斜井隧道全断面掘进装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种斜井隧道全断面掘进装置，包括支撑环，支撑环与钻头活动套接，钻头的尾部设有传动套管，在支撑环内设有液压马达，液压马达与传动套管连接，用于驱动传动套管旋转；在支撑环的侧壁还设有多个纠偏油缸，纠偏油缸的轴线沿着支撑环的径向方向；在支撑环内设有内支座，内支座与钻头之间设有进给油缸，进给油缸用于顶推钻头进给。本实用新型专利技术的结构加以简化，减轻了自重，便于实现斜井隧道的掘进，本实用新型专利技术的施工方法解决了现有技术中隧道全断面机械掘进机后部排渣不能满足斜井隧道掘进需求的技术问题，排渣便利。实时纠偏的操作便利，掘进精度高，实现长斜井高精度一次性贯通施工。一次性贯通施工。一次性贯通施工。

Full face tunneling device for inclined shaft tunnel

【技术实现步骤摘要】
斜井隧道全断面掘进装置


[0001]本技术涉及斜井隧道施工领域，特别是一种斜井隧道全断面掘进装置。

技术介绍

[0002]水电工程发电引水洞，一些长距离交通隧洞的通风洞设计均为斜井结构。特别是抽水蓄能电站都是选择在高差较大的山区，为缩短输水管洞的长度，一般都是设置大倾角的地下输水隧洞。对于斜井隧道施工，现阶段都是采用反井钻机打设溜渣井。而打设溜渣井的反井钻机一般钻进长度约为300
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400米，考虑经济因素现阶段长斜洞扩挖都是采用人工钻爆的方法，例如专利文献CN105156120A中记载的一种傍山类洞库斜井反向开挖施工方法，即存在作业环境恶劣，安全隐患大，效率不高的技术问题。虽然现阶段长度较大的圆形平洞已推广采用隧道全断面机械掘进机即TBM施工，例如CN102704945A中记载的一种长距离大坡度斜井全断面岩石掘进机，即存在向后出渣困难的技术难题。CN103850684A记载了一种竖井掘进机扩大反井钻机导井的凿井工艺，但是该竖井掘进机的结构过于复杂，自重过重，纠偏难度大，不适合用于斜井开挖。

