[發明專利]一種多功能巖石隧道掘進機支護系統及支護方法

在審

• 申請號: 201910530987.0
• 申請日: 2019-06-19
• 公開（公告）號: CN110284895A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 洪開榮;孫振川;楊延棟;陳饋;李鳳遠;張兵;馬亮;韓偉鋒;劉俊成;趙海雷;王利明;李宏波;張合沛;秦銀平
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道局集團有限公司;盾構及掘進技術國家重點實驗室;中國鐵路總公司
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D11/08;E21D11/10;E21D11/18;E21D11/40;E21D20/02
• 代理公司: 鄭州浩翔專利代理事務所(特殊普通合伙) 41149
• 代理人: 靳錦;邊延松

本發明公開了一種多功能巖石隧道掘進機支護系統及支護方法，該支護系統包括護盾、鋼拱架安裝器、前置式混噴器、管片安裝器和錨桿鉆機；所述護盾設置在掘進機主梁前部和刀盤之間，所述鋼拱架安裝器、前置式混噴器、管片安裝器和錨桿鉆機依次可滑動設置在所述護盾后側的主梁上，其中所述鋼拱架安裝器和前置式混噴器緊鄰設置；在所述錨桿鉆機下方設有喂片機，所述喂片機通過牽引機構與掘進機相連接。本發明集多種支護方式于一體，可實現多種支護方法的聯合使用，增強了開敞式TBM對軟弱破碎地層適應性，能夠實現圍巖的及時封閉，提高掘進效率和支護強度。

技術領域

本發明涉及巖石隧道掘進機技術領域，具體涉及一種多功能巖石隧道掘進機支護系統及支護方法。

背景技術

巖石隧道掘進機（TBM）是一種先進的山嶺隧道施工機械，開敞式TBM是利用旋轉刀盤上的盤形滾刀滾壓破巖，但支護方式依然采用新奧法的初期支護形式，即以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網、鋼支撐等進行初期支護。目前，開敞式TBM在軟弱破碎地層掘進時，鋼拱架、鋼筋網、錨桿等作業可在圍巖出護盾后及時施作，但濕噴混凝土的位置往往距離護盾位置超過50m，導致圍巖不能及時封閉；為了及時封閉圍巖，也有采用人工干噴或潮噴的方式噴射混凝土，但勞動強度大，且導致隧道作業環境惡劣。另外，當開敞式TBM在破碎或巖爆地層掘進，采用新奧法的支護方式無法控制破裂圍巖的掉落，導致機器被砸、人員傷亡、隧道底部清渣量大的問題，嚴重制約了開敞式TBM的施工進度。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種可同時用于圍巖整體性好或差的作業環境內、可實現及時封閉圍巖、工作效率高、勞動強度低的多功能巖石隧道掘進機支護系統及支護方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種多功能巖石隧道掘進機支護系統，包括護盾、鋼拱架安裝器、前置式混噴器、管片安裝器和錨桿鉆機；

所述護盾設置在掘進機主梁前部和刀盤之間，所述鋼拱架安裝器、前置式混噴器、管片安裝器和錨桿鉆機依次可滑動設置在所述護盾后側的主梁上，其中所述鋼拱架安裝器和前置式混噴器緊鄰設置；在所述管片安裝器下方設有喂片機，所述喂片機通過牽引機構與掘進機相連接；

所述管片安裝器包括設置在所述主梁上的環形移動架、與所述環形移動架可旋轉安裝的回轉工作盤、在所述回轉工作盤外側對稱設置的兩個提升油缸，以及管片抓取機構，所述管片抓取機構的兩端分別與兩個所述提升油缸的伸縮端固定連接；

所述喂片機包括支撐架、設置在所述支撐架兩側上方的起升托架、在所述支撐架內部設置的滑動油缸，以及與所述滑動油缸的伸縮端鉸接的運送板；在所述起升托架的內側設有滑道，所述運送板的兩側分別設有與所述滑道相匹配的滑塊，使運送板沿起升托板滑動。

在上述技術方案中，護盾起到臨時支護的作用，前置混噴器設置在鋼拱架安裝器的一側，可以實現圍巖的及時封閉，增加作業環境的安全性，無需人工操作，勞動強度小；管片安裝器用于開敞式TBM在破碎或巖爆地層掘進時的支護，有效控制破裂圍巖的掉落，改善隧道工作環境，有效增加施工進度；喂片機用來為管片安裝器提供管片，滑動油缸帶動運送板做往復運動，運送板沿起升托架滑動，起到定位作用，使運送板滑動更加穩定。

優選的，所述前置式混噴器包括設置在主梁兩側的弧形軌道和分別設置在所述弧形軌道內的混噴小車?；靽娦≤囇鼗⌒诬壍酪苿?，噴射范圍廣，噴射效果好，支護更加及時和穩固。

優選的，在所述護盾內壁等間距設有多個用于管片定位的伸縮液壓桿。伸縮液壓桿用來對管片定位和臨時固定的作用，方便管片安裝器對管片的定位，避免管片的移動。

優選的，在所述抓取機構的一側設有微調油缸；在位于所述管片安裝器內部的主梁上設有與所述環形移動架固定連接的平移油缸。微調油缸用來對抓取機構的位置進行微調節，避免因抓取管片位置偏離造成的管片在移動途中脫落；平移油缸用來帶動管片安裝器做水平移動。