硬岩掘进装置及硬岩掘进方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种硬岩掘进装置及硬岩掘进方法，其中，硬岩掘进装置包括：刀盘；驱动装置，设置于刀盘的第一面，用于驱动刀盘旋转；刀具，设置于刀盘的与第一面相对的第二面，用于切割岩石；辅助机构，设置于刀盘，用于辅助刀具切割岩石。本发明专利技术中，通过辅助机构辅助刀具切割岩石，能够有效地对岩石进行切割，提高了硬岩掘进装置的破岩能力，避免了刀具的损耗，延长了刀具的使用寿命，进而减少了刀具的更换次数，大大提高了破岩效率和施工效率，尤其是对于高强度岩石，更能够高效地切割岩石。

【技术实现步骤摘要】
硬岩掘进装置及硬岩掘进方法
本专利技术涉及硬岩掘进
，具体而言，涉及一种硬岩掘进装置及硬岩掘进方法。
技术介绍
在硬岩掘进领域，常用的破岩装置是盾构机(TBM)。由于盾构机掘进效率高，而且安全性远远高于钻爆法开挖，所以越来越多的山岭隧道均采用盾构机进行施工。但是，当遇到高强度岩石，如花岗岩、大理石等，盾构机的破岩能力下降，则掘进效率明显下降，刀具损耗快，需要频率更换刀具，使得利用率降低。据测算，刀具的损耗费用约占施工成本的30％，刀具检查和更换造成盾构机停机的时间占施工总时间的15％，可见，刀具损耗在施工成本中占有很大比例，刀具检查和更换对设备的利用率也有很大的影响。盾构机的破岩能力主要受刀间距和刀具承载能力的影响。一般而言，受到刀盘结构形式的制约，最小刀间距大约在65mm左右。刀具的结构和体积限制了刀具内部轴承的形式和尺寸，刀具轴承的尺寸直接制约着刀具的承载能力，目前刀具的承载能力约315kN。在现有刀间距和承载能力的限制条件下，盾构机在应对强度为200MPa以上的岩石时容易出现破岩能力不足、刀具损耗块、刀具更换频率增加、设备利用率下降的问题。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种硬岩掘进装置，旨在解决现有技术中盾构机在遇到高强度岩石时易出现破岩能力下降、刀具损耗块且利用率低的问题。本专利技术中还提出了一种利用该硬岩掘进装置进行硬岩掘进方法。一个方面，本专利技术提出了一种硬岩掘进装置，该装置包括：刀盘；驱动装置，设置于刀盘的第一面，用于驱动刀盘旋转；刀具，设置于刀盘的与第一面相对的第二面，用于切割岩石；辅助机构，设置于刀盘，用于辅助刀具切割岩石。进一步地，上述硬岩掘进装置中，辅助机构用于通过降低岩石的硬度以辅助刀具切割岩石；在刀盘的旋转方向上，辅助机构置于刀具的前部。进一步地，上述硬岩掘进装置中，刀盘的截面呈圆形，刀具与辅助机构处于同一个圆周上且间隔预设距离。进一步地，上述硬岩掘进装置中，辅助机构包括：毫米波发生装置，设置于刀盘的第一面，用于产生毫米波；喷射头，设置于刀盘的第二面；波导管，用于将毫米波发生装置产生的毫米波输送至喷射头；其中，喷射头用于向岩石喷射毫米波。进一步地，上述硬岩掘进装置中，辅助机构还包括：隔离器，设置于波导管上且靠近毫米波发生装置，用于对毫米波进行除杂。进一步地，上述硬岩掘进装置中，辅助机构还包括：阻挡件，设置于波导管的内部且靠近喷射头，用于输送毫米波且防止杂物进入波导管。进一步地，上述硬岩掘进装置还包括：冷却装置，设置于刀盘且置于刀具与辅助机构之间，用于冷却岩石。进一步地，上述硬岩掘进装置中，冷却装置包括：喷嘴，设置于刀盘的第二面；输送管，输送管的第一端置于刀盘的第一面的外侧且用于接收冷却液，输送管穿设于刀盘，并且，输送管的第二端与喷嘴相连接；喷嘴用于接收并喷射输送管输送的冷却液。进一步地，上述硬岩掘进装置中，刀盘的截面呈圆形；刀具与辅助机构形成一个切割组，切割组为多个，各切割组在刀盘上沿刀盘的圆周方向均匀分布；或者，刀盘的截面呈圆形；刀具、辅助机构和冷却机构形成一个切割组，切割组为多个，各切割组沿刀盘的径向由刀盘的中心向边缘处均匀分布以形成一个切割列；切割列为多个，各切割列在刀盘上沿刀盘的圆周方向均匀分布。本专利技术中，通过辅助机构辅助刀具切割岩石，能够有效地对岩石进行切割，提高了硬岩掘进装置的破岩能力，避免了刀具的损耗，延长了刀具的使用寿命，进而减少了刀具的更换次数，大大提高了破岩效率和施工效率，尤其是对于高强度岩石，更能够高效地切割岩石，解决了现有技术中盾构机在遇到高强度岩石时易出现破岩能力下降、刀具损耗块且利用率低的问题。另一个方面，本专利技术还提出了一种利用上述任一种硬岩掘进装置进行硬岩掘进方法，该方法包括如下步骤：控制刀盘旋转，刀盘上的辅助机构作用于岩石以降低岩石的硬度，同时刀盘上的刀具切割岩石。本专利技术中，通过辅助机构降低岩石的硬度以辅助刀具切割岩石，能够有效地对岩石进行切割，提高了硬岩掘进装置的破岩能力，避免了刀具的损耗，延长了刀具的使用寿命，进而减少了刀具的更换次数，大大提高了破岩效率和施工效率，尤其是对于高强度岩石，更能够高效地切割岩石。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的硬岩掘进装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的硬岩掘进装置的结构框图；图3为本专利技术实施例提供的硬岩掘进装置使用时的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的硬岩掘进装置使用时的又一结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的硬岩掘进装置中，多个切割列的结构示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。硬岩掘进装置实施例：参见图1，图1为本专利技术实施例提供的硬岩掘进装置的结构示意图。如图所示，硬岩掘进装置包括：刀盘1、驱动装置2、刀具3和辅助机构4。其中，刀盘1呈圆柱状，且具有一定厚度。驱动装置2设置于刀盘1的第一面，具体地，刀盘1的第一面为刀盘1的其中一个圆形表面。刀盘1的第一面还可以设置有旋转轴6，旋转轴6与驱动装置2的驱动端相连接，驱动装置2驱动旋转轴6转动，进而带动刀盘1的旋转。刀具3设置于刀盘1的第二面，该第二面与第一面为相对的两个面，则第二面为刀盘1的另一个圆形表面，刀具3用于切割岩层中的岩石。需要说明的是，刀盘1和刀具3为盾构机上的刀盘和破岩刀具，则刀具3和刀盘1的具体结构和设置结构均可以参见盾构机的设置，在此不再赘述。也就是说，本实施例中的刀盘1和刀具3均为盾构机上的原始部件。具体实施时，驱动装置2可以根据实际情况确定刀盘1的转速和旋转方向，本实施例对此不做任何限制。辅助机构4设置于刀盘1，辅助机构4用于辅助刀具3切割岩石。优选的，辅助机构4用于通过降低岩石的硬度来辅助刀具3切割岩石，这样，岩石的硬度降低后，大大降低了刀具3切割岩石的难度，便于刀具3切割岩石，避免了刀具3的损耗，还能提高了破岩能力。使用时，刀盘1在驱动装置2的驱动下进行旋转，带动刀具3和辅助机构4一同旋转，从而对岩石进行切割。可以看出，本实施例中，通过辅助机构4辅助刀具3切割岩石，能够有效地对岩石进行切割，提高了硬岩掘进装置的破岩能力，避免了刀具3的损耗，延长了刀具3的使用寿命，进而减少了刀具3的更换次数，大大提高了破岩效率和施工效率，尤其是对于高强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬岩掘进装置，其特征在于，包括：/n刀盘(1)；/n驱动装置(2)，设置于所述刀盘(1)的第一面，用于驱动所述刀盘(1)旋转；/n刀具(3)，设置于所述刀盘(1)的与第一面相对的第二面，用于切割岩石；/n辅助机构(4)，设置于所述刀盘(1)，用于辅助所述刀具(3)切割岩石。/n

