ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ Ι Μηχανές Ολοµέτωπης Κοπής - Τ.Β.Μ.. Καλιαµπάκος Επίκουρος Καθηγητής
στοών και σηράγγων Η χρησιµοποίηση εκρηκτικών υλών για την θραύση του πετρώµατος έχει ως αποτέλεσµα τον επηρεασµό της περιοχής γύρω από την εκσκαφή. Επιπλέον ο κύκλος εκσκαφής µε την µέθοδο αυτή είναι ασυνεχής υπό την έννοια ότι µεσολαβούν «νεκρά» χρονικά διαστήµατα µεταξύ των διαφόρων φάσεων. Οι παραπάνω λόγοι οδήγησαν στην ανάπτυξη της µηχανικής ς σηράγγων. Η µηχανική σηράγγων πραγµατοποιείται µε τις Μηχανές Ολοµέτωπης Κοπής (ΤΒΜ- Tunnel Boring Machine).
στοών και σηράγγων Παραδείγµατα: Μετρό
στοών και σηράγγων Παραδείγµατα: Σήραγγα Μάγχης
Οι µηχανές ολοµέτωπης κοπής διακρίνονται σε:, για σκληρά πετρώµατα
Οι µηχανές της συγκεκριµένης κατηγορίας αυτής δεν έχουν, δηλαδή είναι ανοιχτές, εφ όσον δεν απαιτείται η τοποθέτηση δακτυλίων αντιστηρίξεως στο πέτρωµα. Το µηχάνηµα στηρίζεται στα πλευρικά τοιχώµατα της σήραγγας µε υδραυλικά έµβολα και η προώθηση της κοπτικής κεφαλής γίνεται από µια ή περισσότερες σειρές τηλεσκοπικών κυλίνδρων
Συνοπτικά, ο κύκλος λειτουργίας του µηχανήµατος είναι: Έναρξη κύκλου διατρήσεως µε τους κυλίνδρους στερεώσεως C σε προένταση. Τα πέδιλα εδράσεως Β και ευθυγραµµίσεως Ε είναι µαζεµένα. 1
Συνοπτικά, ο κύκλος λειτουργίας του µηχανήµατος είναι: Η κοπτική κεφαλή προωθείται έως ότου εξαντληθεί η διαδροµή του εµβόλου προωθήσεως.
Συνοπτικά, ο κύκλος λειτουργίας του µηχανήµατος είναι: Η κοπτική κεφαλή προωθείται έως ότου εξαντληθεί η διαδροµή του εµβόλου προωθήσεως.
Συνοπτικά, ο κύκλος λειτουργίας του µηχανήµατος είναι: Οι κύλινδροι στερεώσεως προεντείνονται προς τα τοιχώµατα και µαζεύονται τα πέδιλα στερεώσεως και ευθυγραµµίσεως.
(µονή ή διπλή), για µέσης ή µικρής αντοχής πετρώµατα
Η εκσκαφή και η αντιστήριξή της σήραγγας γίνονται µέσα στην προστατευόµενη περιοχή της ς. Η αντιστήριξη εξασφαλίζεται µε την τοποθέτηση προκατασκευασµένων στοιχείων (δακτυλίων) από οπλισµένο σκυρόδεµα. Οι δακτύλιοι µπορούν να σχεδιαστούν έτσι, ώστε να αποτελέσουν την τελική επένδυση της σήραγγας ή να θεωρηθούν ως προσωρινή υποστήριξη ακολουθούµενοι από την σκυροδέτηση της διατοµής στην τελική φάση. Σε σύγκριση µε τα µηχανήµατα ανοικτού τύπου, η προώθηση των µηχανών µε περιορίζεται από την ταχύτητα τοποθετήσεως των δακτυλίων αντιστηρίξεως.
