[發(fā)明專利]一種用于溶洞不良地質的TBM自動脫困撐靴系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010116090.6
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111255472B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 楊為民;吳杰;王文揚;許振浩;林鵬;謝輝輝;王朝陽
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/11
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

1.一種用于溶洞不良地質的TBM自動脫困撐靴系統(tǒng)，其特征在于，包括TBM總控制中心及與其分別相連的撐靴展開及夾緊系統(tǒng)和撐靴旋轉系統(tǒng)；

所述撐靴展開及夾緊系統(tǒng)用于：根據TBM總控制中心下發(fā)的最優(yōu)撐靴展開路徑將兩個撐靴展開并形成“U”形撐靴結構；在TBM總控制中心的控制作用下使得撐靴內壁與巖壁夾緊并實時監(jiān)測撐靴內壁與巖壁的接觸壓力并回傳至TBM總控制中心；

所述撐靴旋轉系統(tǒng)，用于根據TBM總控制中心下發(fā)的最優(yōu)撐靴旋轉路徑調整撐靴姿態(tài)，使得巖壁卡在“U”形撐靴結構內；

所述TBM總控制中心，用于根據撐靴內壁與巖壁的接觸壓力與預設壓力值比較，得到“U”形撐靴結構與巖壁的緊密接觸程度，確定是否進行掘進作業(yè)來完成TBM卡機脫困；當TBM通過溶洞地質后，控制撐靴展開及夾緊系統(tǒng)和撐靴旋轉系統(tǒng)動作，使得撐靴與巖壁松開，旋轉至原位，收回展開并進入正常掘進狀態(tài)。

2.如權利要求1所述的用于溶洞不良地質的TBM自動脫困撐靴系統(tǒng)，其特征在于，所述TBM總控制中心用于接收撐靴內壁與巖壁的接觸壓力，當接收到的接觸壓力值不滿足預設壓力值時，自動控制撐靴展開及夾緊系統(tǒng)使得“U”形撐靴與巖壁緊密接觸，直至接觸壓力值滿足預設壓力值時，繼續(xù)進行掘進作業(yè)，完成TBM卡機脫困。

3.如權利要求1所述的用于溶洞不良地質的TBM自動脫困撐靴系統(tǒng)，其特征在于，所述TBM總控制中心還與激光測距裝置相連；所述激光測距裝置設置在撐靴端部，用于檢測溶洞幾何尺寸并傳送至TBM總控制中心。

4.如權利要求3所述的用于溶洞不良地質的TBM自動脫困撐靴系統(tǒng)，其特征在于，所述TBM總控制中心，用于根據接收到的溶洞幾何尺寸自動計算出最優(yōu)撐靴展開路徑。

5.如權利要求3所述的用于溶洞不良地質的TBM自動脫困撐靴系統(tǒng)，其特征在于，所述TBM總控制中心，用于根據接收到的溶洞幾何尺寸自動計算出最優(yōu)撐靴旋轉路徑。

6.如權利要求1所述的用于溶洞不良地質的TBM自動脫困撐靴系統(tǒng)，其特征在于，所述撐靴展開及夾緊系統(tǒng)包括設置在兩個撐靴之間的伸縮結構，所述伸縮結構受TBM總控制中心的控制，用于展開兩個撐靴形成“U”形、收回撐靴以及控制撐靴內壁與巖壁之間夾緊。

7.如權利要求1所述的用于溶洞不良地質的TBM自動脫困撐靴系統(tǒng)，其特征在于，所述撐靴展開及夾緊系統(tǒng)還包括壓力傳感裝置，所述壓力傳感裝置設置在撐靴內壁，用于實時監(jiān)測撐靴內壁與巖壁的接觸壓力并傳送至TBM總控制中心。

8.如權利要求7所述的用于溶洞不良地質的TBM自動脫困撐靴系統(tǒng)，其特征在于，所述撐靴內壁上設置有圓柱體防滑齒，所述壓力傳感裝置設置在圓柱體防滑齒內。

9.如權利要求1所述的用于溶洞不良地質的TBM自動脫困撐靴系統(tǒng)，其特征在于，所述撐靴旋轉系統(tǒng)，包括：

錨栓結構，其包括錨桿，錨桿用于連接可旋轉撐靴部分和不可旋轉部分，且為撐靴的旋轉軸；

旋轉機構，其一端固定在基座上，另一端與可旋轉撐靴部分相連，用于為撐靴旋轉提供動力，使得可旋轉撐靴部分圍繞旋轉軸做旋轉運動。

10.一種如權利要求1-9中任一項所述的用于溶洞不良地質的TBM自動脫困撐靴系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括：

TBM總控制中心下發(fā)最優(yōu)撐靴展開路徑至撐靴展開及夾緊系統(tǒng)，使得兩個撐靴展開并形成“U”形撐靴結構；

TBM總控制中心下發(fā)的最優(yōu)撐靴旋轉路徑至撐靴旋轉系統(tǒng)，利用撐靴旋轉系統(tǒng)調整撐靴姿態(tài)，使得巖壁卡在“U”形撐靴結構內；

TBM總控制中心控制撐靴展開及夾緊系統(tǒng)，使得撐靴內壁與巖壁夾緊并實時監(jiān)測撐靴內壁與巖壁的接觸壓力并回傳至TBM總控制中心；

TBM總控制中心根據撐靴內壁與巖壁的接觸壓力與預設壓力值比較，得到“U”形撐靴結構與巖壁的緊密接觸程度，確定是否進行掘進作業(yè)來完成TBM卡機脫困；當TBM通過溶洞地質后，控制撐靴展開及夾緊系統(tǒng)和撐靴旋轉系統(tǒng)動作，使得撐靴與巖壁松開，旋轉至原位，收回展開并進入正常掘進狀態(tài)。