоя производится с помощью различных маневровых устройств: передвижных плит-разминовок, платформ и перестановщиков вагонеток (рис. 1.25). Наращивание пути в призабойном участке выполняется специальными выдвижными звеньями из рельсов на длину заходки.

Схемы маневровых устройств у забоя

Рис. 1.25 – Схемы маневровых устройств у забоя: а – одиночный съезд на плите; б – перекрестный съезд на плите; в – перестановка вагонеток с помощью пневматического перестановщика

Для перевозки грунта используются вагонетки различной емкости, но не менее 1,5 м3. В настоящее время в тоннелестроении наблюдается тенденция к использованию вагонеток большой грузоподъемности (типа ВПК), которые объединяются в бункер-поезда. Опрокидные и саморазгружающиеся вагонетки разгружаются в отвал без специальных опрокидывающих устройств за счет наклона кузова на 30–40°, а разгрузка глухих неопрокидных вагонеток производится на поверхности в круговых опрокидывателях (рис. 1.26) в виде цилиндрических барабанов, вращающихся вокруг продольной оси. В таких опрокидывателях вагонетки автоматически закрепляются, после чего барабан поворачивается на 360° (полный оборот), и грунт высыпается в приемный бункер.

Круговые опрокидывающие устройства для вагонеток

Рис. 1.26 – Круговые опрокидывающие устройства для вагонеток

Сухая цементно-песчаная смесь доставляется в тоннель в контейнерах или в вагонетках, а длинномерные материалы (лес, трубы и др.) в специальных тележках с приваренными к раме стойками. При уклонах, не превышающих 300/00, грунт и материалы транспортируют в основном электрической тягой. Наибольшее распространение в тоннелестроении получили электровозы постоянного тока, которые по способу и источнику питания подразделяются на контактные и аккумуляторные. Контактные электровозы используют электроэнергию, поступающую через тяговую сеть, включающую контактный провод и рельсовый путь. Электроэнергия для аккумуляторных электровозов поступает от аккумуляторной батареи, которая устанавливается непосредственно на электровозе.

Основное преимущество контактных электровозов перед аккумуляторными заключается в более высоких и стабильных (постоянных в течение всей смены) тяговых параметрах (мощность двигателей, скорость и др.), простоте и надежности конструкции. Недостатком контактных электровозов является необходимость навески оголенного контактного провода, что требует дополнительной высоты выработки и создает угрозу поражения током, а также возможность искрообразования (недопустимо в выработках, опасных по газу и пыли). По Правилам техники безопасности высота подвески контактного провода во всех подземных выработках должна быть не менее 2,2 м от головки рельса, причем каждый путь должен иметь свой провод. Подвеска контактного провода в тоннелях устраивается эластичной, на оттяжках.

Недостатком аккумуляторных электровозов является их большая масса, громоздкость и необходимость в зарядной станции, где производится смена батарей для зарядки через 3–4 ч.

При откатке электровозы располагаются в голове состава. Скорость движения электровоза на горизонтальных выработках не должна превышать 10 км/ч, а на кривых – 5 км/ч. Максимально возможный при электровозной откатке вес состава определяется расчетом с учетом сцепного веса данного электровоза, условий торможения поезда, уклона, состояния пути и других данных.

Для перемещения составов из вагонеток на расстояние до 100 м допускается применять лебедки, толкатели и др.

В настоящее время в практике тоннелестроения широкое распространение получил безрельсовый (автомобильный) транспорт с использованием автосамосвалов большой грузоподъемности в сочетании с погрузкой грунта экскаваторами на гусеничном ходу. Применение автосамосвалов обеспечивает высокую производительность погрузки грунта, простую организацию работ, хорошую маневренность транспорта, преодоление значительных уклонов.

Основной недостаток автомобильного транспорта заключается в загрязнении воздуха в тоннеле выхлопными газами, что требует усиленной вентиляции, а также использование специальных каталитических воздухоочистителей, устанавливаемых на автосамосвалах. Для обеспечения двухстороннего движения автосамосвалов по тоннелю его ширина должна быть не менее 6 м. При меньшем пролете выработки для изменения направления движения транспорта необходимо устанавливать поворотные стальные платформы, передвигаемые по мере проходки забоя. Возможно также использование автосамосвалов грузоподъемностью 6–15 т, которые позволяют изменить направление движения без необходимости их разворота у забоя.

