[发明专利]一种盾构机的泥水环流和碎石方法

说明书

技术领域

本发明属于地下掘进技术领域，具体涉及一种盾构机的泥水环流和碎石方法。

背景技术

盾构机从掘进位置的最前端至后端依次包括含刀盘的开挖舱、气垫舱和拖车，其中气垫舱的主要目的是用于平衡和稳定开挖面。目前，盾构机在富水砂卵石地层采用泥水平衡方式进行隧道开挖的过程中，都需要通过泥水环流系统出碴并维护开挖面的稳定；此时盾构机出碴方式为：刀盘切削后的碴土、卵石与隧道外注入的泥浆在开挖舱混合后形成流体从泥浆门进入气垫舱，被气垫舱内液压颚式碎石机进行初破后，经由泥水环流系统中的排浆泵高压抽吸进入出浆管排出隧道外。在此过程中，由于盾构机采用管道流体输送的出碴方式，其出碴速度主要取决于泥水环流系统中排浆泵的排碴能力。当盾构机在我国西南、西北、华北等地区的高含量、高硬度、大粒径卵石富水地层进行隧道施工时，由于气垫舱内的液压颚式碎石机每分钟碎石速度只有四次左右，而且在恶劣工况环境下经常损坏，无法快速将气垫舱内的大流量、大粒径卵石破碎到排浆泵的输送范围内，极易使盾构机出现气垫舱卵石淤积、泥水环流系统出浆管路堵塞、排浆泵损坏等故障，导致盾构机长时间停机进行维修，大大限制了其掘进能力的发挥。

因此，本领域需要开发一种新的盾构机的泥水环流和碎石方法以克服上述气垫舱内的液压颚式碎石机的破碎能力过低的问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，提出一种满足盾构机在富水砂卵石地层中开挖隧道的出碴要求、适合在高压泥浆密封环境中工作、破碎能力强、设备维护方便的泥水环流和碎石方法。

因此，本发明提供一种盾构机的泥水环流和碎石方法，包括：刀盘切削后的碴土和石块与从隧道外注入的泥浆在开挖舱混合后形成流体进入气垫舱，再在排浆泵的作用下将气垫舱中的流体输送至气垫舱外的泥浆管路破碎机中，在泥浆管路破碎机中将来自于气垫舱中的石块破碎，破碎后的石块随泥浆从排浆管中排出隧道外；所述泥浆管路破碎机为包含密封垫、机架和动颚组件且其内部可密封压力达到0.5MPa以上的泥浆流体的封闭颚式破碎机。

在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机安装在盾构机后配套拖车上。在一种具体的实施方式中，从气垫舱中流出的流体经过减震喉后再进入泥浆管路破碎机中，被泥浆管路破碎机破碎后的流体先经减震喉再从排浆管中排出隧道外。

在一种具体的实施方式中，所述气垫舱中还含有液压颚式碎石机，用于对泥浆和砂石进行初步破碎后再输送至所述封闭颚式破碎机中。

在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机中的泥浆流体压力为1MPa以上。

在一种具体的实施方式中，所述方法还包括不经过气垫舱而直接向所述泥浆管路破碎机中引入冲洗泥浆的过程。

在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机包括共同形成内部密封空间的机架、动颚组件和密封垫，和位于机架内部的定颚板，以及位于机架外的电机驱动组件和皮带；所述电机驱动组件和皮带用于驱动所述动颚组件相对定颚板作复摆挤压运动，对夹在两者之间的石块进行挤压破碎；所述动颚组件包括设置在机架上的偏心轴和位于机架内的动颚板，动颚组件与机架之间形成旋转动密封。

优选的，所述泥浆管路破碎机包括固定设置在盾构机配套拖车上的下机架、与所述下机架通过密封垫二密封连接的第一上机架、与所述第一上机架通过密封垫三密封连接的第二上机架、以及设置在下机架侧面且与所述下机架通过密封垫一密封连接的检修门，所述下机架、第一上机架、第二上机架和检修门共同形成机体内腔；所述泥浆管路破碎机的动颚组件和定颚板构成碎石机构；打开所述检修门后可对机体内腔内部的组件进行维修。

在一种具体的实施方式中，所述动颚组件包括电机驱动旋转的偏心轴、固定设置在偏心轴轴向外侧用于将动颚组件连接在机架上的外侧轴承和轴承座固定设置在偏心轴轴向内侧的内侧轴承、连接在所述内侧轴承上的动颚、连接在所述动颚上的动颚板，以及包括外侧轴承旋转密封环件、外侧轴承旋转密封、内侧轴承旋转密封环件和内侧轴承旋转密封；所述外侧轴承旋转密封设置在外侧轴承旋转密封环件径向内部，二者均位于外侧轴承的轴向内侧，二者共同作用用于将泥浆管路破碎机内部的高压泥浆隔离使其不能进入外侧轴承内部；所述内侧轴承旋转密封设置在内侧轴承旋转密封环件径向内部，二者均位于内侧轴承的轴向外侧，二者共同作用用于将泥浆管路破碎机内部的高压泥浆隔离使其不能进入内侧轴承内部。