[发明专利]实现岩爆预处理的组合式TBM及岩爆预处理掘进方法

权利要求书

1.一种实现岩爆预处理的组合式TBM，其特征在于，其包括掘进方向相同的超前TBM和扩挖TBM，所述超前TBM沿组合式TBM的中轴线设置，所述扩挖TBM包围在所述超前TBM外侧，所述超前TBM和所述扩挖TBM之间预留间隙，所述超前TBM上搭载有用于对掌子面前方钻掘超前钻孔或对围岩洞壁钻掘应力释放孔的地质钻机，用于向掌子面前方或围岩喷水的喷水装备，用于向围岩激发振动的高频振动装备；

所述超前TBM包括沿掘进方向连接设置的刀盘Ⅰ和旋转驱动Ⅰ，以及推进油缸Ⅰ，所述刀盘Ⅰ上安装有刀具，所述旋转驱动Ⅰ用于驱动所述刀盘Ⅰ旋转破岩，所述推进油缸Ⅰ用于推进所述刀盘Ⅰ，所述超前TBM还包括设置于所述旋转驱动Ⅰ外侧的外机架Ⅰ和设置于外机架Ⅰ后方的外机架上撑靴Ⅰ，所述推进油缸Ⅰ的两端分别连接所述外机架Ⅰ和所述外机架上撑靴Ⅰ；

所述扩挖TBM包括沿掘进方向连接设置的刀盘Ⅱ和旋转驱动Ⅱ，以及推进油缸Ⅱ，所述刀盘Ⅱ上安装有刀具，所述旋转驱动Ⅱ用于驱动所述刀盘Ⅱ旋转破岩，所述推进油缸Ⅱ用于推进所述刀盘Ⅱ，所述扩挖TBM还包括设置于所述旋转驱动Ⅱ外侧的外机架Ⅱ和设置于外机架Ⅱ后方的外机架上撑靴Ⅱ，所述推进油缸Ⅱ的两端分别连接所述外机架Ⅱ和所述外机架上撑靴Ⅱ。

2.根据权利要求1所述的实现岩爆预处理的组合式TBM，其特征在于，所述地质钻机包括钻杆和电机，所述电机驱动钻杆转动，对掌子面前方钻掘超前钻孔或对围岩洞壁钻掘应力释放孔。

3.根据权利要求1所述的实现岩爆预处理的组合式TBM，其特征在于，所述喷水装备包括水泵、水管、喷头、喷嘴和止水阀，所述水管的两端分别连接水泵和喷头，所述喷头上设置有所述喷嘴，所述喷头伸入所述超前钻孔或所述应力释放孔内。

4.根据权利要求1所述的实现岩爆预处理的组合式TBM，其特征在于，所述高频振动装备包括高频振动器和传振杆，所述高频振动器与传振杆连接，所述高频振动器带动所述传振杆振动，所述传振杆伸入围岩洞壁上的应力释放孔内。

5.根据权利要求1所述的实现岩爆预处理的组合式TBM，其特征在于，所述扩挖TBM的掘进面包围在所述超前TBM的掘进面的外侧，所述超前TBM的刀盘Ⅰ呈圆盘形，所述扩挖TBM的刀盘Ⅱ呈圆环形，所述扩挖TBM的刀盘Ⅱ包围在所述超前TBM的刀盘Ⅰ的外侧。

6.根据权利要求1所述的实现岩爆预处理的组合式TBM，其特征在于，所述刀盘Ⅰ后设置有铲斗Ⅰ用于铲起经刀盘Ⅰ破碎的岩渣，所述铲斗Ⅰ下方设置有皮带运输机Ⅰ用于将岩渣输送出去；

所述刀盘Ⅱ后设置有铲斗Ⅱ用于铲起经刀盘Ⅱ破碎的岩渣，所述铲斗Ⅱ下方设置有皮带运输机Ⅱ用于将岩渣输送出去。

7.一种基于权利要求1所述的实现岩爆预处理的组合式TBM的岩爆预处理掘进方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、将所述超前TBM和所述扩挖TBM的掘进面齐平并对准待开挖洞室位置；

S2、固定所述扩挖TBM的位置，启动所述超前TBM，使所述超前TBM向前掘进一个行程，停止所述超前TBM，并拽回所述超前TBM；

S3、启动地质钻机，在所述超前TBM对应的围岩洞壁钻掘多个应力释放孔，然后启动喷水装备，向所述应力释放孔内喷水，接着启动高频振动装备，向所述应力释放孔内激发振动；

S4、启动所述扩挖TBM，使所述扩挖TBM向前掘进一个行程；

S5、重复步骤S1-S4，直至完成洞室开挖。

8.根据权利要求7所述的岩爆预处理掘进方法，其特征在于，在所述超前TBM向前掘进的过程中，若掌子面前方出现岩爆危险区域，停止所述超前TBM，启动地质钻机，在掌子面钻掘超前钻孔，再启动喷水装备，向所述超前钻孔内喷水，进行水力压裂处理，释放高应力后重新启动所述超前TBM。