tehnologia de execuŢie cu maŞina de forare la secŢiune plinĂ

8/2/2019 TEHNOLOGIA DE EXECUIE CU MAINA DE FORARE LA SECIUNE PLIN

1/10


2/10

Instalaia de forat la seciune plin, denumit curent main de forat la seciune plinTBM (Tunneling Boring Mashine) este un echipament complex care realizeazexcavarea mecanizat prin foraj orizontal, cu ajutorul unei foreze dotat cu cuite dedislocare a rocii, care este rotit i propulsat electrohidraulic. Instalaia este alcatuitdin dou pari distincte.

- Capul tietor, dotat cu forez i elemente de protecie, cilindri de propulsie,gripere i reazeme posterioare.

- Trenul de module, tractat de capul tietor, pe care sunt amplasate instalaiileauxiliare (electrice, hidraulice, de ventilatie, de apa, benzi transportoare etc.).

Instalaia poate fora galerii n aliniament sau n curb, cu pante diferite, excavaia fiindcircular. Avansarea pe traseu a instalaiei se realizeaz prin autopropulsare, n paisuccesivi de 1,2-2 m, vitezele de naintare fiind de pn la 15 m/zi (400 -500 m/lun) nfuncie de natura rocii, distana fa de fereastr, condiiile de organizare, starea tehnica instalaiei etc.

Descrierea instalaieiInstalaia de forat galerii orizontale TBM areurmtoarea alctuire:

Capul tietorformat dintr-o aib pe care sunt montate rolele de dislocare a

frontului, plasate sub form de spiral simpl sau dubl, fiecare rol clcnd pe un

traseu diferit, distana ntre trasee fiind 5-7 cm. Zonele periferice ale aibei sunt

demontabile i sunt specializate pentru preluarea materialului dislocat i ridicarea lui

n spate, spre banda transportoare (cupe perimetrale).

Modulul de sprijin i stabilizare, pe care este fixat capul tietor prin

intermediul unui rulment de mare diametru, care st pe o talp cilindric

demontabil. Modulul de sprijin suport axial i transversal solicitrile provenite

din capul taietor, transmite capului tietor mpingerile cilindrilor de propulsie

care asigur avansul instalaiei, constituie reazemul mpingtorilor laterali i de

tavan, constituie suportul motoarelor electrice de antrenare a capului tietor i

constituie suportul benzii transportoare care preia materialul excavat transferindu-l

n spate.

Grinda principal, care este o structur metalic chesonat sudat, fixat de

modulul de sprijin i stabilire, care constituie suportul benzii de transport, susine

modulul de gripare n interiorul cruia poate culisa i susine modulul posterior de

reazem.Modul de gripare propulsie este alctuit dintr-o structur metalic susinnd

sistemul hidraulic de acionare a griperelor, papucii griperelor, cilindrii de reglare a

poziiei grinzii fa de axele galeriei i cilindrilor de propulsie ai instalaiei. Acestaasigur fixarea n pereii galeriei a papucilor griperelor, care constituie reazemul fix

fa de care are loc naintarea instalaiei cu ajutorul cilindrilor de propulsie. De

asemenea permite ajustarea poziiei grinzii principale n funcie de nevoile de

dirijare prin cilindrii auxiliari (cte 2 pe fiecare parte). Prin acionarea pe vertical

i orizontal a grinzii principale, se transmit capului tietor micri care permit

corectarea avansului.

Modululul posterior de reazem este alctuit din doi cilindri hidraulici

prevzui la capetele inferioare cu papuci metalici care calc pe extremitile

prefabricatelor de vatr. Funcia sa este de a susine grinda atunci cnd griperele se

retrag n vederea deplasrilor nainte.


3/10

Instalaia remorcheaz trenul de module, care este alctuit din structuri spaiale,

prevzute cu roi, care ruleaz pe extremitile bolarilor. Pe trenul de module se

afl banda transportoare, instalaia hidraulic, pupitrul de comand etc.

