一种用于长距离掘进的顶掘机及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种用于长距离掘进的顶掘机以及其施工方法，顶掘机包括：用于掘进钻取的机头，机头设有刀盘和驱动刀盘的主驱动；机架，机架上设置有用于推动机头的主顶装置；用于支护且排渣的螺旋套管装置，主顶装置通过若干个依次连接的螺旋套管装置连接机头的固定部，螺旋套管装置与机头、主顶装置可拆卸连接，螺旋套管装置设有独立于刀盘的主驱动以实现排渣的螺旋驱动装置。本申请通过将掘进结构设置为机头和螺旋套管装置可拆的分段式结构，将用于排渣的螺旋套管装置与刀盘的驱动相互独立，使得掘进的距离不受动力装置的限制，扩大掘进机掘进长度的适用范围。该方法能够实现顶掘机向挖掘部位内部不断伸入，适用于长距离式的隧道施工。

A jacking machine for long distance excavation and its construction method

【技术实现步骤摘要】
一种用于长距离掘进的顶掘机及其施工方法
本专利技术涉及隧道施工
，更具体地说，涉及一种用于长距离掘进的顶掘机及其施工方法。
技术介绍
隧道施工经常会遇到施工效率要求非常高且掘进距离较长的工程，如煤矿或隧道塌方救援等。目前市场上类似施工设备主要有泥水/土压平衡顶管机、螺旋顶管机，但是目前这些设备存在诸多局限性。泥水/土压平衡顶管机需要许多辅助设备，施工占用场地空间大，且施工效率慢。螺旋顶管机，虽然相对泥水/土压平衡顶管机大大提高了施工效率，但是，目前已有的螺旋顶管机技术，主驱动装置均设在始发侧，采用中心单个主驱动，这种驱动形式决定了设备无法实现长距离掘进。随着高难度管道工程的不断涌现，当遇到掘进效率要求相当高、需要长距离掘进、需要导向和纠偏精度高、存在岩石/大粒径岩块地层且不具备接收井的工程，现有的顶掘机技术已经无能为力。综上所述，如何提供一种能够用于长距离式施工的顶掘机，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种用于长距离掘进的顶掘机，该顶掘机能够用于长距离的施工，能够扩大掘进机的适用范围。本专利技术的另一目的是提供一种用于长距离掘进的顶掘机的施工方法。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于长距离掘进的顶掘机，包括：用于掘进钻取的机头，所述机头设有刀盘和驱动所述刀盘的主驱动；机架，所述机架上设置有用于推动所述机头的主顶装置；用于支护且排渣的螺旋套管装置，所述主顶装置通过若干个依次连接的所述螺旋套管装置连接所述机头的固定部，所述螺旋套管装置与所述机头、所述主顶装置可拆卸连接，所述螺旋套管装置设有独立于所述刀盘的主驱动以实现排渣的螺旋驱动装置。优选的，所述螺旋套管装置包括若干个依次连接的套管装置，所述套管装置中设有用于传动料渣的螺旋驱动轴，相邻的所述套管装置的套管可拆卸连接，相邻的所述螺旋驱动轴连接，其中一个所述螺旋驱动轴与用于驱动所述螺旋驱动轴转动的所述螺旋驱动装置连接；相邻的所述螺旋套管装置的所述螺旋驱动轴之间具有间隙。优选的，所述机头和所述套管装置均包括内套管和设置在所述内套管外部的外套管；所述机头和所述套管装置的内套管内均设有所述螺旋驱动轴，所述螺旋驱动轴上设有用于传动料渣的螺旋叶片，所述内套管与所述外套管之间设有所述螺旋驱动装置；所述螺旋套管装置的内套管可拆卸地连接所述机头的内套管，所述螺旋套管装置的外套管可拆卸地连接所述机头的外套管。优选的，所述主驱动包括马达、与所述马达连接的减速机以及与所述减速机的输出端连接的齿轮，所述减速机的主体固定在所述机头的内套管的外部，所述齿轮与所述机头的螺旋驱动轴的输入端连接，用于驱动所述机头的螺旋驱动轴以带动所述刀盘转动。