[發(fā)明專利]雙盾殼分離式全斷面超前預(yù)裂隧道掘進(jìn)機(jī)及其掘進(jìn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210429314.8
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114856595B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡少斌;蔡余康;顏正勇;龐爍鋼;張琳;季淮君
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué);江蘇中控能源科技有限公司
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D9/08;E21D9/06;E21D9/12
• 代理公司: 南京燦爛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32356
• 代理人: 趙麗

本發(fā)明公開了一種雙盾殼分離式全斷面超前預(yù)裂隧道掘進(jìn)機(jī)，包括連接有刀盤（1）的主發(fā)動機(jī)（6）、分離式的內(nèi)盾殼（4）和外盾殼（2）、連接內(nèi)盾殼（4）和環(huán)形架（96）的伸縮油缸Ⅰ（8）、與外盾殼（2）相連接的且位于外盾殼（2）與內(nèi)盾殼（4）之間的滑動支撐（7）和位于環(huán)形架（96）上的全斷面超前預(yù)裂機(jī)構(gòu)（9），環(huán)形架（96）與外盾殼（2）相連且平行位于刀盤（1）的后方，內(nèi)盾殼（4）與主發(fā)動機(jī)（6）相連。本發(fā)明還公開了雙盾殼分離式全斷面超前預(yù)裂隧道掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)方法。本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有隧道掘進(jìn)機(jī)滾刀損耗快，硬巖掘進(jìn)難的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地下工程施工機(jī)械及工法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙盾殼分離式全斷面超前預(yù)裂隧道掘進(jìn)機(jī)及其掘進(jìn)方法，尤其涉及一種可伸縮的雙盾殼分離式全斷面超前預(yù)裂隧道掘進(jìn)機(jī)及工藝方法。

背景技術(shù)

隧道掘進(jìn)機(jī)是一種用于隧道掘進(jìn)的機(jī)械，其主要手段是使用滾刀對硬巖進(jìn)行破碎，然而隨著隧道掘進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，單純使用滾刀破巖的效益難以滿足人們的需求，尤其是高硬巖隧道，對滾刀磨損極大以致需要頻繁換刀，增加了經(jīng)濟(jì)成本、時間成本以及危險性。

目前的現(xiàn)有技術(shù)，雖然提出了多種輔助手段幫助掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行破巖，然而技術(shù)尚不成熟，同時難以實(shí)現(xiàn)超前預(yù)裂。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有隧道掘進(jìn)機(jī)滾刀損耗快，硬巖掘進(jìn)難的問題，本發(fā)明提出了一種雙盾殼分離式全斷面超前預(yù)裂隧道掘進(jìn)機(jī)。

同時，本發(fā)明還提供一種雙盾殼分離式全斷面超前預(yù)裂隧道掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

雙盾殼分離式全斷面超前預(yù)裂隧道掘進(jìn)機(jī)，包括連接有刀盤的主發(fā)動機(jī)、分離式的內(nèi)盾殼和外盾殼、連接內(nèi)盾殼和環(huán)形架的伸縮油缸Ⅰ、與外盾殼相連接的且位于外盾殼與內(nèi)盾殼之間的滑動支撐和位于環(huán)形架上的全斷面超前預(yù)裂機(jī)構(gòu)，環(huán)形架與外盾殼相連且平行位于刀盤的后方，內(nèi)盾殼與主發(fā)動機(jī)相連。

全斷面超前預(yù)裂機(jī)構(gòu)包括鉆裂臂、伸縮油缸Ⅱ、伸縮桿、支撐架、護(hù)臂、環(huán)形架和旋轉(zhuǎn)裝置；伸縮油缸Ⅱ由若干對長伸縮油缸和短伸縮油缸組成，長伸縮油缸連接鉆裂臂下方的短伸縮油缸和伸縮桿；伸縮桿的末端位于與護(hù)臂內(nèi)，護(hù)臂與環(huán)形架固定連接，伸縮桿穿過護(hù)臂與環(huán)形架與旋轉(zhuǎn)裝置相連；支撐架連接護(hù)臂和環(huán)形架；鉆裂臂與超臨界混相流體儲存室相連。

本發(fā)明的雙盾殼分離式全斷面超前預(yù)裂隧道掘進(jìn)機(jī)，還包括與內(nèi)盾殼相連接的人艙；主發(fā)動機(jī)設(shè)置于發(fā)動機(jī)支架內(nèi)，發(fā)動機(jī)支架通過連板與內(nèi)盾殼固定連接，人艙位于內(nèi)盾殼與主發(fā)動機(jī)之間，且位于連板的后方。

本發(fā)明的雙盾殼分離式全斷面超前預(yù)裂隧道掘進(jìn)機(jī)，還包括運(yùn)送渣石的履帶式運(yùn)輸機(jī)；溜渣板位于履帶式運(yùn)輸機(jī)和外盾殼之間，并與內(nèi)盾殼固定相連。

旋轉(zhuǎn)裝置包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

主發(fā)動機(jī)、伸縮油缸Ⅰ、伸縮油缸Ⅱ、旋轉(zhuǎn)裝置和鉆裂臂均與電源和控制器相連。

雙盾殼分離式全斷面超前預(yù)裂隧道掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)方法，包括以下步驟：

S1，檢查儀器設(shè)備；

S2，通過調(diào)節(jié)伸縮油缸Ⅰ，將掘進(jìn)機(jī)調(diào)整為預(yù)裂模式，即連接有主發(fā)動機(jī)的內(nèi)盾殼向環(huán)形架移動，連接超臨界混相流體儲存室的鉆裂臂探出刀盤外；

S3，通過控制伸縮油缸Ⅱ和旋轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)鉆裂臂工作范圍內(nèi)的全方位旋轉(zhuǎn)定位；

S4，定位后，驅(qū)動鉆裂臂進(jìn)行超深打孔，打孔完成后進(jìn)行超臨界流體脈沖預(yù)裂；

S5，重復(fù)S4，對目標(biāo)孔位進(jìn)行預(yù)裂；

S6，收回鉆裂臂并疊合，調(diào)節(jié)伸縮油缸Ⅰ，將掘進(jìn)機(jī)調(diào)整為掘進(jìn)模式；

S7，轉(zhuǎn)動刀盤開始掘進(jìn)，并啟動履帶運(yùn)輸機(jī)搬運(yùn)碎石；