[發明專利]一種TBM搭載式巖石粉末取樣裝置及其方法

有效

• 申請號: 201910843271.6
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN110672356B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 林鵬;謝輝輝;許振浩;黃鑫;黃靖哲;吳民睿;潘東東
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08;G01N1/20;G01N1/34;E21D9/11
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本公開提供了一種TBM搭載式巖石粉末取樣裝置及方法，包括防護裝置、立柱、液壓臂、沖擊鉆機、吹掃裝置、裝樣瓶、轉盤、噴碼機以及控制系統。防護裝置保護整個取樣裝置。立柱起到支撐液壓臂的作用。液壓臂的收縮來控制沖擊鉆的移動。沖擊鉆機的前端設置有集料艙，沖擊鉆機負責將隧道圍巖進行粉碎并通過集料艙對粉末進行收集。吹掃裝置負責將取樣完成后的集料艙中殘留粉料吹掃干，轉盤帶輔助噴碼機對裝樣瓶的瓶身進行噴碼，同時還可對裝樣瓶中的樣品重量進行稱量。噴碼機連接TBM主控室的微機，可將其采樣里程信息傳輸到噴碼機中并噴印到裝樣瓶的瓶身上?？刂葡到y控制液壓臂、沖擊鉆機、吹掃裝置、轉盤和噴碼機的工作和停止。

技術領域

本公開屬于巖土含量測定領域，具體涉及一種TBM搭載式巖石粉末取樣裝置及其方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

隧道全斷面巖石掘進機簡稱TBM，是一種專門用在堅硬巖石地層中隧道施工設備，當深長隧道的長徑比達到或超過600～1000時，采用TBM法施工最宜。該方法具有掘進速度快、施工擾動小、成洞質量高、綜合經濟社會效益高等優勢，但TBM對地質條件的適應能力較差，施工過程中常遭遇涌突水、塌方、大變形等災害，導致掘進機卡機、損壞、報廢甚至人員傷亡的重大事故。另外，TBM還會遭遇刀盤磨損嚴重進而導致刀盤系統破巖性能下降、掘進效率低下等問題。

因此，在TBM施工過程中需要及時了解地層巖性特征、礦物組合類型及含量，以便分析掌子面前方工程和水文地質條件、預測刀盤磨損情況、及時調整掘進參數等。分析巖石中礦物類型及含量最準確和最快速的方法是粉晶X射線衍射分析法，但該方法測試樣品需要的是100目以下的巖石粉末。目前，獲取隧道圍巖中巖石粉末的方法都是現在隧道內取巖渣或者巖芯，然后用研缽或球磨機等磨粉，再手動篩分后，獲取滿足X射線衍射分析測試的樣品。該方法操作步驟多、耗費時間長，極大的影響了地質預報、掘進參數調整等及時性。因此，研發一臺TBM搭載式巖石粉末取樣裝置，以便能夠快速獲取圍巖中的巖石粉末并用于X射線衍射分析測試是一個亟待解決的問題。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種TBM搭載式巖石粉末取樣裝置及其方法，本公開可在TBM掘進過程中快速獲取圍巖中巖石粉末樣品，解決了常規方法步驟多、耗時長的問題。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種TBM搭載式巖石粉末取樣裝置，搭載于敞開式TBM的撐靴側面，包括液壓臂、沖擊鉆機、吹掃裝置、裝樣瓶、轉盤、噴碼機以及控制系統，其中：

所述沖擊鉆機的前端設置有用于安裝集料艙的卡槽，卡槽內設置有彈簧，集料艙的一端密封，且與卡槽內的彈簧相連接；另一端設置采集口，沖擊鉆機的鉆頭穿過該采集口，沖擊鉆機負責將隧道圍巖進行粉碎并通過集料艙對粉末進行收集；

所述液壓臂設置在沖擊鉆機的后端，用于控制沖擊鉆機在水平方向上的移動；

所述吹掃裝置設置在集料艙頂部，負責將取樣完成后的集料艙中殘留粉料吹掃干凈；

所述裝樣瓶放置在集料艙粉料出料口下方的轉盤上，用來收集巖石粉末；

所述轉盤為一可轉動的電子秤，所述的轉盤可帶動裝樣瓶緩慢轉動，輔助噴碼機對裝樣瓶的瓶身進行噴碼，同時還可對裝樣瓶中的樣品重量進行稱量；

所述噴碼機連接TBM主控室的微機，可將其采樣里程信息傳輸到噴碼機中并噴印到裝樣瓶的瓶身上。

所述控制系統控制所述液壓臂、沖擊鉆機、吹掃裝置、轉盤和噴碼機的工作和停止。

作為進一步的技術方案，TBM搭載式巖石粉末取樣裝置還包括一個防護裝置，所述防護裝置包括基座、側壁和頂棚，基座上設置側壁，側壁頂端設置有防止落石及滲水的頂棚。