[發明專利]隧道巖爆控制型TBM系統及方法

有效

• 申請號: 202110508313.8
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN112983450B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 何滿潮;王琦;高紅科;江貝;劉冬橋;楊曉杰;吳文瑞;許碩
• 申請（專利權）人: 北京中礦創新聯盟能源環境科學研究院
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D11/00;E21D11/10;E21D11/40;E21D11/08
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 盧業強

本發明公開隧道巖爆控制型TBM系統及方法，其中隧道巖爆控制型TBM系統包括同軸設置且由左至右依次通過傳動件連接固定的刀盤、可伸縮護盾、鋼筋網舉升器、鋼支架舉升器、混凝土噴射器、活動支撐部、管片安裝器和錨固件安裝器，所述刀盤、所述混凝土噴射器、所述錨固件安裝器和所述管片安裝器均繞中心軸可旋轉式設置，所述可伸縮護盾和所述鋼筋網舉升器均沿此中心軸旋轉且沿徑向伸縮。本發明的一種隧道巖爆控制型TBM系統結構簡單、利用隧道巖爆控制型TBM系統挖掘隧道并施工“鋼筋網?錨固件?高強拱架?管片”聯合支護體系，降低或避免隧道TBM施工過程中巖爆的發生風險，保障施工人員和機械設備安全。

技術領域

本發明涉及一種隧道與地下硐室施工技術領域，特別是涉及一種隧道巖爆控制型TBM系統。

本發明還涉及一種利用上述隧道巖爆控制型TBM系統的隧道挖掘與支護方法。

背景技術

巖爆是一種巖體中聚積的彈性變形勢能在一定條件下突然猛烈釋放，導致巖石爆裂并彈射的現象。隧道在開挖過程中及開挖完成后，均可能發生巖爆，對隧道人員和設備安全產生了巨大威脅，同時增加工程成本，影響工序循環時間和施工進度。尤其對于埋深大、應力高、構造多的隧道，極易出現強烈巖爆，以國家重大工程川藏鐵路隧道為例，由于地處歐亞板塊與印度板塊碰撞隆升形成的青藏高原中東部，穿越構造活躍的復雜艱險山區，隧道施工過程中面臨大埋深、高應力等因素，已建隧道段發生了多次巖爆事故，新建雅林段1018km，其中隧道占比83%，最大埋深超過2000m，其中162公里隧道存在巖爆問題。對于采用TBM施工的隧道，若隧道開挖過程中發生巖爆，采用的傳統的管片等支護難以控制圍巖瞬時大變形，將導致支護體系破壞，TBM設備被掩埋，影響施工進度，經濟損失巨大，甚至造成人員傷亡。

發明內容

本發明是為了解決現有技術中的不足而完成的。本發明的目的是提供一種結構簡單、利用隧道巖爆控制型TBM系統挖掘隧道并施工“鋼筋網-錨固件-高強拱架-管片”聯合支護體系，降低或避免隧道TBM施工過程中巖爆的發生風險，保障施工人員和機械設備安全的隧道巖爆控制型TBM系統及方法。

本發明的一種隧道巖爆控制型TBM系統，包括同軸設置且由左至右依次通過傳動件連接固定的刀盤、可伸縮護盾、鋼筋網舉升器、鋼支架舉升器、混凝土噴射器、活動支撐部、管片安裝器、錨固件安裝器和后配套裝置，所述刀盤、所述混凝土噴射器、所述錨固件安裝器和所述管片安裝器均繞中心軸可旋轉式設置，所述可伸縮護盾沿其徑向緩慢伸縮以抵抗巖爆拋射石渣，所述鋼筋網舉升器沿其中心軸旋轉且沿其徑向伸縮，所述管片安裝器沿其中心軸旋轉且沿其徑向伸縮，所述混凝土噴射器的噴頭朝向隧道的內側壁對應位置處，所述刀盤通過所述活動支撐部交替支撐隧道的內側壁獲得前進和挖掘推動力，所述后配套裝置包括控制子系統、通訊子系統、運輸子系統、通風子系統和排水子系統。