[發明專利]一種隧道掘進方法及掘進機

有效

• 申請號: 201310491495.8
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103541737A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 羅師竹
• 申請（專利權）人: 羅師竹
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 周維鋒

技術領域

本發明涉及工程機械領域，特別涉及一種隧道掘進方法和掘進機。

背景技術

21世紀是地下空間的世紀，隨著國民經濟的快速發展，我國城市化進程不斷加快，今后相當長的時期內，國內的城市地鐵隧道、水工隧道、越江隧道、鐵路隧道、公路隧道、市政管道等工程將需要大量的隧道施工及施工用的掘進機。

隧道掘進機是用機械破碎巖石、出碴和支護實行連續作業的一種綜合設備。按掘進機在工作面上的切削過程，分為全斷面掘進機和部分斷面掘進機。按破碎巖石原理不同，又可分滾壓式（盤形滾刀）掘進機和銑切式掘進機。中國產品多為滾壓式全斷面掘進機，適于中硬巖至硬巖。掘進時，在推進油缸的軸向壓力作用下，電動機驅動滾刀盤旋轉，將巖石切壓破碎，其周圍有勺斗，隨轉動而卸到運輸帶上。這種隧道掘進方法費時、工程造價大，隧道掘進機的設備結構復雜、成本高，同時由于制造工藝復雜，因此設備主要依賴進口。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種隧道掘進方法和適用于該方法進行作業的掘進機，其方法掘進效率高，設備結構、制造工藝簡單。

本發明的隧道掘進方法，包括如下步驟

a）在需進行隧道掘進的開挖面上同時鉆多個孔，各孔均勻分布在同一圓周內；

b）在已鉆好的孔旁沿其分布圓周繼續同時鉆與上一孔相切或相交的多個孔；

c）重復如上步驟，直至上述孔覆蓋整個孔的分布圓周，并在孔分布圓周中部形成巖土芯；

d）碎裂巖土芯，取出碎石，完成一次掘進；

e）在已挖掘出的隧道最里端的開挖面上，沿掘進方向重復上述a）至d），直至達到預定的掘進深度。

進一步，所述步驟a）和b）中，所述多個孔的鉆進方向與隧道軸向的夾角為3-6度，多個孔形成的圓錐沿掘進方向截面逐漸增大。

一種用于實施上述隧道掘進方法的掘進機，包括機架、位于機架前端的鉆孔裝置和鉆孔推進裝置，所述鉆孔裝置包括可繞其自身軸線轉動的圓盤、繞周向均布于圓盤上的多根鉆桿和設置于鉆桿末端用于驅動鉆桿旋轉的液壓馬達，所述圓盤可繞其自身軸線旋轉調節，所述鉆孔推進裝置驅動鉆桿沿鉆桿軸向往復移動。

進一步，所述圓盤由鉸接于機架和圓盤之間的液壓缸A驅動旋轉，所述液壓缸A伸長時，各鉆桿的旋轉軌跡構成一個完整的圓周。

進一步，所述鉆桿固定于滑座上，所述圓盤設有擺臂A，所述擺臂A頂部設有固定滑軌，所述滑座在滑軌上沿鉆桿軸線方向滑動。

進一步，所述各鉆桿與圓盤中心線呈3-6度夾角，各鉆桿形成的圓錐沿掘進方向截面逐漸增大，

進一步，所述鉆孔推進裝置包括位于擺臂A上的滑輪A、位于滑座底部沿掘進方向前后布置的前滑輪B與后滑輪C、位于圓盤上且與圓盤同心的電動絞盤和鋼絲繩，所述鋼絲繩依次繞過滑輪A、前滑輪B、后滑輪C和滑輪A后，鋼絲繩兩端交叉分別與電動絞盤連接。

進一步，所述擺臂A與圓盤在滑輪A的中心處鉸接，所述擺臂A由位于圓盤上的液壓缸B驅動，繞滑輪A的中心在圓盤平面內擺動。

進一步，還包括安裝在機架上的行走機構，所述行走機構包括與機架連接的機架提升裝置和安裝于機架提升裝置上的行走輪，所述機架提升裝置包括平行四連桿機構和用于驅動四連桿機構動作的液壓缸C所述行走輪安裝于四連桿機構的底部水平機架桿上。

進一步，所述行走機構為兩個，并沿機架左右兩側對稱布置。

進一步，所述機架上沿左右兩側對稱固定有套桿，所述平行四連桿機構的頂部連桿以可繞其自身軸線自由旋轉的方式套于套桿外。

進一步，所述機架兩側對稱設有支撐裝置，所述支撐裝置包括一端與機架鉸接的擺臂B和位于擺臂B另一端的支撐盤，所述擺臂B由液壓缸D驅動擺動。

進一步，還包括位于機架上的液壓劈裂機。

進一步，所述機架為油缸式，所述圓盤設置在機架活塞桿上。

進一步，所述機架活塞桿、絞盤和圓盤為中空，中空空間內設有中心孔鉆。

進一步，所述機架后端設有供給液壓元件的液壓站，所述掘進機的重心位于前后行走輪之間。