Какви са предпазните мерки за работа с тунелни борещи машини?

Разбиране на основните рискове при работа с тонелни борови машини

Чести опасности при работа с тонелни борови машини (TBM)

Пробивните машини (TBM) са изправени пред редица проблеми, като нестабилни почвени условия, повреди на машинни части и дишане на работниците на прахови частици от пробивните операции. Изследване, публикувано през 2025 г., анализира тези въпроси чрез методи, наречени Анализ на дърво на неизправности и Метод на аналитичната йерархия. Получените резултати доста красноречиво показват какво най-често се случва на строителната площадка – земни обвали се случват доста често, както и досадните заклинвания на рязещата глава, които спират напредъка на място. Когато TBM работят близо до разломни линии, вероятността за внезапни скални изригвания е всъщност около два пъти по-голяма в сравнение с райони, където земята е по-стабилна. Това означава, че екипажите трябва да коригират начина си на работа от ден на ден, в зависимост от вида терен, с който имат работа.

Специфични за машината рискове в средите за тонелно строителство

ТБМ-тата са изправени пред уникални оперативни предизвикателства, като прегряване на главния лагер и несъосност на тласкащата система. Съвременните ТБМ, работещи в геология със смесен профил, имат с 22% по-високи темпове на износване на режещите инструменти, което увеличава изискванията за поддръжка. Над 40% от механичните повреди се дължат на неправилно управление на въртящия момент по време на пробиване в твърди скали, според стандарти за безопасност при тонелиране.

Геоложки и геотехнически анализи за безопасност при тонелиране

Комплексни проучвания преди строителството намаляват изненадите от геологията с 78%, както показва проучване от 2023 г. за безопасност на ТБМ. Основните показатели включват:

Проекти, прилагат фазово геотехническо наблюдение, докладват с 40% по-малко непланирани спирания на машината.

Примерно изследване: Инцидент с геоложка нестабилност в швейцарски алпийски тонелен проект

В началото на 2021 година работници, пробиващи тунел през Алпите, се сблъснаха със сериозни проблеми, когато техният тонелопробивен апарат номер 14 попадна в неочаквана зона, пълна с мека глина. Налягането в почвата се повиши до над 35 мегапаскала, което деформира стените на тунела с почти 19%, преди инженерите да успеят да стабилизират положението. Целият инцидент доведе до загуби от около осемнадесет милиона долара поради закъснения и ремонти. При анализиране на случилото се експертите установиха, че ако бяха разполагали с по-добри системи за ранно предупреждение, почти всички подобни опасности (около 92%) биха могли изобщо да бъдат избегнати. Много специалисти вече призовават за по-интелигентни технологии, които да предвиждат тези подземни изненади чрез използване на изкуствен интелект за анализиране на скалните формации още преди пробиването.

Основни протоколи за безопасност и технологични защитни мерки при работа с тонелопробивни машини

Прилагане на безопасносните правила на OSHA за тонелни операции

Когато тонелните операции спазват правилата на OSHA, смъртността рязко намалява — с около 62% според годишния доклад на OSHA за 2023 г. Правилата изискват неща като проверка на качеството на въздуха в стеснени пространства, осигуряване на ясни аварийни изходи и стриктно следване на мерки за безопасност при работа с режещите глави. Строителните площадки, които наистина назначават сертифицирани служители по безопасност, отчитат около 40% по-малко наранявания от инциденти с машини в сравнение с тези без надлежаща сертификация. Това е логично, тъй като обучените специалисти познават съществуващите рискове и знаят как да ги предотвратят, преди да доведат до бедствия.

Протоколи за превантивно поддържане на системи TBM

Графиците за планово поддържане удължават живота на рязещите дискове с 300–400 работни часа, като едновременно намаляват непланираните прекъсвания с 74% (NIST 2023). Към ключовите протоколи се отнасят:

• Ежедневна калибриране на въртящия момент на упорните цилиндри
• Седмична проверка на системите за напрегнатост на транспортните ленти
• Месечен анализ на износването на витлата на шнековия транспортьор
  Проект за рехабилитация от 2023 г. на голям градски тунел показа как предварителното вземане на проби от смазка в главните лагери е предотвратило катастрофален отказ по време на критични етапи на изкопни работи.

Системи за непрекъснат мониторинг и автоматично алармиране

Съвременните ТБМ интегрират 120–180 вградени сензора, предаващи 4000 данни/минута за:

Многостепенни аларми автоматично намаляват тласковото налягане, когато геологичните аномалии надвишават предварително зададените безопасни граници, като намалят инцидентите с заклещване на резачния възел с 33% (Списание за тунелиране 2024).