【技术特征摘要】
1.一种硬岩掘进装置，其特征在于，包括：
刀盘(1)；
驱动装置(2)，设置于所述刀盘(1)的第一面，用于驱动所述刀盘(1)旋转；
刀具(3)，设置于所述刀盘(1)的与第一面相对的第二面，用于切割岩石；
辅助机构(4)，设置于所述刀盘(1)，用于辅助所述刀具(3)切割岩石。


2.根据权利要求1所述的硬岩掘进装置，其特征在于，
所述辅助机构(4)用于通过降低所述岩石的硬度以辅助所述刀具(3)切割所述岩石；
在所述刀盘(1)的旋转方向上，所述辅助机构(4)置于所述刀具(3)的前部。


3.根据权利要求1或2所述的硬岩掘进装置，其特征在于，所述刀盘(1)的截面呈圆形，所述刀具(3)与所述辅助机构(4)处于同一个圆周上且间隔预设距离。


4.根据权利要求2所述的硬岩掘进装置，其特征在于，所述辅助机构(4)包括：
毫米波发生装置(41)，设置于所述刀盘(1)的第一面，用于产生毫米波；
喷射头(42)，设置于所述刀盘(1)的第二面；
波导管(43)，用于将所述毫米波发生装置(41)产生的毫米波输送至所述喷射头(42)；
其中，所述喷射头(42)用于向所述岩石喷射所述毫米波。


5.根据权利要求4所述的硬岩掘进装置，其特征在于，所述辅助机构(4)还包括：
隔离器(44)，设置于所述波导管(43)上且靠近所述毫米波发生装置(41)，用于对所述毫米波进行除杂。


6.根据权利要求4所述的硬岩掘进装置，其特征在于，所述辅助机构(4)还包括：
阻挡件(45)，设置于所述波导管(43)的内部且靠近所述喷射头(42)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，李金刚，李玉进，蔡明亮，王志辛，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13