[發(fā)明專利]實現(xiàn)地質(zhì)探測的組合式TBM及地質(zhì)探測掘進方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810555095.1
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108798690B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧景景;龔春艷;周輝;張傳慶;楊凡杰;胡大偉;高陽;楊艷霜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所;湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21B49/00;G01V1/28
• 代理公司: 11371 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 孫海杰

1.一種實現(xiàn)地質(zhì)探測的組合式TBM，其特征在于，其包括掘進方向相同的超前TBM和擴挖TBM，所述超前TBM沿組合式TBM的中軸線設(shè)置，所述擴挖TBM包圍在所述超前TBM外側(cè)，所述超前TBM和所述擴挖TBM之間預(yù)留間隙，所述超前TBM上搭載有用于對掌子面前方的地質(zhì)進行探測的探地雷達裝置，用于對掌子面鉆掘探測孔的地質(zhì)鉆機，用于對前方和周圍的巖體進行聲波測試的聲波探測裝置，用于對圍巖進行微震監(jiān)測的微震監(jiān)測裝置；

所述超前TBM包括沿掘進方向連接設(shè)置的刀盤Ⅰ和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動Ⅰ，以及推進油缸Ⅰ，所述刀盤Ⅰ上安裝有刀具，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動Ⅰ用于驅(qū)動所述刀盤Ⅰ旋轉(zhuǎn)破巖，所述推進油缸Ⅰ用于推進所述刀盤Ⅰ；

所述地質(zhì)鉆機包括鉆桿和電機；所述超前TBM的刀盤Ⅰ上設(shè)有通孔；所述電機驅(qū)動鉆桿轉(zhuǎn)動，所述鉆桿可穿過所述通孔對掌子面鉆或圍巖鉆掘探測孔。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)地質(zhì)探測的組合式TBM，其特征在于，所述探地雷達裝置包括通過光纖連接的雷達天線和雷達主機，所述雷達天線發(fā)射信號并采集掌子面前方地質(zhì)體的回波信號，并通過光纖傳輸給所述雷達主機。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)地質(zhì)探測的組合式TBM，其特征在于，所述聲波探測裝置包括相互連接的聲波探頭和處理器，所述聲波探頭布置于所述探測孔內(nèi)并激發(fā)和接收聲波信號，所述聲波探頭將接收的聲波信號傳輸給所述處理器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)地質(zhì)探測的組合式TBM，其特征在于，所述微震監(jiān)測裝置包括相互連接的微震傳感器和信號采集處理系統(tǒng)，所述微震傳感器布置于所述探測孔內(nèi)并接收微震源形成的聲發(fā)射信號，所述微震傳感器將接受的聲發(fā)射信號傳輸給所述信號采集處理系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)地質(zhì)探測的組合式TBM，其特征在于，所述擴挖TBM的掘進面包圍在所述超前TBM的掘進面的外側(cè)，所述超前TBM的刀盤Ⅰ呈圓盤形，所述擴挖TBM的刀盤Ⅱ呈圓環(huán)形，所述擴挖TBM的刀盤Ⅱ包圍在所述超前TBM的刀盤Ⅰ的外側(cè)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)地質(zhì)探測的組合式TBM，其特征在于，所述擴挖TBM包括沿掘進方向連接設(shè)置的刀盤Ⅱ和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動Ⅱ，以及推進油缸Ⅱ，所述刀盤Ⅱ上安裝有刀具，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動Ⅱ用于驅(qū)動所述刀盤Ⅱ旋轉(zhuǎn)破巖，所述推進油缸Ⅱ用于推進所述刀盤Ⅱ。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實現(xiàn)地質(zhì)探測的組合式TBM，其特征在于，所述超前TBM還包括設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動Ⅰ外側(cè)的外機架Ⅰ和設(shè)置于外機架Ⅰ后方的外機架上撐靴Ⅰ，所述推進油缸Ⅰ的兩端分別連接所述外機架Ⅰ和所述外機架上撐靴Ⅰ；

所述擴挖TBM還包括設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動Ⅱ外側(cè)的外機架Ⅱ和設(shè)置于外機架Ⅱ后方的外機架上撐靴Ⅱ，所述推進油缸Ⅱ的兩端分別連接所述外機架Ⅱ和所述外機架上撐靴Ⅱ。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實現(xiàn)地質(zhì)探測的組合式TBM，其特征在于，所述刀盤Ⅰ后設(shè)置有鏟斗Ⅰ用于鏟起經(jīng)刀盤Ⅰ破碎的巖渣，所述鏟斗Ⅰ下方設(shè)置有皮帶運輸機Ⅰ用于將巖渣輸送出去；

所述刀盤Ⅱ后設(shè)置有鏟斗Ⅱ用于鏟起經(jīng)刀盤Ⅱ破碎的巖渣，所述鏟斗Ⅱ下方設(shè)置有皮帶運輸機Ⅱ用于將巖渣輸送出去。

9.一種基于權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)地質(zhì)探測的組合式TBM的地質(zhì)探測掘進方法，其特征在于，其包括以下步驟：

S1、將所述超前TBM和所述擴挖TBM的掘進面齊平并對準(zhǔn)待開挖洞室位置；

S2、固定所述擴挖TBM的位置，啟動所述超前TBM，使所述超前TBM向前掘進一個行程，停止所述超前TBM，在超前TBM掘進的過程中，啟動探地雷達裝置，對掌子面前方的地質(zhì)進行探測；

S3、先啟動地質(zhì)鉆機，在掌子面鉆掘多個探測孔，再啟動聲波探測裝置，對前方和周圍的巖體進行聲波測試，啟動微震監(jiān)測裝置，對圍巖進行微震監(jiān)測，從而預(yù)報掌子面前方和周圍的地質(zhì)情況；

S4、若地質(zhì)情況允許繼續(xù)開挖，啟動所述擴挖TBM，使所述擴挖TBM向前掘進一個行程；

S5、重復(fù)步驟S1-S4，直至完成洞室開挖。