Шани Валис. Выбор машин для работы // Туннели и туннелестроение. Июль, 1983, Вып 15, № 7
Перевод с английского на русский Степаненко Е. Ю.

ВЫБОР МАШИН ДЛЯ РАБОТЫ

Большие денежные расходы и гарантия отличной проходки туннеля или меньшие денежные затраты и надежда на лучшее – вот актуальный вопрос нашего времени. Инженер должен найти компромиссное решение. Так и Воэст-Альпин, австрийский производитель проходческих машин, стремится использовать проходческие комбайны где только возможно.

Выбор способа проведения туннеля заключается в определении баланса между способностью выполнять работу циклически от начала и до конца и окончательной стоимостью. Составляющие процесса, приведенные к определенной шкале, в зависимости от того постоянные они (размеры и местоположение туннеля, геологические и грунтовые условия) или гибкие (время и работа) будут всегда противопоставлены между собой, и только компромисс по цене будет соблюдать баланс.

Австрийский производитель Воэст-Альпин появился в результате развития электрифицированной выемки и гидрофицированного управления проходческими комбайнами, начавшегося в 1965 году в Зельтвиге с внедрения Ф6-А, легкой по весу машины, которая до сих пор используется в странах третьего мира. Сейчас диапазон продукции включает: АМ 100, тяжелая серия, АМ 75 и популярный АМ 50, представленный в 1975 году. Более 500 экземпляров АМ 50 уже выпущены и работают во всех частях мира.

Для облегчения транспортировки проходческий комбайн разбирают на восемь составляющих: стреловидный исполнительный орган с фрезерной коронкой, трансмиссию, погрузочное устройство с двумя органами погрузки, цепной конвейер, гусеничное ходовое устройство и раму, электро- и гидросистему и систему управления. Характерной чертой всех машин является двойная фрезерная коронка, которая вращается на горизонтальной оси, вставленной в коническую фрезу. Это увеличивает прилагаемое давление и отделенные куски породы направляются в сторону погрузочного органа. Незначительно ходовая часть поглощает вибрацию и обеспечивает работу платформ, на которых располагается породопросеивающее устройство, или же арочный сборщик может находиться в собранном виде, конвейер движется в обратном направлении системы, может быть присоединен сзади.

70% всех проходческих комбайнов, произведенных Воэст-Альпин, работают в горной промышленности и 30% в социальных конструкторских проэктах. АМ 50 наиболее часто используются при проходке туннелей площадью 18,1 м2 с боковой присечкой пород (20,3 м2 с трансмиссией и фрезерной стрелой на продолжении), наиболее применимы для обеих предварительных выработок или получения конечных наружных диаметров. Они работают наиболее экономично в породах с сопротивляемостью сжатию 80 МПа. Только один оператор и один ассистент требуются для работы машины и выполнения персональных требований, зависящих от применяемой системы разработки.

Недавно «Туннели и туннелестроение» посетили два города, где проходческий комбайн АМ 50 находился в эсплуатации: Танзенбергский проэкт проходки туннеля в Австрии и Хеслачский проэкт проходки туннеля в Восточной Германии.

В танзенбергском туннеле АМ 50 используется для проходки четырех вентиляционных и выпускных связующих выработок между двумя параллельными шахтными магистральными выработками.

Буровзрывной способ, который использовался для проходки шахтных выработок, не может быть использован при проходке скрещивающихся выработок из-за опасности растрескивания или повреждения бетонных креплений первых выработок, проложенных еще в 1982 году. Для работы Вэст-Альпин был привезен АМ 50 с вращающимся ленточным конвейером.

В геологический состав этой области входят гнейс, кварцит, мрамор и амфиболит, смешанные с различными видами сланца. Среднее значение сопротивляемости сжатию у этих пород – 50-100 МПа. Первые две скрещивающихся выработки 65 метровой длины были проведены успешно и достигли средних значений объема выемки 15 м3/ч и износа инструмента 0,2-0,3 штук/м3, которые прогнозировались. Однако сопротивляемость сжатию амфиболита и кварцита в третьей и четвертой проходках встречалась близкой к 150 МПа , что слишком тяжело и абразивно для экономичного использования проходческих комбайнов. Пик объема выемки в среднем достиг 1,5 м3. Третий туннель продвинулся на 1 м, а четвертый на 3 м. Было решено, что этот проходческий комбайн должен быть заменен.