Тенденция: Вграждане на диагностика, задвижвана от изкуствен интелект, в съвременните ТБМ

Нови системи за машинно обучение, които проследяват около дванадесет различни експлоатационни фактора, всъщност могат да засекат проблеми с лагерите от 72 до почти 100 часа преди те да възникнат, според проучване, публикувано миналата година от Международната асоциация по тонелиране. Степента на точност е около 89%, което е доста впечатляващо за дейности по предиктивно поддържане. Като се имат предвид последните проекти за тонелиране, при които инженерите приложиха оптимизирани от изкуствен интелект скорости на напредване, се наблюдава ускорение на строителството с около 22% без компрометиране на стандартите за безопасност и стабилност при разкопките. Вземете за пример случилото се по време на голямата проектирана през 2023 година експанзия на хидроелектрически тунел. Когато работниците срещнаха някои неочаквани варовикови формации, системата за управление с изкуствен интелект се активира и автоматично коригира налягането на шлама. Този умен отговор предотврати не по-малко от три възможни обрушвания на обекта, спестявайки време и пари, като осигури безопасността на всички под земята.

Оборудване за индивидуална защита и подобрена безопасност на работниците

Работата със съвременни тонелни пробойни машини изисква стриктно спазване на насоките за СИЗ, за да се осигури безопасност от различни опасности на обекта. Днес тонелните работници трябва напълно да са облечени в предпазни дрехи. Каски, устойчиви на удари, са задължителни, особено такива с вградени светлини за по-добра видимост под нивото на земята. Ръкавиците, които носят, помагат за абсорбиране на вибрации при работа с тежка техника, а ботушите им имат усилени прешленове и подметки, които предотвратяват пробождания от остри предмети. Защитата на дихателните пътища също е изключително важна, тъй като тонелите бързо се изпълват с прах, съдържащ частици от силиций и други вредни газове, когато се бурене в стеснени пространства. Според отраслови доклади от миналата година, някои нови материали, които скоро ще бъдат пуснати на пазара, всъщност правят това предпазно оборудване по-леко, без да жертват якостта – с намаление общо тегло от около 22 процента при различните марки.

Напредък в умната ПСО с биометрична обратна връзка

Съвременното индивидуално предпазно облекло е оборудвано с биометрични сензори, които следят неща като сърдечен ритъм, телесна температура и степента на умора на работника по време на работата. Когато тези умни безопасни устройства установят, че работник може би достига физическите си граници, те незабавно изпращат сигнали за предупреждение до ръководителите. Според полеви тестове от миналата година тази система за ранно предупреждение е намалила случаите на топлинен стрес с около 38%. Определени по-напреднали версии дори включват технология за засичане на сблъсъци, която използва специални радио сигнали, за да информира работниците, ако се приближават твърде много до опасни движещи се части на машини. В бъдеще експертите прогнозират бързо разширяване на сектора за умна ПСО през следващите няколко години, с годишен растеж от около 13% до 2028 г., основно поради нови правила за подземни работни среди и поради това, че компаниите продължават да свързват всичко чрез Интернет на нещата за по-добра безопасност на работниците.

Този всеобхватен подход към безопасността на работниците комбинира традиционни защитни мерки с предиктивни технологии, създавайки многослойна защита срещу вродените рискове при тонелиране.

Автоматизирани системи и технологии за подпора на почвата за по-безопасно копаене

Ролята на автоматизираното копаене за намаляване на човешкото излагане на опасни зони

В днешни дни съвременните тонелни пробойни машини са оборудвани с роботизирани ръце, които извършват около 83% от всички работи по отсичане в опасни зони, където устойчивостта на скалите е под въпрос. Това означава, че по-малко работници трябва да се приближават до тези непредсказуеми тонелни стени. Машините разчитат на автоматизирани системи, използващи неща като LiDAR сканиране и мониторинг на налягането, за да осигурят гладко протичане на процеса. Тези технологични подобрения помагат за предотвратяване на ситуации с прекомерно разрушаване, които причиняват приблизително една от всеки пет тонелни наранявания според доклада на Националната асоциация за тонелиране от миналата година. Въпреки че това може да звучи сложно, по същество позволява на строителните екипи да останат безопасно зад защитни бариери, докато копаят през скални формации, без да жертват скоростта на напредъка.

Системи за подпомагане и стабилност по време на първоначалните фази на изкоп

Напредналите ТПМ интегрират последователна инсталация на подпори чрез три основни механизма:

Тези системи работят синергично, за да стабилизират тунелните стени в рамките на 15 минути след изкопа, като решават критичния период от първия час, по време на който се случват 78% от историческите тунелни аварии.

