本发明专利技术涉及隧道开挖设备技术领域，具体涉及一种利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备，包括机体和弹丸发射系统，弹丸发射系统包括弹丸发射器和通过高压管路与弹丸发射器相连的高压泵，弹丸发射器用于发射弹丸，弹丸发射器通过至少可改变上下及左右位置的安装结构装配在机体上，以通过调整弹丸发射器的发射角度直接开挖出需要形状的断面。本发明专利技术直接利用弹丸发射器进行开挖，铣挖头配合对断面轮廓进行修整，通过改变弹丸发射器的发射角度，调整覆盖范围，直接开挖出需要形状的断面，可任意调节开挖尺寸，设备通用性和灵活性强，不需要配备传统的盾体和刀盘，避免了由于岩石硬度高而造成大量的刀具损耗，降低造价成本，掘进效率比传统钻爆法高。进效率比传统钻爆法高。进效率比传统钻爆法高。
【技术实现步骤摘要】
一种利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备
[0001]本专利技术涉及隧道开挖设备
，具体涉及一种利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备。
技术介绍
[0002]目前隧道开挖中使用的岩石隧道掘进机(TBM)最适宜使用的围岩强度范围为30至150MPa，在围岩过于坚硬、耐磨的地质条件下，TBM的掘进效率受到限制，同时对设备本身也非常不利，而且在这种环境下设备往往处于满负荷、甚至超负荷状态，关键部件经常出现事故，并且对于操作人员技术水平要求较高，再加上掘进过程中频繁更换刀具，严重影响工程进度，增加工程造价。虽然目前国内外一些学者提出了一些新型辅助破岩技术，例如高压水射流、粒子冲击、激光破岩、等离子破岩等，但这些技术由于安全性、成本、环保、效率、可靠性等原因仍处于研究阶段或被作为机械化开挖的辅助手段使用。
[0003]例如申请公布号为CN109488317A的中国专利技术专利申请公开的利用高速粒子冲击破岩的新型全断面隧道掘进机，包括掘进机主机和与掘进机主机相配合的出渣系统，掘进机主机上设有盾体，盾体上设有刀盘，刀盘为固定刀盘，刀盘上设有粒子喷嘴，利用新型刀盘结构，配合粒子注入系统和粒子回收系统，根据刀盘上粒子喷嘴的安装结构调整任意形状断面。
[0004]但是，上述掘进机需配备传统的盾体和刀盘，造价成本过高，若需开挖不同直径和尺寸的断面，需要对刀盘、粒子喷嘴安装结构，甚至整个掘进机进行改造，通用性不强，灵活性差，成本高。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备，以解决现有掘进机在设置粒子喷嘴时需配备盾体和刀盘而导致造价成本高、通用性不强、灵活性差的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术中的利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备采用如下技术方案：
[0007]一种利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备，包括机体和弹丸发射系统，弹丸发射系统包括弹丸发射器和通过高压管路与弹丸发射器相连的高压泵，弹丸发射器用于发射撞击并破碎岩石的弹丸，且弹丸发射器通过至少可改变上下位置及左右位置的安装结构装配在机体上，以通过调整弹丸发射器的发射角度直接开挖出需要形状的断面。
[0008]上述技术方案的有益效果在于：弹丸发射系统包括弹丸发射器和通过高压管路与弹丸发射器相连的高压泵，使得弹丸发射器可以发射撞击并破碎岩石的弹丸，实现开挖；并且弹丸发射器通过至少可改变上下位置及左右位置的安装结构装配在机体上，这样通过安装结构改变弹丸发射器的上下位置及左右位置，从而改变弹丸发射器的发射角度，调整发射角度所覆盖的范围，进而直接开挖出需要形状的断面。
[0009]与现有技术相比，本专利技术的开挖设备直接利用弹丸发射器进行开挖，通过改变弹丸发射器的发射角度直接开挖出需要形状的断面，不需要配备传统的盾体和刀盘，从而可以降低造价成本，提高通用性和灵活性。
[0010]进一步地，所述安装结构包括安装在机体上的支撑架，弹丸发射器安装在支撑架上。
[0011]上述技术方案的有益效果在于：方便弹丸发射器的安装。
[0012]进一步地，机体上设置有与支撑架底部沿前后方向导向移动配合的轨道。
[0013]上述技术方案的有益效果在于：方便支撑架前后移动，改变弹丸发射器到掌子面的距离，获得需要的开挖效果。
[0014]进一步地，弹丸发射器通过球铰结构安装在支撑架上，所述安装结构还包括用于调整弹丸发射器上下位置的第一伸缩调节机构和用于调整弹丸发射器左右位置的第二伸缩调节机构，第一伸缩调节机构和第二伸缩调节机构的两端均分别与弹丸发射器和机体球铰连接。
