Прохідницький щит

Для терміну "Щит" см. інші значення.
Прохідницький щит, який використовували при спорудженні лінії Xinyi Тайбейського метрополітену в Тайвані.

Прохідницький щит - рухома збірна металева конструкція, що забезпечує безпечне проведення гірничої виробки і спорудження в ній постійного кріплення (обробки). Прохідницький щит застосовується при спорудженні тунелів різного призначення, при розробці родовищ корисних копалин підземним способом. Прохідницький щит є елементом конструкції деяких видів тунелепрохідних комплексів (ТПК).

Вперше прохідницький щит був застосований в Великобританії Марком Брюнелем при спорудженні тунелю під річкою Темзою ( 1825). З їх допомогою споруджено більшість тунелів метрополітенів в Москві, Петербурзі, Єкатеринбурзі, Києві, Харкові [1] та інших містах.

Діаметр одержуваних тунелів може варіюватися від 1 до 19 метрів. Найбільший діаметр, 19 м [2], у чотирьох прохідницьких щитів, використовуваних на будівництві залізничного Готардського тунелю в Швейцарії.

Для створення тунелів малого діаметра застосовується горизонтальне буріння - довжина до 2 км, діаметр до 1,2 м.


1. Застосування прохідницьких щитів

  • при спорудженні тунелів різного призначення
  • при розробці родовищ корисних копалин підземним способом

2. Робочі інструменти прохідницьких щитів

  • ножове кільце
  • опорне кільце
  • щитові домкрати
  • забійні домкрати
  • платформні домкрати
  • труби
  • пускорегулююча апаратура
  • горизонтальні і вертикальні перегородки

3. Види щитів

3.1. Немеханізовані щити

  • Немеханізований щит - щит, використовуваний лише для захисту забою від обвалення, поки робочий вручну або за допомогою відбійного молотка виробляє з нього виїмку грунту.
  • Немеханізований щит з кесоном - щит, який застосовується для проходки у водонасичених грунтах, коли забій ззаду щита перегороджується перебиранням, а в утворилося простір за допомогою компресора накачується повітря (до тиску в 2-5 атм), що "віджимає" грунтові води вглиб порід і захищає забій від їх надходження. Спосіб досить ефективний з інженерної точки зору, але надзвичайно шкідливий для здоров'я робітників, оскільки викликає кесонну хвороба.

3.2. Механізовані щити

Різець механізованого щита
  • Механізований щит - щит (вірніше, вже комплекс), на якому майже виключений ручна праця, і практично всі операції виконуються оператором з пульта керування. Розробка грунту виробляється за рахунок обертового на осі щита сталевого ротора з різцями, після чого грунт подається на конвеєр, а з нього - на вагонетки. У СРСР цей тип щитів був вперше застосований в 1949.
  • Механізований щит з кесоном - механізований щит із застосуванням кессонірованія вибою.
  • Механізований щит з грунтопрігрузом - механізований щит, в якому розроблений грунт спочатку подається в герметичну камеру грунтопрігруза (у якій тиск дорівнює тиску в забої), а з неї віддаляється шнековим конвеєром. Цей вид щитів застосовується в ситуаціях, коли не можна допустити найменшої просадки верхніх шарів грунту, а спеціальні методи проходки тунелів в нестійких водонасичених грунтах (заморожування, водозниження) не виправдовують себе.
  • Механізований щит з гідропрігрузом - механізований щит, в якому розроблений грунт спочатку подається в камеру гідропрігруза, в яку, у свою чергу, під тиском (до декількох десятків атм) подається бентонітовий розчин. Змішуючись з ним, подрібнений розроблений грунт відводиться по трубопроводу на поверхню, де в сепараторі відділяється від бентоніту, який повертається назад у камеру гідропрігруза. Це вельми дорогий, але найбільш сучасний вид щитів, який щодо відсутності осідань верхніх шарів грунту ще більш досконалий, ніж щит з грунтопрігрузом.

4. Виробники

До найбільшим світовим виробникам механізованих щитів належать такі компанії:

5. Цікаві факти

Існує легенда, що винахіднику прохідницького щита Марку Брюнелю прийшла в голову ідея цього пристрою, коли він спостерігав, як корабельний черв'як прокладає дорогу у твердій дубової тріски. Брюнель зауважив, що тільки лише голова маленького молюска покрита жорсткою раковиною. За допомогою її зазублених країв черв'як свердлив дерево. Заглиблюючись, він залишав на стінках ходу гладкий захисний шар вапна.

Примітки