В Хеслачском проэкте в Штутгарте АМ 50 использовался для проходки туннеля подковообразной формы с размерами 2,2 км х 12 м2, который будет расширяться до 60 м в две линии дороги туннеля. АМ 50 начал проходку в феврале 1980 года и прошел 2 км вмещающей области: мергель, песчаник, глина, гипс, ангидрит и новые закладочные материалы. Результат всей проходческой системы зависел от АМ 50, рельсовой транспортной системы с хаглэндскими вагонами и креплением; укрепленные торкрет-бетоном, стянутой стержнями кровлей или забивной крепью со стальными арками были постоянно приспособлены к переменным условиям.

В поперечном сечении туннеля, содержащем в своей сруктуре гипс с сопротивляемостью сжатию 50 МПа, среднее значение скорости проходки 6-7 м/22ч (2 х 11 перемещений / день) было достигнуто одним машинистом-оператором и шестью ассистентами / пермещение. Пик износа инструмента – 5 штук / 12 м3

Когда «Туннели и туннелестроение» посетили проект, машина была на последних 100 м проходки. Порода была хуже ожидаемой, 0,5-1,5 л воды просачивались на поверхность. Порода оказалась влажной и неустойчивой для выемки проходческим комбайном. Работа сейчас продолжается, остатки породы удаляются с машины ручным способом, породные куски собираются скатной доской и конвейером. После следующих 20 м порода ожидается лучше и тем проходки будет увеличиваться.

Гер Ратхей, менеджер проекта, сказал «Туннелям и туннелестроению» в течение визита, что эксплуатационные расходы, составившие на протяжении двух лет 40000 денмарок, были ожидаемыми и приемлемыми. Он также был доволен темпом проходки, хотя машина могла иметь большую зарубку и при благоприятных условиях быть более эффективной. «Движение было недостатком, я был ограничен в использовании 100 м3 / 22 ч производительности погрузочной способностью системы» – сказал он.

На вопрос о достоинствах машины, гер Ратхей признался: «Я был доволен телескопически раздвижной стрелой на проходческом комбайне, это дает возможность дальше простираться вперед без продвижения машины и становится удобнее зарубываться глубже». Машина может заглубляться в подошву выработки на 500 мм ниже скатной доски, в настоящем процесс нуждается в заглубке в слабую породу ниже уровня, так как в дальнейшей части этого частного решения туннеля, это затруднено. Обычно задний гидравлический клапан включает в действие машину, но в мягких породах этот клапан недостаточно толкнуть снова. Поэтому он реверсирует в область прочных пород маневрировать, затем уровень корректируется для следующей стадии, в этом случае осуществляется уступная выемка на протяжении очистного забоя или в финальной обделке.

«Но в целом я очень доволен характеристикой АМ 50, поскольку и сервис, предоставленный Воэст-Альпин, был очень впечатляющим. Я надеюсь, проведение выработок буровзрывным способом закончено в мае 1983 года» – заключил гер Ратхей. По представленной статистике и хронологии установлено, что проходческие комбайны – наиболее экономичный способ проходки туннеля.

Производителем и поставщиком проходческих комбайнов Воэст-Альпин принята всесторонняя политика по обслуживанию покупателей. Директор Гехринг, глава туннельного департамента Воэст-Альпин в Зельтвеге, объяснил эту политику «Туннелям и туннелестроению» так: «Жизнь в ожидании АМ 50 апроксимируется 8-10 годами, но мы сфокусировали огромную важность на сервисе и обучении операторов. Мы лишь думаем, что для использования потенциала проходческих комбайнов АМ, они должны быть обеспечены всеми необходимыми цифрами для расчета исполнения и потребления машины в породах, нацелены на предложение проекта» – сказал он.

Для достижения этого Воэст-Альпин установлена необходимость иметь породотестирующие лаборатории и разработаны специальные тестирующие методы, позволяющие судить о разрушаемости и абразивности различных типов пород. Эти методы, как и стандартные тесты механического поведения и исследований петрографии, помогают Воэст-Альпин предоставлять лучший сервис всем заинтересованным в установке проходческих комбайнов АМ.

Альпинские комбайны широко применяются в мире и были использованы в парижских и марсельских метро во Франции, мельбурнской подземке в Австралии и в настоящее время работают при прокладке канализации в Париже, метрополитена в Пусане, Лиссабоне и Праге, в гидроэнергетическом проекте в Альгерии, Фиджии, Исландии и Румынии, тунеле питьевой воды на Мадейре и проходческих туннелях в Испании, Италии, Восточной Германии и Австрии, а также при увеличении скрещивающихся секций ауманского железнодорожного туннеля в Швеции.