[发明专利]TBM刀盘

说明书

技术领域

本发明涉及隧洞掘进机（TBM），尤其是涉及TBM刀盘。

背景技术

隧洞掘进机（TBM：Tunnel Boring Machine）广泛用于长隧洞机械化施工中。目前 的隧洞掘进机破岩刀具多采用单刃滚刀，其原理为滚刀在巨大推力和回转力矩作用下对岩 石实施压、滚、劈、磨作用，以使岩石压裂、涨裂、剪裂、磨碎，达到破岩的目的。隧洞掘进机的 掘进工作过程由掘进作业和换步作业交替进行。在掘进作业时，隧洞掘进机的刀头为沿隧 洞轴线作直线运动和绕轴线作单方向回转运动的复合螺旋运动，被破碎的岩石由刀盘上的 铲斗落入胶带输送机上并向机后输出,出渣一般采用连续胶带输送机或有轨运输矿车两种 方式。据有关工程资料统计，常规TBM施工平均月进尺为500m～800m，少数工程个别月进尺 会超过1000m,这就使得长隧洞施工工期一般长达数年到十多年，严重制约着工程的工期。 如何提高隧洞掘进机的隧洞掘进开挖效率,一直是本领域技术人员研究的课题。

发明内容

本发明目的在于提供一种TBM刀盘，达到超高压水力辅助破岩。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的TBM刀盘，包括刀盘，设置在所述刀盘中心位置处的中心钻 头；刀盘上以所述中心钻头为中心十字形排列设置有多个牙轮钻头，位于每个牙轮钻头的 一侧均设置有高压喷嘴，刀盘上均布排列开设有多个进排浆口；位于所述刀盘后方设置有 由前隔板和后隔板构成的环形高压水仓，所述前隔板和后隔板固定在护盾上，前隔板上部 开设有出水口，所述出水口与设置在环形高压水仓内的连通管上管口密封连通，所述连通 管下管口位于环形高压水仓的下部；所述环形高压水仓内设置有排渣管，所述排渣管的一 个管口与设置在前隔板底部的进渣腔室密封连通，排渣管的另一个管口与渣浆泵的进浆口 相连通；在刀盘上设置有超高压供水回转接头和供电回转接头，所述每个高压喷嘴均通过 所述超高压供水回转接头与超高压水源相连通，所述每个牙轮钻头的电源输入端均通过所 述供电回转接头与TBM主控制室电气连接。

本发明优点在于采用牙轮钻头和超高压水力射流进行隧洞掘进机的破岩，破岩后 采用渣浆泵取代现有的皮带机或轨道车出渣。从而达到提高隧洞掘进开挖效率、降低出渣 投资成本之目的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明所述刀盘工作面的结构示意图。

图3是本发明所述牙轮钻头的结构示意图。

图4是图3的左视图。

图5是本发明所述高压喷嘴的结构示意图。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明所述的TBM刀盘，包括刀盘1，设置在所述刀盘1中 心位置处的中心钻头3；刀盘1上以所述中心钻头3为中心十字形排列设置有多个牙轮钻头 4，位于每个牙轮钻头4的一侧均设置有高压喷嘴5，刀盘1上均布排列开设有多个进排浆口 6；位于所述刀盘1后方设置有由前隔板7和后隔板8构成的环形水仓9，所述前隔板7和后隔 板8与护盾2固定连接，前隔板7上开设有出水口10，所述出水口10与设置在环形高压水仓9 内的连通管11上管口密封连通，所述连通管11的下管口位于环形高压水仓9的下部；环形高 压水仓9内设置有排渣管12，所述排渣管12的一个管口与设置在前隔板7底部的进渣腔室13 密封连通，排渣管12的另一个管口与渣浆泵14的进浆口相连通；在刀盘1上设置有超高压供 水回转接头15和供电回转接头16，所述每个高压喷嘴5均通过所述超高压供水回转接头15 与外部超高压水源相连通，所述每个牙轮钻头4均通过所述供电回转接头16与TBM主控制室 电气连接。

本发明工作原理简述如下：

使用时，首先将隧洞掘进机的刀盘驱动轴17间隙穿过环形高压水仓9、超高压供水 回转接头15和供电回转接头16后与刀盘1固定连接即可，推进部分与现有TBM工作方式类 似，由推力油缸和步进支架组成。

工作时，牙轮钻头4自转破碎岩石，同时自高压喷嘴5喷出的高压水力射流将牙轮 钻头4破碎后的岩屑迅速冲离掌子面，使牙轮钻头4的牙齿能够始终接触新的岩体，同时，高 压水力射流使得牙轮钻头4破碎岩石产生的裂缝产生延伸、扩张和破裂效应，大大增加了破 岩效率，减少了牙轮钻头4阻力和刀具磨损，延长刀具使用寿命。当一个行程全部钻完后，由 TBM的步进支架向前行走一个行程，继续重复上述步骤。

开挖钻出的渣液混合体进入环形高压水仓9底部的进渣腔室13，经排渣管12和渣 浆泵14排出。当开挖钻出的渣液混合体较稠不利于渣浆泵14工作时，通过向环形高压水仓9 内充以压缩空气形成空气缓冲层，在气压作用下环形高压水仓9内的水自连通管11上管口 进入位于刀盘1与前隔板7之间的区域，对渣液混合体进行稀释。因此只要调节压缩空气的 压力，就可以控制开挖面上相应的碎屑粘稠度以保证渣浆泵14正常。