一种CO2微爆联合TBM破岩装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种CO2微爆联合TBM破岩装置。它包括刀盘机构、钻机安装机构和CO2爆破装置安装机构；钻机安装机构和CO2爆破装置安装机构交替布置在刀盘机构上；刀盘机构安装在TBM主轴承上；支撑架上安装皮带输送机；皮带输送机位于刀盘机构后方。本实用新型专利技术具有可实现连续施工、施工效率高，破岩效果好，安全性高，适用于硬岩、极硬岩的隧道掘进施工的优点。极硬岩的隧道掘进施工的优点。极硬岩的隧道掘进施工的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种CO2微爆联合TBM破岩装置


[0001]本技术涉及隧道及地下工程领域，特别涉及复杂地质条件 TBM隧道施工领域。更具体地说它是一种CO2微爆联合TBM破岩装置。

技术介绍

[0002]随着技术的进步，对不同环境下，硬岩、极硬岩TBM隧道掘进机的施工效率和施工效果提出了更高的要求。针对城市硬岩极硬岩开挖时，城市地表爆破振动控制要求高，以及传统炸药爆破对使用条件、使用环境、日常管理等方面要求高，不宜采用雷管钻爆法，同时单一TBM滚刀破岩磨损快，换刀频次高，经济效果差。此外，针对部分硬岩分布范围较广，生态环境扰动要求标准高的TBM隧道施工，低振动、高效率的施工方式仍是TBM隧道建设发展的重要方向。近年来，CO2爆破施工的技术逐渐发展成熟，爆破开挖采用液态CO2相变致裂技术，爆破过程无火花外露、无需验炮、操作简便、其运输储存和使用获豁免审批，提高了施工效率。
[0003]因此，开发一种结合TBM破岩和CO2爆破的装置很有必要。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是为了提供一种CO2微爆联合TBM破岩装置，可实现连续施工、施工效率高，破岩效果好，安全性高，尤其适用于硬岩、极硬岩的隧道掘进施工。
[0005]为了实现上述目的，本技术的技术方案为：一种CO2微爆联合TBM破岩装置，包括刀盘机构、钻机安装机构和CO2爆破装置安装机构；
[0006]钻机安装机构和CO2爆破装置安装机构交替布置在刀盘机构上；
[0007]刀盘机构安装在TBM主轴承上；
[0008]支撑架上安装皮带输送机；
[0009]皮带输送机位于刀盘机构后方。
[0010]在上述技术方案中，刀盘机构包括正刀盘和侧刀盘；
[0011]侧刀盘位于正刀盘外周；
[0012]钻机安装机构和CO2爆破装置安装机构交替布置在正刀盘上；
[0013]机械刀具布置在正刀盘上；
[0014]侧刀盘上安装侧边刀、螺旋边刀和排渣口；
[0015]排渣口设置在侧边刀与螺旋边刀之间；
[0016]排渣口邻近设置在螺旋边刀前方。
[0017]在上述技术方案中，侧边刀与侧刀盘呈倾斜设置；侧边刀倾斜向上突出、超出刀盘直径一定距离；
[0018]螺旋边刀呈犁形螺旋状；
[0019]排渣口呈倾斜设置、且位于皮带输送机上方。
[0020]在上述技术方案中，钻机安装机构包括钻机和钻机安装筒；钻机安装在钻机安装
筒上；钻机上设置锥形扩孔钻。
[0021]在上述技术方案中，CO2爆破装置安装机构包括CO2爆破管和 CO2安装筒；CO2爆破管安装在CO2安装筒上；锥形密封垫设置在 CO2爆破管上。
[0022]本技术具有如下优点：
[0023](1)本技术开挖扰动小，采用CO2爆破时微爆破，利用CO2相变膨胀力破碎岩石，扰动小；避免了采用雷管爆破威力大，作用范围广，扰动大的缺点；
[0024](2)本技术采用液态CO2相变致裂技术，爆破过程无火花外露、无需验炮、操作简便、其运输储存和使用获豁免审批，提高了施工效率；
[0025](3)相较于传统钻爆法施工，本技术中的TBM破岩装置具有施工连续、安全性高的优点；
[0026](4)本技术采用TBM联合CO2微爆机构，结合了爆破方法高效施工和TBM连续施工的优势，绿色环工，施工效率高；本技术可对适宜地形(如，高强度、高研磨性岩层和城市地铁暗挖隧道减震爆破施工)发展CO2微爆结合TBM机械刀具破岩的联合破岩技术，成为隧道建造高效施工、绿色环保的保障。
