[發明專利]基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法

有效

• 申請號: 202011214356.7
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112483111B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 周輝;徐福通;盧景景;肖建成;沈貽歡;史林肯;李晗
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D9/06
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 狄宗祿

1.基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟一：TBM刀盤(4)對準巖石；首先由高壓水射流結構(3)噴射的高壓水射流垂直射入巖石，在巖體材料上形成高壓水切槽(5)；

接著，由機械滾刀結構(2)的機械滾刀滾壓由兩相鄰高壓水切槽(5)分割的局部巖石塊體，在機械滾刀滾壓過后，矩形局部巖石塊體在機械滾刀下方形成兩道主裂紋(6)，主裂紋(6)從機械滾刀下方貫通局部巖石塊體至高壓水切槽(5)的底部位置；至此，機械滾刀下方出現梯形狀的巖脊(7)；

步驟二：巖脊(7)由高壓水射流結構(3)噴射的高壓水射流進行再次分割，用機械刮刀去除步驟一中經過機械滾刀滾壓后剩余的殘余巖體以及步驟二中由高壓水射流切槽分割成的三塊較小區域的正梯形凸臺巖體，刮刀的切割深度為類梯形殘余巖脊塊體巖石凸臺塊體的底邊線，最終實現切槽深度與機械破巖深度相匹配的有機結合，實現無巖脊破巖；

或采用模塊化刮刀(1)直接去除巖脊。

2.根據權利要求1所述的基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法，其特征在于：在步驟二中，當巖脊(7)由高壓水射流結構(3)噴射的高壓水射流進行再次分割時，巖脊(7)分割方式為：高壓水射流傾斜射入巖脊(7)，入射角度為45度、且射入點為巖脊(7)斜邊的中點。

3.根據權利要求2所述的基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法，其特征在于：通過高壓水射流結構(3)控制高壓水射流的噴射壓力和切割速度，直到高壓水射流的切槽深度達到巖脊(7)的底邊位置。

4.根據權利要求1所述的基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法，其特征在于：在步驟二中，當采用模塊化刮刀(1)直接去除巖脊(7)時，所述模塊化刮刀(1)貫入高壓水切槽(5)、切割機械滾刀滾壓后殘余的巖脊，將巖脊推平至高壓水切槽(5)最底部位置。

5.根據權利要求4所述的基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法，其特征在于：模塊化刮刀(1)包括刮刀刀具(1.1)、機械刮刀框架(1.2)、機械刮刀推力油缸(1.3)和機械刮刀導向連接油缸(1.4)；

刮刀刀具(1.1)通過機械刮刀刀具中軸(1.5)安裝在機械刮刀框架(1.2)上；

機械刮刀推力油缸(1.3)與機械刮刀框架(1.2)連接；

機械刮刀導向連接油缸(1.4)與機械刮刀框架(1.2)連接、且位于機械刮刀推力油缸(1.3)兩側；

機械刮刀推力油缸(1.3)和機械刮刀導向連接油缸(1.4)分別與TBM刀盤(4)連接。

6.根據權利要求5所述的基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法，其特征在于：在TBM刀盤(4)工作時，機械刮刀推力油缸(1.3)施加推力，機械刮刀導向連接油缸(1.4)伴隨機械刮刀框架(1.2)同步運動，機械刮刀推力油缸(1.3)的施加力作用到機械刮刀框架(1.2)上，進而推動刮刀刀具(1.1)。

7.根據權利要求6所述的基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法，其特征在于：機械滾刀結構(2)包括機械滾刀(2.1)、機械滾刀框架(2.2)和機械滾刀推力油缸(2.3)；

機械滾刀(2.1)通過機械滾刀刀具中軸(2.4)安裝在機械刮刀框架(1.2)上；

機械滾刀推力油缸(2.3)與機械滾刀框架(2.2)連接；

機械滾刀推力油缸(2.3)與TBM刀盤(4)連接。

8.根據權利要求7所述的基于傾斜高壓水射流及刮刀布置的無巖脊破巖方法，其特征在于：所述模塊化刮刀(1)包括兩種狀態，分別為刮刀切割巖脊工作狀態和刮刀收縮狀態；

當機械刮刀模塊為刮刀收縮狀態時，且刮刀刀具(1.1)伸出TBM刀盤(4)平面的長度與機械滾刀伸出TBM刀盤(4)平面的長度相等，刮刀刀具(1.1)和機械滾刀同時滾壓巖石材料，

當機械刮刀模塊為刮刀切割巖脊工作狀態時，刮刀刀具(1.1)貫入高壓水切槽(5)、切割機械滾刀滾壓后殘余的巖脊(7)，將巖脊(7)推平至高壓水切槽(5)最底部位置。