Dispunerea acestor utiliti pe module conduce la o lungime mare a trenului (cca

80 m), cu implicaii defavorabile asupra montajului, a punerii n funciune,

exploatrii etc.Pentru a ilustra complexitatea unei asemenea instalaii sunt prezentate dou

fotografii, una cu ansamblul unei TBM i a doua cu alctuirea capului tietor.

Execuia sprii i avansului

Fazele de spare i avans ale instalaiei, care determin fluxul tehnologic generalncepind cu platformatehnologic pn la front sunt urmatoarele.Griparea instalatiei cu modulul de gripare apropiat de capul tietor. n aceast fazgriperele trebuie s fixeze corespunztor instalaia pe pereii laterali astfel nct acesteas constituie un reazem ferm care va prelua prin frecare forele dezvoltate de

Fig. 2 Fotografii ale ansamblului

TBM i a capului tietor


4/10

cilindrii de propulsie n faza de excavaie - avans. n cazul n care, sunt supraprofilrilocale mai mari dect cursa maxim a griperelor i acestea nu pot atinge pereii lateralise pot face completri cu adaosuri din metal sau lemn, care s asigure griparea necesar

pentru avans. n cazul unor supraprofilri mai mari se vor face betonri locale la profilulnecesar.

Tot n aceast faz se va controla poziia instalaiei fa de direcia proiectat deavansare, stabilindu-se coreciile necesare (modificarea poziiei grinzii principale nseciunea de gripare, deschiderea inegal a cilindrilor de propulsie etc.).

Liftarea picioarelor de reazem ale instalaiei. Operaiunea const n nchidereaparial a cilindrilor hidraulici respectivi, lsndu-se tlpile pe capetele prefabricatelor, pentru a fi deplasate odat cu avansul. Liftarea va avea loc numai dupa fixarea ngripere, n caz contrar, instalaia dezechilibrndu-se. Dup liftare instalaia este apt

pentru faza de spare-avans.Sparea i avansul. Sunt faze tehnologice simultane n cursul crora capul tietor esteacionat cu motoarele electrice, la viteza corespunztoare naturii rocii. ntreaga instalaieeste propulsat prin intermediul cilindrilor de avans cu fore corelate cu natura rocii din

front. Aceasta este faza cea mai lung din ciclu, n care materialul dislocat din front estepreluat de sistemul de benzi i transferat n mijloace de transport pentru a fi evacuat lazi. n cadrul acestei faze mai au loc urmatoarele activitati: curirea radierului excavat

pe msura avansrii instalaiei; montarea prefabricatelor de vatr; verificareapermanent a poziiei instalaiei i conectarea acesteia prin mijloace cu care e dotatmaina (cilindrii de propulsie i cilindrii ajutatori ai modului de gripare).

n aceast faz trebuie supravegheat permanent starea masivului forat i realizatbilanul dintre cantitatea de roc transportat n vagonete i volumul teoretic rezultatdin avans i seciunea transversal a galeriei. Forajul i avansul se opresc dac seobserv un raport necorespunzator (prea mare) intre volumul excavat i distanta par-curs, luindu-se msuri de inspectare a frontului.


5/10

Fig. 3 Fazele de spare i avans la TBM

Unele detalieri privind fazele de lucru sunt prezentate n figurile de mai jos

Fig. 4 Deschiderea avansului pentru excavarea cu TBM

Dac natura masivului de roc o cere, se iau msurile de susinere local prin aplicare decintre, plase i ancore, etc. instalaia dispunnd de mijloacele necesare pentru efectuareaacestor operaii.O activitate important, care asigur condiiile de mediu din spaiul de lucru al

instalaiei, este umectarea frontului, n vederea reducerii prafului provocat de procesul


6/10

excavrii. Tot n acest scop va fi asigurat permanent pe parcursul excavriifuncionarea instalaiei de ventilaie.

