[发明专利]双盾壳分离式全断面超前预裂隧道掘进机及其掘进方法

说明书

本发明公开了一种双盾壳分离式全断面超前预裂隧道掘进机，包括连接有刀盘（1）的主发动机（6）、分离式的内盾壳（4）和外盾壳（2）、连接内盾壳（4）和环形架（96）的伸缩油缸Ⅰ（8）、与外盾壳（2）相连接的且位于外盾壳（2）与内盾壳（4）之间的滑动支撑（7）和位于环形架（96）上的全断面超前预裂机构（9），环形架（96）与外盾壳（2）相连且平行位于刀盘（1）的后方，内盾壳（4）与主发动机（6）相连。本发明还公开了双盾壳分离式全断面超前预裂隧道掘进机的掘进方法。本发明有效解决了现有隧道掘进机滚刀损耗快，硬岩掘进难的问题。

技术领域

本发明属于地下工程施工机械及工法技术领域，具体涉及一种双盾壳分离式全断面超前预裂隧道掘进机及其掘进方法，尤其涉及一种可伸缩的双盾壳分离式全断面超前预裂隧道掘进机及工艺方法。

背景技术

隧道掘进机是一种用于隧道掘进的机械，其主要手段是使用滚刀对硬岩进行破碎，然而随着隧道掘进技术的不断发展，单纯使用滚刀破岩的效益难以满足人们的需求，尤其是高硬岩隧道，对滚刀磨损极大以致需要频繁换刀，增加了经济成本、时间成本以及危险性。

目前的现有技术，虽然提出了多种辅助手段帮助掘进机进行破岩，然而技术尚不成熟，同时难以实现超前预裂。

发明内容

为解决现有隧道掘进机滚刀损耗快，硬岩掘进难的问题，本发明提出了一种双盾壳分离式全断面超前预裂隧道掘进机。

同时，本发明还提供一种双盾壳分离式全断面超前预裂隧道掘进机的掘进方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

双盾壳分离式全断面超前预裂隧道掘进机，包括连接有刀盘的主发动机、分离式的内盾壳和外盾壳、连接内盾壳和环形架的伸缩油缸Ⅰ、与外盾壳相连接的且位于外盾壳与内盾壳之间的滑动支撑和位于环形架上的全断面超前预裂机构，环形架与外盾壳相连且平行位于刀盘的后方，内盾壳与主发动机相连。

全断面超前预裂机构包括钻裂臂、伸缩油缸Ⅱ、伸缩杆、支撑架、护臂、环形架和旋转装置；伸缩油缸Ⅱ由若干对长伸缩油缸和短伸缩油缸组成，长伸缩油缸连接钻裂臂下方的短伸缩油缸和伸缩杆；伸缩杆的末端位于与护臂内，护臂与环形架固定连接，伸缩杆穿过护臂与环形架与旋转装置相连；支撑架连接护臂和环形架；钻裂臂与超临界混相流体储存室相连。

本发明的双盾壳分离式全断面超前预裂隧道掘进机，还包括与内盾壳相连接的人舱；主发动机设置于发动机支架内，发动机支架通过连板与内盾壳固定连接，人舱位于内盾壳与主发动机之间，且位于连板的后方。

本发明的双盾壳分离式全断面超前预裂隧道掘进机，还包括运送渣石的履带式运输机；溜渣板位于履带式运输机和外盾壳之间，并与内盾壳固定相连。

旋转装置包括旋转电机。

主发动机、伸缩油缸Ⅰ、伸缩油缸Ⅱ、旋转装置和钻裂臂均与电源和控制器相连。

双盾壳分离式全断面超前预裂隧道掘进机的掘进方法，包括以下步骤：

S1，检查仪器设备；

S2，通过调节伸缩油缸Ⅰ，将掘进机调整为预裂模式，即连接有主发动机的内盾壳向环形架移动，连接超临界混相流体储存室的钻裂臂探出刀盘外；

S3，通过控制伸缩油缸Ⅱ和旋转装置实现钻裂臂工作范围内的全方位旋转定位；

S4，定位后，驱动钻裂臂进行超深打孔，打孔完成后进行超临界流体脉冲预裂；

S5，重复S4，对目标孔位进行预裂；

S6，收回钻裂臂并叠合，调节伸缩油缸Ⅰ，将掘进机调整为掘进模式；

S7，转动刀盘开始掘进，并启动履带运输机搬运碎石；