优选的，所述机头的螺旋驱动轴设有固定刀盘部，所述固定刀盘部外周铰接于设置可向掘进方向折叠的可折叠刀盘部；所述机头的所述外套管具有限位部，用于在所述螺旋驱动轴带动所述刀盘回退时推动所述可折叠刀盘部进行折叠，以使所述刀盘缩回所述外套管中。优选的，所述外套管与所述内套管之间通过防扭装置连接，以限制二者的周向相对转动。优选的，所述外套管上设有轴向延伸的凸起，所述内套管上设有与所述凸起配合插接以限制周向转动的凹槽。优选的，所述内套管包括对接设置的第一内套管和第二内套管，所述第一内套管和所述第二内套管通过用于轴向纠偏或径向纠偏的纠偏油缸连接。优选的，还包括：设置于所述机头上的刻度板，所述刻度板位于所述机头的所述外套管和所述内套管之间；用于测量所述刻度板以获取所述机头姿态的激光器，所述激光器设于所述机架。优选的，所述机架设有用于为所述主顶装置提供反力的反力装置；和/或，所述机架设有起吊装置，用于在拆装所述螺旋套管装置时对所述螺旋套管装置进行吊装。一种用于长距离掘进的顶掘机的施工方法，应用于权利要求上述任一项所述的用于长距离掘进的顶掘机；所述施工方法包括：在主顶装置所在的始发侧内组装并调试顶掘机；控制所述掘进机的机头驱动刀盘进行挖掘的同时通过螺旋套管装置进行排渣；所述螺旋套管装置进入挖掘区域后，吊装下一段所述螺旋套管装置并连接于当前进入挖掘区域后的最后一个所述螺旋套管装置的尾端，继续进行挖掘。优选的，还包括：在挖掘完成后，控制当前进入挖掘区域后的最后一个所述螺旋套管装置向后退回。本专利技术提供的顶掘机包括设有刀盘的机头、设有主顶装置的机架和用于连接机头和主顶装置的螺旋套管装置，螺旋套管装置与机头、主顶装置可拆卸连接，若干个螺旋套管装置依次连接，形成一条用于将主顶装置的推动力传递给机头的传动链，螺旋套管装置的数量可以通过拆卸调整，以便调整机头向掘进位置伸入的深度。螺旋套管装置上设有用于排渣的螺旋驱动装置，螺旋驱动装置独立于刀盘的主驱动，以避免由单个驱动装置带动整体而造成动力不足或对掘进距离的限制。与现有技术相比，本申请将对刀盘的驱动动力由主顶装置的始发侧调整至伸入侧的刀盘上，且将控制排渣的螺旋驱动装置独立于刀盘运动的驱动器，从而解决了掘进过程中驱动力对掘进距离的限制。本申请所提供的顶掘机通过将掘进结构设置为包括机头和螺旋套管装置的可拆卸的分段式结构，并将用于排渣的螺旋套管装置与刀盘的驱动相互独立设置，从而使得掘进的距离不受动力装置的限制，能够实现较长距离的掘进操作，扩大了掘进机掘进长度的适用范围。本申请还提供了一种应用于上述顶掘机的施工方法，该方法应用于顶掘机上能够方便实现顶掘机向挖掘部位内部不断的伸入，适用于长距离式的隧道施工。另外，还可以实现可回退施工，当掘进过程中遇到障碍时，也可将主机回退，待处理完障碍物后，再次将主机送入洞内施工。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的用于长距离掘进的顶掘机的正剖图；图2为本专利技术所提供的刀盘的正剖图；图3为本专利技术所提供的刀盘的侧视图；图4为本专利技术所提供的机头的正剖图；图5为本专利技术所提供的不含驱动装置的螺旋套管装置的剖视图；图6为本专利技术所提供的不含驱动装置的螺旋套管装置的侧剖图；图7为本专利技术所提供的包含驱动装置的螺旋套管装置的剖视图；图8为施工准备阶段的示意图；图9为开始掘进阶段的示意图；图10为吊装下一段螺旋套管装置的示意图。