技术实现思路

[0003]本技术所要解决的技术问题是提供一种斜井隧道全断面掘进装置，能够解决现有技术中隧道全断面机械掘进机后部排渣不能满足斜井隧道掘进需求的技术问题，便于排渣，且结构简单，能够实现长斜井高质高效、安全掘进。并能够在线纠偏，确保斜井掘进长度不受施工偏离的影响。
[0004]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种斜井隧道全断面掘进装置，包括支撑环，支撑环与钻头活动套接，钻头的尾部设有传动套管，在支撑环内设有液压马达，液压马达与传动套管连接，用于驱动传动套管旋转；
[0005]在支撑环的侧壁还设有多个纠偏油缸，纠偏油缸的轴线沿着支撑环的径向方向；
[0006]在支撑环内设有内支座，内支座与钻头之间设有进给油缸，进给油缸用于顶推钻头进给。
[0007]优选的方案中，支撑环与钻头之间设有密封件，钻头的外径大于支撑环的外径；
[0008]液压马达与传动套管之间以可传递扭矩且相对滑动的方式连接。
[0009]优选的方案中，进给油缸一端顶在内支座上，另一端通过推力轴承与钻头连接。
[0010]优选的方案中，所述的进给油缸为穿心油缸，传动套管穿过进给油缸与液压马达连接。
[0011]或者另一可选的方案中，所述的进给油缸为多个油缸的组合，多个油缸沿着圆周分布在传动套管的周围。
[0012]优选的方案中，所述的液压马达为穿心式液压马达，液压马达的外圈与支撑环固定连接，液压马达的内圈与传动套管之间以可传递扭矩且相对滑动的方式连接；
[0013]或者另一可选的方案中，所述的液压马达为多个，多个液压马达的固定部与支撑
环固定连接，液压马达的活动部通过传动机构与传动套管之间以可传递扭矩且相对滑动的方式连接，多个液压马达布置在传动套管的周围。
[0014]优选的方案中，所述的纠偏油缸底部通过轴承与传动套管连接，轴承内圈与传动套管之间为滑动连接结构，纠偏油缸通过内支座固设在支撑环上。
[0015]优选的方案中，所述的纠偏油缸沿轴向设置为两层，每层有多个纠偏油缸。
[0016]优选的方案中，钻头的表面设有多个滚刀和刮刀；
[0017]全断面机械掘进装置设有倾角传感器，在纠偏油缸设有行程传感器。
[0018]一种采用上述的斜井隧道全断面掘进装置的施工方法，包括以下步骤：
[0019]S1、在斜井隧道断面打设直径大于1m以上的溜渣井；
[0020]S2、将斜井隧道顶部扩挖，直至足够容纳全断面机械掘进装置；
[0021]S3、安装全断面机械掘进装置；
[0022]S4、启动纠偏油缸，将全断面机械掘进装置固定在斜井隧道内，启动全断面机械掘进装置钻进；
[0023]钻渣通过溜渣井排出；
[0024]S5、待掘进深度达到进给油缸的一个进给行程后，回缩纠偏油缸，回缩进给油缸，使整个全断面机械掘进装置随重力前移；
[0025]在掘进过程中，随时进行测量纠偏；
[0026]通过以上步骤实现斜井隧道全断面施工。
[0027]优选的方案中，在斜井隧道底部开挖水平导洞，从水平导洞以反井钻机向上沿斜井隧道轴线开挖溜渣井，在反井钻机下方设置顶推油缸，钻进一个进尺，锁住反井钻机后，顶推油缸缩回，在反井钻机的尾部安装新的顶升节钢管，然后顶推油缸继续顶升，重复以上步骤，完成溜渣井施工；
[0028]当全断面机械掘进装置掘进到接近水平导洞，停止排出钻渣，让水平导洞内基本被钻渣充满，全断面机械掘进装置再掘进出洞；
[0029]如全断面机械掘进装置纠偏难以控制，则停止掘进，回缩纠偏油缸，启动进给油缸让全断面机械掘进装置后退，再将纠偏油缸伸出重新定位并固定全断面机械掘进装置，然后缩回进给油缸和钻头重新掘进；
[0030]在全断面机械掘进装置设有倾角传感器，倾角传感器采用陀螺仪和磁惯导传感器的组合，经过联合解算，获得角度和位移偏移参数，以指导钻进和纠偏操作；在纠偏油缸设有行程传感器，以便于根据倾角传感器的检测参数控制纠偏油缸的活塞杆行程。
[0031]本技术提供了一种斜井隧道全断面掘进装置，对现有的全断面岩石掘进机的结构加以简化，减轻了自重，便于实现斜井隧道的掘进，优选的方案中，设置的多层纠偏油缸结构，且各层纠偏油缸之间为刚性连接结构，钻头的传动套管穿透了纠偏油缸所在的位置才与液压马达连接，因此，纠偏油缸能够实现在线纠偏，而且纠偏操作能够很好的传递到钻头的位置，纠偏误差小。设置的倾角传感器和行程传感器能够实现智能化的在线纠偏。本技术的施工方法通过采用先打设直径大于1m以上的溜渣井，然后以改进的全断面机械掘进装置进行掘进的方案，解决了现有技术中隧道全断面机械掘进机后部排渣不能满足斜井隧道掘进需求的技术问题，排渣便利。实时纠偏的操作便利，掘进精度高，实现长斜井高精度一次性贯通施工。
附图说明
[0032]下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明：
[0033]图1为本技术的结构示意图。
[0034]图2为本技术的整体施工结构示意图。
[0035]图3为本技术的反井钻机斜向顶升钻进时的剖视示意图。
[0036]图4为本技术的顶升节钢管的主视图。
[0037]图5为本技术的顶升节钢管的俯视图。
[0038]图6为图3的A
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A剖视示意图。
[0039]图7为图3的B
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B剖视示意图。
[0040]图8为钻头系统的局部放大示意图。
[0041]图中：钻头1，集渣斗2，密封件3，支撑环4，内支座5，溜渣通道6，泵站7，锁口装置8，顶升节钢管9，推力轴承10，进给油缸11，纠偏油缸12，轴承13，过渡节钢管14，顶推油缸15，球头16，球座17，底座18，倾角调节座19，倾角调节杆20，工作站21本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种斜井隧道全断面掘进装置，其特征是：包括支撑环（4），支撑环（4）与钻头（1）活动套接，钻头（1）的尾部设有传动套管（33），在支撑环（4）内设有液压马达（23），液压马达（23）与传动套管（33）连接，用于驱动传动套管（33）旋转；在支撑环（4）的侧壁还设有多个纠偏油缸（12），纠偏油缸（12）的轴线沿着支撑环（4）的径向方向；在支撑环（4）内设有内支座（5），内支座（5）与钻头（1）之间设有进给油缸（11），进给油缸（11）用于顶推钻头（1）进给。2.根据权利要求1所述的一种斜井隧道全断面掘进装置，其特征是：支撑环（4）与钻头（1）之间设有密封件（3），钻头（1）的外径大于支撑环（4）的外径；液压马达（23）与传动套管（33）之间以可传递扭矩且相对滑动的方式连接。3.根据权利要求1所述的一种斜井隧道全断面掘进装置，其特征是：进给油缸（11）一端顶在内支座（5）上，另一端通过推力轴承（10）与钻头（1）连接。4.根据权利要求1所述的一种斜井隧道全断面掘进装置，其特征是：所述的进给油缸（11）为穿心油缸，传动套管（33）穿过进给油缸（11）与液压马达（23）连接。5.根据权利要求1所述的一种斜井隧道全断面掘进装置，其特征是：所述的进给油缸（11）为多个油缸的组合，多个油缸沿着圆周分布在传...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕芝林，夏云，邹吉龙，汪少雄，张涛，骆大新，
申请(专利权)人：中国葛洲坝集团路桥工程有限公司，
类型：新型
国别省市：