Способ прокладки туннеля в грунте или породе и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение касается способа и устройства для проходки туннеля в грунте. Сущность изобретения: в способе проходки туннеля посредством вращающегося или вращающегося и ударного бура отходы бурения удаляются через зазоры в изолирующем кожухе. Подсос продуктов бурения через зазоры, образующиеся при соединении внахлестку частей кожуха, осуществляется за счет подачи воздуха в отверстия в буре или держателей бура. 1 з.п. ф-лы, 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройству прокладки туннеля, оснащенному режущим инструментом в бурильной головке и к способу, посредством которого удаляются отходы прокладки из режущего инструмента внутри защитной трубы.

Уже известно устройство прокладки туннеля с одним режущим инструментом и прочим из патента США N 4122683, кл. Н 01 3/02. Рабочая буровая головка, которая вращается при срезании передней стенки туннеля, приведена в публикации. Вынутый материал подается в защитную трубу на сверлильной головке, а затем в задний конец устройства. Устройство обладает множеством опор, упирающихся в стенки туннеля, обеспечивая регулировку направления бурения посредством обеспечения опоры от стенок туннеля к защитной трубе и путем поворачивания инструмента или движущейся части инструментальной бабки в необходимом направлении, например, посредством поворотных цилиндров.

В патенте США N 2919121 описано устройство с одним инструментом прокладки туннеля, посредством которого вынутый материал подается во вращающуюся трубу. Снаружи этой трубы находится другая труба, фактически выступающая труба, охватывающая бурильную головку. Эта труба поддерживается колесами и расширяющимися кольцевыми сегментами по стенкам туннеля, а регулировка направления бурения осуществляется посредством этих колес и кольцевых сегментов.

Недостатком вышеприведенных решений является то, что вынутый материал может проникать к основанию туннеля во время работы из-за смещения крошкообразных компонентов в подводимых инструментах по отношению к защитной трубе. Остается открытым пространство между крошками и защитной трубой, в которой просто скапливается вынутый материал. Сложным является прохождение материала между защитной трубой и приводной трубой и практически невозможным при прокладке туннеля в ненарушенной породе. В этих случаях некоторое количество отходов прокладки всегда остается в туннеле, что представляет собой препятствие при установке бурильной головки. Затем нарушенные отходы прокладки скапливаются, в основном, в нижних частях туннеля и зажимают сами себя между защитной трубой и туннелем.

Способ и устройство в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают значительное преодоление упомянутых недостатков. С целью применения этого на практике способ и устройство отличаются описанием в прилагаемых пунктах формулы изобретения.

Основным преимуществом изобретения может считаться то, что бурильная головка может продавливать себя к внутренней поверхности туннеля, наверняка свободного от отходов, что делает возможным применение простой прямой переднеприводной бурильной головки без какого-либо управляющего оборудования. Кроме того, соединение внахлестку предотвращает поступление свободного грунта из верхней части туннеля к участку шейки ударного бура, где он сразу же может вызвать прерывание хода бурового долота. Преимущественным является то, что способ по настоящему изобретению применим для туннелей с небольшими диаметрами, предпочтительно для туннелей с диаметрами до 800 мм. Кроме того, преимущество настоящего изобретения увеличивается, т.к. особенно трудным является выполнение бурильных головок небольшого диаметра с управляющим оборудованием.

В дальнейшем изобретение описывается подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 бурильная головка с инструментом.

Фиг. 2 бурильное устройство, опирающееся на основание туннеля, аккуратно поддерживаемое направляющими стенками туннеля.

Инструмент 4 на фиг.1 включает в себя держатель 51 сверла с отверстиями 2, вдоль которых подаются отходы бурения посредством сжатого воздуха с переднего конца сверла к защитным трубам 3,7. Сжатый воздух входит в инструмент по шлангу 8 и по меньшей мере часть его подводится к переднему концу сверла для ствола отходов бурения. Между держателем сверла и его защитной трубой 3 находится соединение внахлестку для предотвращения поступления отходов бурения наружу от защитной трубы. Расположение и направление отверстий 2 делает возможным осуществление эжекторного эффекта в соединении внахлестку так, что даже отходы бурения, которые могут каким-либо образом проходить сверло, всасываются в защитную трубу. Кольцо 52, предусмотренное вместе с отверстиями, прикреплено к защитной трубе, но, с другой стороны, размещается также в канавке инструмента, обеспечивая, тем самым, соединение внахлестку при движении компонента сверла при работе.