图1-10中：刀盘1，固定刀盘部1-1、可折叠刀盘部1-2；主驱动2，马达2-1、减速机2-2、齿轮2-3、轴承2-4；螺旋套管装置3，内套管3-1、外套管3-2、螺旋驱动轴3-3、防扭装置3-4、螺旋驱动装置3-5；纠偏油缸4、测量装置5、机架6、主顶装置7、反力装置8、起吊装置9；不含螺旋驱动的套管装置M、包含螺旋驱动的套管装置N、机头P。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的核心是提供一种用于长距离掘进的顶掘机，该顶掘机能够用于长距离的施工，能够扩大掘进机的适用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于长距离掘进的顶掘机，其特征在于，包括：用于掘进钻取的机头，所述机头设有刀盘(1)和驱动所述刀盘(1)的主驱动(2)；机架(6)，所述机架(6)上设置有用于推动所述机头的主顶装置(7)；用于支护且排渣的螺旋套管装置(3)，所述主顶装置(7)通过若干个依次连接的所述螺旋套管装置(3)连接所述机头的固定部，所述螺旋套管装置(3)与所述机头、所述主顶装置(7)可拆卸连接，所述螺旋套管装置(3)设有独立于所述刀盘(1)的主驱动(2)以实现排渣的螺旋驱动装置(3‑5)。

【技术特征摘要】
1.一种用于长距离掘进的顶掘机，其特征在于，包括：用于掘进钻取的机头，所述机头设有刀盘(1)和驱动所述刀盘(1)的主驱动(2)；机架(6)，所述机架(6)上设置有用于推动所述机头的主顶装置(7)；用于支护且排渣的螺旋套管装置(3)，所述主顶装置(7)通过若干个依次连接的所述螺旋套管装置(3)连接所述机头的固定部，所述螺旋套管装置(3)与所述机头、所述主顶装置(7)可拆卸连接，所述螺旋套管装置(3)设有独立于所述刀盘(1)的主驱动(2)以实现排渣的螺旋驱动装置(3-5)。2.根据权利要求1所述的用于长距离掘进的顶掘机，其特征在于，所述螺旋套管装置(3)包括若干个依次连接的套管装置，所述套管装置中设有用于传动料渣的螺旋驱动轴(3-3)，相邻的所述套管装置的套管可拆卸连接，相邻的所述螺旋驱动轴(3-3)连接，其中一个所述螺旋驱动轴(3-3)与用于驱动所述螺旋驱动轴(3-3)转动的所述螺旋驱动装置(3-5)连接；相邻的所述螺旋套管装置(3)的所述螺旋驱动轴(3-3)之间具有间隙。3.根据权利要求2所述的用于长距离掘进的顶掘机，其特征在于，所述机头和所述套管装置均包括内套管(3-1)和设置在所述内套管(3-1)外部的外套管(3-2)；所述机头和所述套管装置的内套管(3-1)内均设有所述螺旋驱动轴(3-3)，所述螺旋驱动轴(3-3)上设有用于传动料渣的螺旋叶片，所述内套管(3-1)与所述外套管(3-2)之间设有所述螺旋驱动装置(3-5)；所述螺旋套管装置(3)的内套管(3-1)可拆卸地连接所述机头的内套管，所述螺旋套管装置(3)的外套管(3-2)可拆卸地连接所述机头的外套管。4.根据权利要求3所述的用于长距离掘进的顶掘机，其特征在于，所述主驱动(2)包括马达(2-1)、与所述马达(2-1)连接的减速机(2-2)以及与所述减速机(2-2)的输出端连接的齿轮(2-3)，所述减速机(2-2)的主体固定在所述机头的内套管(3-1)的外部，所述齿轮(2-3)与所述机头的螺旋驱动轴(3-3)的输入端连接，用于驱动所述机头的螺旋驱动轴(3-3)以带动所述刀盘(1)转动。5.根据权利要求3所述的用于长距离掘进的顶掘机，其特征在于，所述机头的螺旋驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：程永亮，彭正阳，赵松华，刘学，张瑞临，刘任丰，马龙明，申鹏飞，陈亮，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43