[发明专利]一种利用加压风破岩的掘进机及其掘进方法

说明书

本发明公开了一种利用加压风破岩的掘进机及其掘进方法，解决的是滚刀挤压破岩的效率低，滚刀异常磨损和更换频率的增加，盾构掘进效率的降低，掘进成本增加等问题。本发明包括掘进机主机，掘进机主机上设有刀盘，所述的刀盘上设有加压风发生装置。本发明采用加压风破岩的原理代替传统的金属刀具，不仅破岩效率大大提升，同时在掘进上软下硬等严重不均匀地质时，解决了传统的金属刀具极易发生异常损坏的难题，从而节约了刀具成本及减小换刀风险，而且采取悬切破岩或挤压破岩的方式，大大提升了开挖效率，降低了开挖成本。

技术领域

本发明涉及隧道掘进机领域，具体涉及一种利用加压风破岩的掘进机及其掘进方法。

背景技术

目前隧道掘进针对于岩层来讲，主要是依靠盘型滚刀挤压岩石达到破碎岩体的目的，其主要克服的是岩石的抗压强度，针对一般强度的岩层，其破岩效率尚可，但随着岩石强度的增加，滚刀挤压破岩的效率逐步下降，滚刀异常磨损和更换频率的增加，随之带来盾构掘进效率的降低，掘进成本增加。同时在掘进上软下硬等严重不均匀地质时，传统的金属刀具极易发生异常损坏。

加压风技术的原理是通过增压设备将气流加压后通过特定形状的喷嘴，最后以极高的速度喷出的一股能量高度集中的气流，这种加压气流具有很强的破坏性。

发明内容

本发明为了解决背景技术中所存在的技术问题，提供一种利用加压风破岩的掘进机及其掘进方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种利用加压风破岩的掘进机，包括掘进机主机，掘进机主机上设有刀盘，所述的刀盘上设有加压风发生装置。

所述的加压风发生装置包括加压风发射喷嘴，加压风发射喷嘴设置在刀盘上。

所述的刀盘为锥形刀盘，加压风发射喷嘴的中轴线与掌子面不垂直设置。

所述的刀盘为平面刀盘，加压风发射喷嘴的中轴线与掌子面垂直设置。

与所述的加压风发射喷嘴连接设有加压风输出系统，所述的加压风输出系统包括加压泵和空压机，空压机与加压泵相连，加压泵通过加压管路与加压风发射喷嘴相连。

所述的加压风发生装置还包括箱体，箱体固定在刀盘上，箱体一端与加压风发射喷嘴连接、另一端与加压管路连接。

所述的箱体一端与加压风发射喷嘴可拆卸连接。

所述的刀盘上设有排气阀。

一种利用加压风破岩的掘进机的掘进方法，包括以下步骤：①启动加压风输出系统：加压风输出系统启动后，经空压机压缩后的加压空气经管道输入加压泵，加压泵对加压空气进一步压缩后输出加压气流，至加压气流的压力达到切割岩石所需的压力；

②启动掘进机主机：刀盘系统的刀盘开始旋转，进而带动加压风发射喷嘴开始旋转，加压风输出系统输出的加压气流通过加压风发射喷嘴射出，加压气流形成风刀；

③风刀开挖掌子面：步骤②形成的风刀切割掌子面岩石进行破岩。

步骤③所述的风刀切割掌子面岩石：刀盘为锥形刀盘时，风刀相对于掌子面岩石为倾斜的风刀，掌子面为临空面，当掌子面岩石受到风刀的作用力超过掌子面岩石的抗拉强度后，岩石从掌子面岩石的临空面一侧脱落。

步骤③所述的风刀切割掌子面岩石：刀盘为平面刀盘时，风刀相对于掌子面岩石为垂直的风刀，风刀贯入掌子面岩石并侵入岩石节理，当掌子面岩石受到风刀的作用力超过掌子面岩石的抗压强度后，掌子面岩石上产生切槽，同时加压气流迫使岩石节理扩展而破碎，进而岩石从掌子面剥落。

本发明采用加压风破岩的原理代替传统的金属刀具，不仅破岩效率大大提升，同时在掘进上软下硬等严重不均匀地质时，解决了传统的金属刀具极易发生异常损坏的难题，从而节约了刀具成本及减小换刀风险，而且采取悬切破岩或挤压破岩的方式，大大提升了开挖效率，降低了开挖成本。