Защитная труба включает в себя две части, одна из которых 7 прикреплена к другой 6 посредством болтов. Инструмент опирается на ролики 5,17, соприкасающиеся с защитными трубами. Гидравлический цилиндр 10, поршень 11 и поршневой шток 9 работают в качестве упорного подшипника. Вращающийся барабан 15 подачи обладает ребрами 14, которым передается вращение и которые подают отходы. Линия сжатого воздуха и гидравлических шлангов 19,20 к бурильной головке предусмотрены в задней части этих ребер. Сжатый воздух подается от вращающейся трубы посредством коллекторного кольца 12 к фиксированной трубе. Коллекторное кольцо прикреплено к защитной трубе посредством стоек 18.

Инструмент 25 на фиг.2 оснащен сверлом 21 и держателем 51 сверла. Сжатый воздух подводится также к переднему концу сверла и его отверстиям 22 в защитных трубах 23,28 для подачи отходов при его продвижении. Головка инструмента прикреплена к опоре 24 подшипника. В прижимных точках защитных труб к основанию туннеля установлены регулирующие кольца 26,36 благодаря болтам 47. Регулирующие кольца различной высоты или только скользящие скобы 38 могут применяться на нижней поверхности защитных труб. Взаимное расположение защитных труб может быть отрегулировано посредством поворотных цилиндров 46, прикрепленных кронштейнами 45 к защитным трубам. Вращательное движение передается инструменту посредством подающего барабана 39, оснащенного внутренним оребрением 40, а линия 42 сжатого воздуха и гидравлические шланги 41 устроены за ним. К передней кромке передающего барабана 39 прикреплена цилиндрическая часть 37 с помощью кронштейнов 38, передняя сторона которых работает в качестве зоны упорного подшипника, а поверхность кожуха в качестве радиального подшипника. От этой части вращения передается к инструменту посредством втулки 30. Внутренняя втулка 43 является также вращающейся и изнутри нее отходы бурения передаются к передающему барабану. Вокруг втулки 30 неподвижный распределитель 33 гидравлического давления устанавливается в определенное положение с помощью кольца 32. Система 34 роликов работает в качестве упорного подшипника, а ролики 35 в качестве радиального подшипника.

Настоящее изобретение не ограничивается вариантами известного уровня техники, но оно может быть изменено в пределах прилагаемых пунктов формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Способ прокладки туннеля в грунте или породе посредством устройства с вращающимся или вращающимся и ударным буром, защитным кожухом туннеля, содержащим соединенные между собой трубы и приспособление для удаления отходов бурения, отличающийся тем, что внутреннюю полость защитного кожуха изолируют от забойного пространства посредством перекрытия внахлестку с зазором для прохода отходов бурения малого размера, защитного кожуха и вращающегося бура или держателя бура.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эффект всасывания продуктов разрушения грунта внутрь защитного кожуха осуществляют через перекрытие внахлестку путем направления потока воздуха через отверстия в сверле или буре во внутреннюю полость защитного кожуха.

3. Устройство для прокладки туннеля в грунте или породе, включающее узел вращающегося или вращающегося и ударного бура, защитный кожух туннеля, состоящий из соединенных между собой труб и приспособления для удаления отходов бурения, отличающееся тем, что узел бура своей хвостовой частью установлен в защитной трубе с перекрытием внахлестку с возможностью продольного перемещения и поворота относительно последней и соединен с защитной трубой посредством кольца.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что перекрытие внахлестку имеет длину, равную по меньшей мере расстоянию продольного перемещения.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средство для ограничения относительного продольного перемещения.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что средство для ограничения перемещения содержит цилиндрическое кольцо, закрепленное на внутренней поверхности защитной трубы.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что средство для ограничения перемещения дополнительно содержит цилиндрический паз в узле бура, причем цилиндрическое кольцо выполнено с возможностью продольного перемещения в этом пазу и контактирования с его стенками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2