Определение сил сопротивления движению щита и грузоподъёмности щитовых домкратов

Суммарное усилие сопротивления движению щита (Wобщ.) складывается из трёх составляющих (рис. 5.1.): силы трения поверхности корпуса щита о грунт (W1); силы трения внутренней поверхности оболочки щита по обделке (W2) и лобовое сопротивление со стороны забоя (W3).

 

Рис. 5.1. Силы сопротивления движению щита

 

Wобщ. = W1 +W2 +W3

 

Величину каждой составляющей суммарного усилия можно определять по упрощённым формулам, дающим завышенные значения, что обеспечивает более высокую степень надежности.

Для определения сил трения между корпусом щита и породой можно пользоваться следующей формулой:

 

W1 = f1[2(q + p)LщDщ + Gщ]

где: f1 – коэффициент трения поверхности корпуса щита по породе, в зависимости от характеристики грунта его величина изменяется от 0,2 до 0,6;

q и p - вертикальная и горизонтальная нагрузки от горного давления соответственно;

Lщ, Dщ и Gщ - полная длина, наружный диаметр и вес щита соответственно.

Силы трения внутренней поверхности хвостовой оболочки щита по обделке определяются по формуле:

W2 = f2Gоб

где: Gоб – вес колец обделки лежащих на оболочке;

f2 - коэффициент трения стальной оболочки щита по чугунной (0,15 - 0,20) или железобетонной (0,40 - 0,50) обделке.

Следует иметь в виду, что в тех случаях, когда хвостовая оболочка щита имеет вырез в лотковой части, нижние блоки обделки укладываются непосредственно на породу, а, следовательно, отсутствуют силы трения между оболочкой и обделкой. То есть, в таком случае W2 = 0.

Величина лобового сопротивления продвижению щита на забой (W3) зависит от технологии разработки грунта в забое.

В устойчивых грунтах, где забой разрабатывается на весь профиль и отсутствует необходимость в креплении лба забоя, проходческий щит перемещается в разработанное перед ним пространство не испытывая сопротивления со стороны забоя. В этом случае W31=0.

В случае передвижки щита в разработанное пространство с полностью или частично закреплённым забоем, силы сопротивления движению щита можно определить по формуле:

W31 =p Fзабоя

где: р –нагрузка от горизонтального горного давления грунта в забое щита;

Fзабоя –площадь всего забоя, или его закреплённой части.

Если технология разработки грунта в забое проходческого щита предусматривает последующее срезание кольцевого слоя неразработанной породы, силы сопротивления движению щита будут суммироваться из усилия необходимого для срезания кольцевого слоя и усилия необходимого для преодоления сопротивления закреплённого забоя или его части, если оно присутствует.

Усилие, необходимое для срезания кольцевого слоя грунта определяется по формуле:

Определив суммарную величину сил сопротивления перемещению щита, можно легко определить грузоподъёмность щитового домкрата.

 

P = k Wобщ/n

где: P –грузоподъёмность одного щитового домкрата;

k – коэффициент надёжности, учитывающий возможность работы не всеми домкратами одновременно, или непредвиденное увеличение сопротивления движению щита в процессе проходки.

k = 1,25 – 1,50

n – количество щитовых домкратов.