Degriparea instalaiei i translatarea n fa a griperelorare loc dup confirmarearezemrii posterioare i este precedat de luarea msurilor de extragere a adaosurilorde complectare dintre gripere i perei. Dup degripare se comand nchiderea

cilindrilor hidraulici de propulsie, ceea ce determin apropierea modulului de griparede capul tietor al instalatiei.

Fig. 5Flux tehnologic

Reaezarea instalaiei pe picioarele posterioare de reazem se realizeaz la sfiritulfluxului.Cu faza de degripare - avans gripare, ciclul de avansare al instalaiei se ncheie ncepndun nou ciclu de avansare, conform fazelor mai sus analizate.

Vitezele care se realizeaz n forajul cu TBM depind de natura terenului, de distanafrontului fa de fereastr dar i de starea tehnic a instalaiei. ncondiii normale delucru, se apreciaz c sunt posibile viteze pn la 15 m/24 ore. n cazul unor roci carenecesit susineri, vitezele de naintare nu pot depasi 7m / 24 ore.

Excavarea cu masini de forat punctiforme

Masinile de forat punctiforme sunt instalatii complexe de forat, care au un brat dotat

cu role, cutite discuri sau freze pentru excavarea rocii. Bratul se roteste impreuna cu

organul de taiere care excaveaza numai intr-un punct; iar prin miscarea acestuia pe fata

frontului de sus in jos si dintr-o parte in alta, se executa excavarea lucrarilor subterane.

Instalatia se deplaseaza pe senile si are un faras pentru incarcarea sterilului pe o banda,

iar de pe banda in masina sau vagoneti. Aceste masini sunt folosite la roci moi si

semitari si la galerii cu sectiuni pna la 14-16 m2. Fata de masinile de forat la sectiuneplina au urmatoarele dezavantaje:

o sapa punctiform numai pe 20-30 cm2ct este capul rotativ al bratului;o au viteze de inaintare reduse de 3-5 ml/zi;o nu pot fi folosite la roci foarte tari ;


7/10

o nu pot fi folosite la galerii cu diametre mari;Au insa in raport cu tehnologia de excavare cu explozivi aceleasi avantaje ca si

masinile de forat la sectiune plina.

Masinile de forat punctiforme se impart astfel:

o masini cu taiere punctiforma echipate cu cutite;o masini cu taiere punctiforma prin impact (izbire).

ASPECTE PRIVIND AERAJUL

Toate lucrrile tehnologice subterane vor fi aerisite princureni de aer, care s asigurecondiii de lucru normale n ceea ce privete compoziia i microclimatul. Curenii deaer vor fi dirijai astfel inct eventualele acumulri de gaze periculoase sfie diluate n

proporii acceptabile.

Aerul trebuie s conin volumetric cel putin 19% oxigen i cel mult 1% bioxid decarbon. Coninutul maxim de CH4 sau CN2 n curentul general de min, determinat laieirea din coloana ventilatorului este de 0,75. Temperatura maxim admisa este de25C. Concentraiile maxime admise pentru toxice sunt:oxid de carbon 0,002 %30 mg/mc aeroxid de azot 0,0048 %10 mg/mc aerbioxid de sulf 0,00035%10 mg/mc aerhidrogen sulfurat 0,0006610 mg/mc aerPentru realizarea acestor condiii este necesar s se fac aerajul artificial, care este demai multe feluri i anume: aeraj aspirat; aeraj refulat; aeraj combinat.

Aerajul artificial se realizeaz cu ajutorul ventilatoarelor i a tuburilor de aeraj. Vitezaminim de a curentului de aer n subteran va fi de 0,2 m/s la o temperatur de 20C iarlimita maxim admis pentru locul de munc va fi de 4 m/s.