[0015]上述技术方案的有益效果在于：弹丸发射器通过球铰结构安装在支撑架上，并且设置了第一伸缩调节机构和第二伸缩调节机构，方便改变弹丸发射器的上下位置和左右位置，同时调节机构的两端均为球铰，避免其中一个调节机构工作时，另外一个调节机构对其造成影响。
[0016]进一步地，利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备还包括安装在机体前端的悬臂截割装置，悬臂截割装置包括悬臂和安装在悬臂前端的用于在隧道成型后对断面进行修整的铣挖头。
[0017]上述技术方案的有益效果在于：通过设置悬臂截割装置，且悬臂截割装置包括铣挖头，铣挖头可以在隧道成型后对断面进行修整，保证开挖形状符合要求。
[0018]进一步地，机体上还安装有带有碎石收集器的铲斗，铲斗位于铣挖头的下方，用于收集开挖出的硬岩碎屑。
[0019]上述技术方案的有益效果在于：通过设置带有碎石收集器的铲斗，并且铲斗位于铣挖头的下方，方便对开挖出的硬岩碎屑进行收集。
[0020]进一步地，机体上还安装有用于配合碎石收集器将硬岩碎屑运走的皮带机。
[0021]上述技术方案的有益效果在于：通过设置皮带机，方便出渣。
[0022]进一步地，悬臂上安装有用于检测掘进信号以与预设轨迹进行对比的激光雷达。
[0023]上述技术方案的有益效果在于：通过在悬臂上安装激光雷达，可以检测掘进信号，方便与预设轨迹进行对比，从而根据对比结果修整下一次弹丸发射角度，提高开挖轨迹与预设轨迹的重合度。
[0024]进一步地，弹丸发射器设置有至少两个。
[0025]上述技术方案的有益效果在于：开挖效率更高。
[0026]进一步地，所述的弹丸由混凝土或塑料制成，以与撞击的岩石一起粉碎。
[0027]上述技术方案的有益效果在于：方便弹丸和岩屑一起作为渣土排出。
附图说明
[0028]图1为本专利技术利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备的弹丸发射器的装配示意图；
[0030]图3为本专利技术利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备的控制原理图。
[0031]图中：1、弹丸；2、弹丸发射器；3、倾角传感器；4、铣挖头；5、悬臂截割装置；6、激光雷达；7、铲斗；8、弹丸发生罐；9、增压器；10、蓄能器；11、皮带机；12、机体；13、轨道；14、支撑架。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即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。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0033]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
[0034]需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备，其特征在于，包括机体(12)和弹丸发射系统，弹丸发射系统包括弹丸发射器(2)和通过高压管路与弹丸发射器(2)相连的高压泵，弹丸发射器(2)用于发射撞击并破碎岩石的弹丸(1)，且弹丸发射器(2)通过至少可改变上下位置及左右位置的安装结构装配在机体(12)上，以通过调整弹丸发射器(2)的发射角度直接开挖出需要形状的断面。2.根据权利要求1所述的利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备，其特征在于，所述安装结构包括安装在机体(12)上的支撑架(14)，弹丸发射器(2)安装在支撑架(14)上。3.根据权利要求2所述的利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备，其特征在于，机体(12)上设置有与支撑架(14)底部沿前后方向导向移动配合的轨道(13)。4.根据权利要求2所述的利用高速弹丸开挖任意断面的隧道开挖设备，其特征在于，弹丸发射器(2)通过球铰结构安装在支撑架(14)上，所述安装结构还包括用于调整弹丸发射器(2)上下位置的第一伸缩调节机构和用于调整弹丸发射器(2)左右位置的第二伸缩调节机构，第一伸缩调节机构和第二伸缩调节机构的两端均分别与弹丸发射器(2)和机体(12)球铰连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：张静，孙恒，卢照昕，张家年，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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