Примерно проучване: напълно автоматизиран монтажен робот намалява нивото на наранявания с 40% при разширяването на метрото в Токио

Разполагането от страна на правителството на Токио на системи за поставяне на сегменти, ръководени от изкуствен интелект, премахна ръчното боравене с бетонни подплънки с тегло 4,5 тона по време на разширяването на линията Намбоку. Това прилагане доведе до намаляване на:

• Работните часове в зоната на режещата глава с 92%
• Мускулно-скелетни наранявания от вдигане на тежести с 100%
• Грешки при подравняване на сегментите, причиняващи вторични рискове, с 76%

След внедряването проверките за безопасност показаха пряка корелация между нивата на автоматизация и честотата на инциденти във всички етапи на проекта.

Стратегия: Поетапно приемане на автоматизация в тунели с висок риск

Водещите предприемачи използват рамка за внедряване в 4 етапа:

1. Пилотно тестване автоматизация в некритични подсистеми (конвейери, вентилация)
2. ХИБРИДНА ОПЕРАЦИЯ периоди с възможност за ръчно управление
3. Пълна автоматизация на основните функции за разкопаване
4. Прогнозиращо поддържане интеграция чрез машинно обучение

Този подход позволява на екипажите да развиват оперативен опит, като същевременно запазват контрола върху безопасността, като ранните прилагачи докладват 62% по-бързо реагиране на опасности в сравнение с незабавната пълна автоматизация.

Готовност за извънредни ситуации и сравнителна безопасност при методите за тонелуване

Проектиране на евакуационни маршрути и убежища в дълбоки тонели

Съвременните тонелни проекти насочват приоритет към множество евакуационни пътища, разположени на разстояние ≤ 500 метра един от друг, като притиснатите убежища осигуряват повече от 2 часа дишаем въздух. Тези системи намаляват рисковете от внезапни обвали или газови течове, като осигуряват бързо напускане на тонела дори при условия на ниска видимост.

Комуникационни системи по време на тонелни аварии

Редундантни безжични мрежи с меш топология вече допълват традиционните кабелни системи и осигуряват връзка на дълбочина над 1 км. Проектите, използващи хибридни комуникационни конфигурации, намалиха времето за аварийно реагиране с 33% в последните хидроелектрически тонелни проекти.

Редовни упражнения и обучение за аварийно реагиране за екипажите на ТБМ

Задължителни тримесечни симулации подготвят екипите за сценарии като пожар в рязещата глава или внезапен приток на подпочвени води. Проучване, използващо анализ на нечетки дефектни дървета за приоритизиране на рисковете, показва, че обучените екипажи отстраняват критични инциденти с 40% по-бързо в сравнение с необучените.

Симулации с цифров двойник за планиране на аварийни сценарии

Съвременните моделиращи инструменти вече възпроизвеждат геоложките поведения с точност от 94% според проучване от 2023 г. за цифрови двойници. Тези симулации позволяват на инженерите да тестват протоколи за евакуация при над 200 различни аварийни комбинации преди започване на строителството.

Сигурностни предимства на тонелни борови машини спрямо конвенционалните методи за пробиване

ТБМ намалят директното излагане на персонала на нестабилни лица с 78% в сравнение с методите чрез пробиване и взривяване. Затворените кабини за оператори с филтриращи системи HEPA намаляват инцидентите с дихателни рискове с 62% (Понеман, 2022).

Статистическо сравнение: Честота на наранявания при проекти с пробиване и взривяване спрямо проекти с ТБМ

Докладът на ITA от 2022 г. документира 2,7 наранявания/милион работни часа при проекти с ТБМ в сравнение с 8,1 при конвенционални методи. Автоматизираните ТБМ постигат почти нулево ниво на инциденти при хипербарни условия над 12 бара.

ЧЗВ

Какво са тонелни пробойни машини (ТБМ) и какви са често срещаните опасности?

Тонелните пробойни машини (ТБМ) се използват при строителство на тонели. Чести опасности включват нестабилни почвени условия, повреди на машини и вдишване на прах.

Как геологичните проучвания подобряват безопасността в тонелите?

Геологичните проучвания намаляват изненадите с 78%, което подобрява безопасността и намалява спиранията.

Каква роля играе изкуственият интелект в операциите с ТБМ?

Изкуственият интелект предвижда нуждата от поддръжка, оптимизирайки скоростта и стабилността на строителството.

Какви постижения са направени в личните предпазни средства?

Интелигентни ППС с биометрични сензори следят здравето на работниците, намалявайки случаите на топлинен стрес с 38%.

Как автоматизираните системи подобряват безопасността при тонеловане?

Автоматизираните системи намаляват излагането на работниците, като поемат по-голямата част от рязането и стабилизират ефективно тунелните стени.

Защо е важна готовността за извънредни ситуации при прокарване на тунели?

Готовността включва проектиране на евакуационни маршрути и провеждане на редовни учения, които помагат за бързи и безопасни реакции при аварии.