[0027]本技术将CO2爆破搭载到TBM上，既保留了CO2微爆破的优点，同时又可以利用TBM工作掘进的连续性，且刀盘布局的方式可以实现同时钻进多个钻孔，同时在多个钻孔内放置CO2爆破管，且控制多个钻孔内的CO2爆破管同时起爆；与单一台车搭载一个钻杆相比，本技术的上述工作方式提高了破岩工作的连续性、效率大幅提高，且本技术起爆后、采用TBM机械刀具破碎残余岩体、通过排渣口排渣，进一步提高连续性。本技术CO2爆破搭载到TBM上，多个施工工艺连续进行，特别是爆破后TBM推进排渣速度更快，在施工的连续性上优于雷管作业，提高了工作效率及安全性，在破岩效果上，本技术采用CO2微爆及其刀盘布局的方式能够更好地控制爆破的范围，形成预先设计的掌子面形状；克服了采用雷管爆破每次爆破完毕，需要专门的工具清理碎石，然后再次打孔，放置雷管起爆，工作效率低且安全性低的缺点。
[0028]本技术尤其适用于高强度、高研磨性岩层(即极硬岩)和城市地铁暗挖隧道减震爆破施工，在上述地形施工条件下破岩效果格外突出，本技术同样适用于其它多种地形(如中硬岩、硬岩，等) 的施工；本技术采用CO2微爆，本技术还适用于干旱少雨、水资源缺乏地区各种地形(如中硬岩、硬岩、极硬岩，等)的破岩施工。
附图说明
[0029]图1为本技术中的钻机的结构示意图。
[0030]图2为图1的A
‑
A向剖视图。
[0031]图3为本技术中的钻机钻进岩壁后形成的钻孔的结构示意图。
[0032]图4为本技术中的钻机安装机构在掌子面上钻进后形成的钻孔的工作结构示意图。
[0033]图5为图3中的钻孔的侧视图。
[0034]图6为本技术中钻机的钻杆处于回位状态结构示意图。
[0035]图7为本技术中钻机的钻杆处于钻进状态结构示意图。
[0036]图8为本技术中的钻机轨道键与轨道的连接结构示意图。
[0037]图9为本技术中的轨道安装在钻机安装筒壁上、且钻机轨道键与轨道连接的结构示意图。
[0038]图10为本技术中的钻机安装筒壁上设置轨道的结构示意图。
[0039]图11为本技术中的钻机安装机构中的钻机处于回位状态的结构示意图。
[0040]图12为本技术中的钻机安装机构中的钻机处于推出状态的结构示意图。
[0041]图13为本技术中的CO2爆破管的结构示意图。
[0042]图14为本技术中的CO2爆破装置安装机构的结构示意图。
[0043]图15为本技术中的CO2爆破装置安装机构中的CO2爆破管处于全部推出状态的结构示意图。
[0044]图16为本技术中的CO2爆破装置安装机构中的CO2爆破管处于回位状态的结构示意图。
[0045]图17为图16的侧视图。
[0046]图18为本技术中的刀盘机构的俯视图。
[0047]图19为本技术中的正刀盘交替布置钻机安装筒和CO2安装筒的结构示意图。
[0048]图20为本技术中的正刀盘上布置机械刀具的结构示意图。
[0049]图21为本技术中的正刀盘交替布置的安装筒之间设置机械刀具的结构示意图。
[0050]图22为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CO2微爆联合TBM破岩装置，其特征在于：包括刀盘机构(2)、钻机安装机构(3)和CO2爆破装置安装机构(4)；钻机安装机构(3)和CO2爆破装置安装机构(4)交替布置在刀盘机构(2)上；刀盘机构(2)安装在TBM主轴承上；支撑架(6)上安装皮带输送机(5)；皮带输送机(5)位于刀盘机构(2)后方。2.根据权利要求1所述的CO2微爆联合TBM破岩装置，其特征在于：刀盘机构(2)包括正刀盘(2.1)和侧刀盘(2.2)；侧刀盘(2.2)位于正刀盘(2.1)外周；钻机安装机构(3)和CO2爆破装置安装机构(4)交替布置在正刀盘(2.1)上；机械刀具(2.11)布置在正刀盘(2.1)上；侧刀盘(2.2)上安装侧边刀(2.21)、螺旋边刀(2.22)和排渣口(2.23)；排渣口(2.23)设置在侧边刀(2.21)与螺旋边刀(2.22)之...

【专利技术属性】
技术研发人员：周辉，李海波，徐福通，卢景景，李彦恒，张传庆，高阳，崔健，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：新型
国别省市：