Calculul debitului de aer necesar n subteran se face inind cont de numrul de oamenin schimbul cel mai populat i de numarul de mijloace de transport dotate cu motoarediesel aflate simultan n funcionare. Pentru fiecare persoan debitul de aer va fi deminimum 3 mc/minut, iar pentru locomotive sau alte utilaje diesel, pentru fiecare CP, 3-

6 mc/minut (funcie de coninutul de CO din gazele eapate).

Locurile de munc temporar oprite sau la care nu se lucreaz vor fi aerisite n modcorespunztor, ca i cele aflate n funciune. Pentru orice lucrare/front, ramur degalerie, zon a cavernei subterane, se ntocmete o schem de aeraj prin care serezolv/dimensioneaz instalaiile principale de aeraj, cu caracteristicile lor, direcia irepartiia curenilor de aer din fiecare circuit, cu indicarea debitelor din circuiteleprincipale. De asemenea se stabilesc construciile de aeraj (ui, staii de msur) iamplasarea staiilor de aeraj parial.


8/10

Figura 2.9. Poziia uzual a tuburilor de ventilare n galerie

n multe tehnologii aerajul este de tip aspirant asigurat ventilatoare puternicecentrifugale montate la gura galeriei, cu Q = 60 000-100. 000 mc/minut i presiuni de800-1 000 mm coloan Hg, pentru galeria standard de 15 mp. Tuburile de aeraj semonteaz de obicei pe bolta galeriei, din motive de gabarite i se fixeaz cu srm deancore cu garnituri din furtun flexibil.

Tuburile se monteaz pn la 10 m de front. La captul din front al tubului de aeraj, semonteazo sit conic pentru a opri ptrunderea n tub a sterilului de la explozie.

Ventilatorul este prevzut cu un motor de rezerv, montat pe aceeai platform, care spoat fi cuplat n maximum 30 minute i alimentat cu energie electricde la o surs deenergie separat. Ventilatorul are de obicei difuzor i confuzor pentru a reduce

pierderile. Ventilatoarele principale sunt construite sau adaptate de la caz la caz, n aafel nct s permit inversarea curentului principal de aer.

Toate lucrrile subterane de tip fund de sac , aa cum sunt galeriile de depozitaretrebuie aerisite prin aeraj aspirant. Utilizarea altor sisteme de ventilaie este admisnumai pe baza ntocmirii unei documentaii speciale. Distana maxim admis pn lafront este de 10 m, cu condiia s nu existe acumulri de gaze nocive. Aerajul prindifuzie la lucrrile n fund de sac este admis pnla o distan de maximum 10 m, cucondiia can front calitatea aerului s fie corespunztoare.

n cazul aerajului parial refulant, ventilatorul este montatn curent de aer proaspt, laminimum 6 m de la cotul spre lucrarea n fund de sac. n aerajul aspirant coloana derefulare se prelungete cel puin 6 m n curentul de aer n care se refuleaz, pentru a se

evita scurtcircuitarea aerului.


9/10


10/10

amplasament poate conduce la dificulti mari de execuie, dat fiind faptul c o TBM serealizeaz, cel puin la nivelul capului tietor, n acord cu caracteristicile rocii. Prezenan front, n unele zone, a apelor subterane la presiuni mari poate induce blocajul mainii.Toate aceste considerente conduc la concluzia c pentru un ansamblu de lucrrisubterane diverse utilizarea forrii la seciune plin prin utilizarea TBM implic

conceperea i realizarea unui sistem de TBM complex, costisitor, cu durat mare deconfecionare.

Proiectarea i execuia unei TBM adecvate tipului de lucrare subteran estecondiionant pentru aplicarea cu succes a forrii la seciune plin n cazul depozit elorsubterane. Avansul mai mare asigurat de excavarea cu TBM poate fi ns contrabalansatdefavorabil de ntreruperile cauzate de prbuiri n front i/sau de nevoia de schimbare acapului tietor n faza de excavaie.

tehnologia de execuŢie cu maŞina de forare la secŢiune plinĂ

Documents