Οι µηχανές µε αποτελούνται κυρίως από: 1: κοπτική κεφαλή 2: άξονας κίνησης 3: σύστηµα τοποθέτησης δακτυλίων 4: µεταφορική ταινία 5: κύλινδροι προώθησης (τηλεσκοπήσεως) 6: δακτύλιοι επένδυσης 7: σύστηµα υποστηρίξεως (back up) 8: θέση µεταφόρτωσης
(slurry shield, EPB)
ΤΒΜ Τα κύρια τµήµατα που αποτελούν ένα ΤΒΜ είναι: Η κεφαλή, πάνω στην οποία είναι προσαρµοσµένα τα κοπτικά εργαλεία Οι κινητήρες ώθησης Τα πέδιλα στήριξης Το σύστηµα αποκοµιδής του εξορυγµένου πετρώµατος
ΤΒΜ Το ΤΒΜ στηρίζεται µε την βοήθεια των πεδίλων στα πλευρά της στοάς Ηκεφαλή περιστρέφεται και ωθείται από τους κινητήρες στο µέτωπο
ΤΒΜ Με την πίεση και την περιστροφή το πέτρωµα θραύεται Τα τεµάχια του πετρώµατος συγκεντρώνονται µέσω ανοιγµάτων στην κεφαλή Τα θραυσµένα τεµάχια µεταφέρονται µε µεταφορική ταινία στο πίσω τµήµα του ΤΒΜ Η θραύση του πετρώµατος επιτυγχάνεται µε την βοήθεια κοπτικών δίσκων ή κοπτικών σφηνών από σκληρό µέταλλο
ΤΒΜ Είναι προφανές ότι η διαδικασία είναι συνεχής και δεν υπάρχουν νεκροί χρόνοι, το γεγονός αυτό οδηγεί στην επίτευξη υψηλών ρυθµών προχώρησης, οι οποίοι µπορούν να φτάσουν ή και να ξεπεράσουν τα 30 m/day. Η είναι πλήρως µηχανοποιηµένη και ο έλεγχος πραγµατοποιείται από ειδική καµπίνα πάνω στο µηχάνηµα.
ΤΒΜ ιάγραµµα εύρους εφαρµοσιµότητας του τύπου του ΤΒΜ σε σχέση µε την ποιότητα της µάζας του πετρώµατος σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR
Η µηχανική παρουσιάζει πολλά πλεονεκτήµατα αφού: Ηταχύτητα προχώρησης είναι µεγάλη Η διαδικασία είναι πλήρως αυτοµατοποιηµένη Επιτυγχάνεται ελάχιστη διαταραχή στα περιβάλλοντα πετρώµατα Επίτευξη απολύτως επιθυµητού µεγέθους της διατοµής µε ελάχιστη υπερεκσκαφή (overbreak) Μεγαλύτερη ασφάλεια
Μειονεκτήµατα Από την άλλη µεριά η µέθοδος έχει και ορισµένα σηµαντικά πλεονεκτήµατα που την καθιστούν µη συµφέρουσα καθώς: Απαιτείται µεγάλο κεφάλαιο αρχικής επένδυσης Το µηχάνηµα κατασκευάζεται κατά παραγγελία και για συγκεκριµένες Υπάρχει δυσκολία προσαρµογής σε µεταβαλλόµενες εν εφαρµόζεται σε όλα τα πετρώµατα ιανοίγει µόνο κυκλικές διατοµές
Για την κατασκευή του έργου χρησιµοποιήθηκαν 3 διαφορετικές µέθοδοι ς: α. Εκσκαφή µε χρήση µηχανηµάτων διάνοιξης σηράγγων, ολοµέτωπης (Tunnel Boring Machines - ΤΒΜ) και σηµειακής κοπής µε (Open Face Shield OFS), τα οποία διάνοιξαν σήραγγες διπλής γραµµής συνολικού µήκους 11,7 km. β. Εκσκαφή µε τη Νέα Αυστριακή Μέθοδο ιάνοιξης Σηράγγων (New Austrian Tunnelling Method - ΝΑΤΜ), η οποία χρησιµοποιήθηκε για την κατασκευή 6 υπόγειων σταθµών µήκους 1,1 km, διαµέτρου εκσκαφής 17 m καθώς και για διάφορες βοηθητικές σήραγγες. γ. Εκσκαφή µε τη Μέθοδο Ανοικτού Ορύγµατος (Cut and Cover), µε την οποία κατασκευάστηκαν οι υπόλοιποι 15 σταθµοί, 29 φρέατα και ορισµένες σήραγγες συνολικού µήκους 6,5 km.
Τα µηχανήµατα ολοµέτωπης κοπής που χρησιµοποιήθηκαν για την ς των σηράγγων του έργου είναι κλειστού τύπου, µε διπλή αρθρωτή, για σκληρά πετρώµατα. Το κόστος των µηχανηµάτων ανήλθε στο ποσό των 35,2 εκατ. Euro (12 δις δρχ. περίπου).