一种激光辅助隧道掘进机及其破岩的方法技术

本发明专利技术属于隧道工程技术领域，公开了一种激光辅助隧道掘进机及其破岩的方法。两种破岩模式：激光‑滚刀破岩模式与滚刀破岩模式；通过智能控制系统可实现两种破岩模式的识别与转换，硬岩地段使用激光‑滚刀破岩模式，可以提高破岩效率，软岩地段采用滚刀破岩模式；对于激光辅助破岩的破坏模式主要为热破碎，采用激光器，将激光头安装在隧道掘进机的刀盘上，并辅以喷水系统，实现激光照射热裂并且喷水迅速冷却辅助破岩、再机械破岩开挖的目的，通过合理选择破岩模式，提高了掘进机对软硬相间的复杂地质条件的适应性，既提高了破岩效率，又节省了施工成本。

Laser aided tunneling machine and method for breaking rock

The invention belongs to the technical field of tunnel engineering, and discloses a laser aided tunneling machine and a method for breaking rock. Two kinds of rock breaking mode: laser hob rock breaking mode and hob rock breaking mode; through the intelligent control system can realize the recognition and conversion of two kinds of modes of breaking rock, hard rock sites using a laser hob rock breaking mode, can improve the efficiency of breaking rock, soft rock section of the hob rock breaking mode; failure mode for laser auxiliary rock breaking mainly for hot crushing, using a laser cutter, the laser head is installed in the tunnel boring machine, and with the sprinkler system, realize the laser thermal cracking and rapid cooling water, auxiliary rock breaking rock breaking excavation, rock breaking mode through the rational choice, improve the complicated geological conditions the soft and hard alternated roadheader adaptability, can improve the rock breaking efficiency, and save the construction cost.

【技术实现步骤摘要】
一种激光辅助隧道掘进机及其破岩的方法
本专利技术属于隧道工程
，涉及到一种激光辅助隧道掘进机及其破岩的方法。
技术介绍
目前，掘进机法和爆破法是隧道开挖的两种主要的方式，对于常规的掘进开挖法，是利用大型刀具将岩石剪切挤压破碎，然后通过配套的运输设备将碎石运出。由于传统的掘进机法对软硬不均的地质条件及不同岩面的适应性差、使用有局限性，且常伴随着刀具的磨损，降低了掘进效率，增大了施工成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是对于多变的地质条件下，既可以选择高效的破岩模式，又可以有效的减少滚刀的磨损，从而提高破岩效率。本专利技术的技术方案：一种激光辅助隧道掘进机，在传统隧道掘进机的基础上增设激光器、喷水系统、实时监测系统和智能控制系统；激光器：隧道掘进机的刀盘上安装有多个激光器，形成热破碎、熔化及汽化为主的激光-滚刀破岩模式；为了保证高效的辅助破岩，激光器按激光参数(波的类形、波长、强度、脉冲宽度、功率密度等)分为多种工作类型，根据监测系统采集的破岩信息，进行系统对比分析，针对不同种类、不同强度的岩石，切换不同的激光器，从而增加了掘进机的地层适应性；喷水系统：激光器周围辅设有喷水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光辅助隧道掘进机，其特征在于，隧道掘进机上增设激光器、喷水系统、实时监测系统和智能控制系统；激光器：隧道掘进机的刀盘上安装有多个激光器，形成热破碎、熔化及汽化为主的激光‑滚刀破岩模式；喷水系统：激光器周围辅设有喷水系统，激光辐射产生高温、喷水系统降温，利用瞬时的高温差，使岩石产生拉应力而破碎；实时监测系统：包括图像可视模块、传感器模块和信息采集模块，保证激光辅助掘进的安全和实现破坏模式间的转变，信息采集模块实时同步采集，对掘进过程中的不同类型、强度的岩石做出及时的判断；智能控制系统：对信息采集模块输出的信号进行调理和识别，实现激光‑滚刀破岩模式和滚刀破岩模式之间的灵活转换，再对激光器的数...

【技术特征摘要】
1.一种激光辅助隧道掘进机，其特征在于，隧道掘进机上增设激光器、喷水系统、实时监测系统和智能控制系统；激光器：隧道掘进机的刀盘上安装有多个激光器，形成热破碎、熔化及汽化为主的激光-滚刀破岩模式；喷水系统：激光器周围辅设有喷水系统，激光辐射产生高温、喷水系统降温，利用瞬时的高温差，使岩石产生拉应力而破碎；实时监测系统：包括图像可视模块、传感器模块和信息采集模块，保证激光辅助掘进的安全和实现破坏模式间的转变，信息采集模块实时同步采集，对掘进过程中的不同类型、强度的岩石做出及时的判断；智能控制系统：对信息采集模块输出的信号进行调理和识别，实现激光-滚刀破岩模式和滚刀破岩模式之间的灵活转换，再对激光器的数量与空间布局、激光器的类型、刀盘的转速进行控制，提高掘进机对不同地质条件适应能力。2.根据权利要求1所述的一种激光辅助隧道掘进机，其特征在于，刀盘上设置与刀片相间分布的激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峥峥，高阳，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21