[实用新型]一种用于高磨蚀地层的TBM水力耦合破岩滚刀装置

说明书

本实用新型公开了一种用于高磨蚀地层的TBM水力耦合破岩滚刀装置，包括单刃盘形滚刀、高压水射流装置及喷嘴保护块；单刃盘形滚刀包括刀圈、带孔滚刀刀座、滚刀轴承；喷嘴保护块沿相邻滚刀中轴线处水刀切割裂纹环形迹线布置；高压水射流装置用于沿TBM单刃滚刀滚压迹线预切割岩体，高压水射流装置包括可更换式高压水射流喷嘴、输水管路、高压水泵、进水管路，进水管路用于向高压水泵供水，水被高压水泵加压后从输水管路通向可更换式高压水射流喷嘴。本实用新型能够实现TBM在高强度高磨蚀性地层中的高效破岩，降低刀具磨耗和机器能耗。

技术领域

本实用新型涉及隧道开挖掘进施工机械设备技术领域，特别是涉及一种用于高磨蚀地层的TBM水力耦合破岩滚刀装置。

背景技术

随着我国中西部地区交通基础设施、深部资源开采和水资源开发等需求的日益增长，大量深埋长大隧道应运而生。全断面隧道掘进机(Full Face Tunnel Boring Machine，TBM)具有施工速度快、效率高、隧洞成型好、对周边环境影响小以及作业安全等优点，已成为深长隧道掘进施工的首选和发展趋势。

然而，TBM掘进中一旦遭遇高强度高磨蚀地层，将不可避免地导致TBM掘进困难、刀具消耗严重等一系列问题，严重影响TBM施工进度及成本控制；特别地，深部高围压等复杂环境条件将使上述问题进一步恶化。

目前而言，当TBM掘进遭遇高强度高磨蚀性地层时，主要通过合理优化刀盘布局、刀具参数，并辅以调节控制机器掘进参数，从而实现较低的刀具磨耗和较高的掘进效率。然而，上述方法只能在一定程度上使问题小幅改善，且无法解决刀具磨耗和掘进效率之间的固有矛盾。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种用于高磨蚀地层的TBM水力耦合破岩滚刀装置，以实现TBM在高强度高磨蚀性地层中的高效破岩，降低刀具磨耗和机器能耗。

一种用于高磨蚀地层的TBM水力耦合破岩滚刀装置，包括单刃盘形滚刀、高压水射流装置及喷嘴保护块；

所述单刃盘形滚刀包括刀圈、带孔滚刀刀座、滚刀轴承，所述滚刀轴承安装在所述带孔滚刀刀座上，所述刀圈位于所述滚刀轴承的外侧；

所述喷嘴保护块沿相邻滚刀中轴线处水刀切割裂纹环形迹线布置；

所述高压水射流装置用于沿TBM单刃滚刀滚压迹线预切割岩体，所述高压水射流装置包括可更换式高压水射流喷嘴、输水管路、高压水泵、进水管路，所述输水管路和所述进水管路安装在所述高压水泵的两端，所述输水管路与所述可更换式高压水射流喷嘴连接，所述进水管路用于向所述高压水泵供水，水被所述高压水泵加压后从所述输水管路通向所述可更换式高压水射流喷嘴。

根据本实用新型提出的用于高磨蚀地层的TBM水力耦合破岩滚刀装置，利用高压水射流装置形成高压水刀，沿TBM单刃滚刀滚压迹线预切割岩体，在单刃盘形滚刀推力一定的条件下更易于滚刀贯入以及侧向裂纹向更深部孕育发展，避免滚刀发生严重磨损，可以利用水刀在两相邻滚压迹线间切割形成竖向裂纹，更利于滚刀贯入产生的侧向裂纹向该竖向裂纹发展贯通并形成大面积岩片，从而有效提高破岩效率，从而实现TBM在高强度高磨蚀性地层中的高效破岩，降低刀具磨耗和机器能耗。此外，根据目标岩样磨蚀性指标的不同，可以通过调节高压水泵以及更换喷嘴，灵活调控水刀压力和直径，该装置构造简单，所用零部件加工简便且辅助设施技术成熟，具备较高的可行性。

另外，根据本实用新型提供的用于高磨蚀地层的TBM水力耦合破岩滚刀装置，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述单刃盘形滚刀在TBM刀盘上沿滚刀滚压环形迹线对称式布置

进一步地，所述高压水射流装置还包括喷嘴固定夹具，所述喷嘴固定夹具用于固定所述可更换式高压水射流喷嘴。

进一步地，在同一滚刀滚压环形迹线上，所述高压水射流装置与所述单刃盘形滚刀间隔布置。