В ряде случаев целесообразно применение автопоездов, состоящих из одного автомобиля с прицепом, подаваемого в тоннель задним ходом, или из двух автомобилей с двумя прицепами, располагаемыми между ними. Подача и выезд автомобилей из забоя тоннеля в этом случае осуществляются передним ходом одного из автомобилей.

Транспортные средства выбирают в зависимости от производительности проходческого комплекса, размеров и уклона выработки, длины откатки и принятой технологии работ. При этом следует учитывать, что безрельсовый транспорт в однопутных тоннелях экономически целесообразен при откатке грунта на расстояние до 1,5–2,0 км. Обычно применение автомобильного транспорта рекомендуется при сооружении тоннелей, когда отсутствуют вспомогательная сквозная штольня или промежуточные стволы, а также на припортальных участках (при наличии вспомогательной штольни до первой транспортной сбойки).

Весьма перспективным видом непрерывного тоннельного транспорта являются конвейеры. Производительность конвейерного транспорта, как показывает опыт горнодобывающей промышленности, в 2–4 раза превышает производительность рельсового транспорта и достигает 60–80 м3/ч. Наибольшее распространение для выдачи груза из забоя получили ленточные и скребковые конвейеры, которые отличаются высокой производительностью, занимают сравнительно мало места и могут применяться даже в выработках небольшого сечения.

Главными частями ленточного конвейера являются резиновая лента шириной 0,5–1,0 м, рама с роликами, мотор с приводным устройством и натяжной механизм, состоящий из подвижного холостого барабана, через который перекидывается лента. Производительность транспортера зависит от ширины ленты и скорости ее движения, которая обычно составляет 0,5–2,0 м/с. Отечественной промышленностью выпускаются забойные телескопические конвейеры, удлиняющиеся вслед за продвижением забоя до 80 м (тип 1 ЛТП-80). Ленточные конвейеры применяются в выработках с углом наклона до 18°. Могут найти применение также передвижные ленточные конвейеры типов КЛП и КЛД, имеющие привод от мотор-барабана.

Скребковые конвейеры состоят из двух бесконечных цепей с прикрепленными к ним на одинаковых расстояниях друг от друга скребками и двух барабанов. Один из барабанов является ведущим и приводится в движение мотором. Скорость движения таких конвейеров составляет от 0,25 до 0,7 м/с. Скребковые конвейеры могут применяться в выработках с углом наклона до 25° там, где ленточные конвейеры работать не могут.

В настоящее время часто именно цикличный рельсовый транспорт является тем «узким» местом, которое ограничивает скорости проходки. При использовании конвейерного транспорта в метростроении появляется возможность обеспечить непрерывную транспортировку грунта от забоя до дневной поверхности. Особенно целесообразно использование конвейеров в сочетании с проходческими комбайнами, обеспечивающими непрерывную разработку и погрузку грунта. .Однако надо иметь в виду, что подача к забою необходимых материалов должна производиться другим видом транспорта.

В практике тоннелестроения для транспортировки грунта (в основном в наклонных выработках с уклоном более 300/00) применяется иногда канатная откатка. Сущность канатной откатки заключается в том, что вагонетки передвигаются при помощи канатов, закрепляемых на барабане лебедки, которая вместе с двигателем устанавливается неподвижно в специально сооружаемых выработках. Канатная откатка производится одно- или двухбарабанными лебедками двумя способами: концевым или бесконечным канатом. При концевом способе (рис. 1.27, а) состав, состоящий только из груженых или порожних вагонеток, оттаскивают головным канатом (4) от забоя или подтягивают хвостовым канатом (2) к забою со скоростью не более 15 м/с. Канаты поддерживаются роликами, закрепляемыми на шпалах или стойках рам. Такая схема применяется при длине откатки до 300 м и небольшой производительности. Недостатки такого способа: необходимость в специальных станциях отправления и приема, сложность обслуживания, громоздкость двигателей.

Схемы канатной откатки

Рис. 1.27 – Схемы канатной откатки: 1 – лебедка; 2 – хвостовой канат; 3 – натяжное устройство; 4 – головной канат

При откатке бесконечным канатом (рис. 1.27, б) происходит одновременное движение грузовых и порожних вагонеток со скоростью не более 1 м/с. Вагонетки специальными устройствами прицепляются к канату на расстояние не менее, 5 м друг от друга. Такая откатка возможна только в двухпутных выработках при длине до 450 м. Преимущество: производительность не зависит от длины откатки. Недостатки: большая трудоемкость, необходимость большого парка вагонеток и пониженная безопасность.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика