一种破岩刀盘、隧道掘进机及隧道掘进方法技术

本发明专利技术关于一种破岩刀盘、隧道掘进机及隧道掘进方法，该破岩刀盘包括刀盘本体，所述刀盘本体的旋转中心设有通孔，所述通孔用于电磁炮弹丸通过。本发明专利技术所述的一种破岩刀盘，其中的所述通孔能够使所述电磁炮弹丸通过，所述电磁炮弹丸通过后冲击并破坏岩体，提高了隧道掘进机的掘进效率，同时能够有效减少刀盘的磨损、缩短施工周期和节约成本。缩短施工周期和节约成本。缩短施工周期和节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种破岩刀盘、隧道掘进机及隧道掘进方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工建设领域，特别是一种破岩刀盘、隧道掘进机及隧道掘进方法。

技术介绍

[0002]随着我国西部地区的公路、铁路、水利工程的实施，西部艰险复杂山区孕育了大量深埋长大硬岩隧道(群)工程。面对艰险复杂山区深埋长大硬岩隧道工程，传统的矿山爆破法面临施工速度慢、劳动强度高、安全保障低等问题。
[0003]为解决以上长大隧道施工问题，TBM(Tunnel Boring Machine，隧道掘进机)掘进法施工在隧道建设中的重要性日益显现，应用越来越广，TBM独头连续掘进长度已经突破20km。然而，在花岗岩、闪长岩等高硬岩隧道，刀盘极易磨损，需要经常更换刀盘，导致隧道掘进机的效率不高，还极大增加了经济成本和时间成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的TBM刀盘极易磨损，需要经常更换刀盘，导致隧道掘进机的效率不高，还极大增加了经济成本和时间成本的问题，提供一种破岩刀盘、隧道掘进机及隧道掘进方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种破岩刀盘，包括刀盘本体，所述刀盘本体的旋转中心设有通孔，所述通孔用于电磁炮弹丸通过。
[0007]采用本专利技术所述的一种破岩刀盘，其中的所述通孔能够使所述电磁炮弹丸通过，所述电磁炮弹丸通过后冲击并破坏岩体，提高了隧道掘进机的掘进效率，同时能够有效减少刀盘的磨损、缩短施工周期和节约成本。r/>[0008]作为本专利技术优选地技术方案，所述刀盘本体上沿径向设有若干个滚刀，所述滚刀连接于所述刀盘本体的转轴，所述通孔贯穿所述转轴。
[0009]作为本专利技术优选地技术方案，沿所述刀盘本体的径向分为若干层，每一层所述刀盘本体上设有若干个刮刀。
[0010]作为本专利技术进一步优选地技术方案，所述刮刀呈犁头状，所述刮刀翘起一端通过至少一个旋转支撑柱连接所述刀盘本体。
[0011]采用这种结构，将所述滚刀固定在所述转轴上，将所述刮刀固定在所述旋转支撑柱上，能够确保所述滚刀和所述刮刀对前方隧道围岩掌子面岩体的破坏力，提高掘进机的掘进速度和效率，增加所述滚刀和所述刮刀的使用寿命。
[0012]第二方面，本专利技术还提供了一种隧道掘进机，包括掘进机本体，所述掘进机本体的前端可拆卸连接如以上任一项所述的破岩刀盘，所述掘进机本体的内设有电磁发射系统，所述电磁发射系统能够发射所述电磁炮弹丸穿过所述通孔。
[0013]所述电磁发射系统的技术原理是利用电磁场产生的安培力对所述电磁炮弹丸进
行加速，使其达到撞击目标所需的动能。
[0014]采用本专利技术所述的一种隧道掘进机，将电磁发射技术和隧道掘进刀盘结合起来，利用所述电磁发射系统发射所述电磁炮弹丸通过所述通孔后冲击并破坏岩体，提高了隧道掘进机的掘进效率，同时能够有效减少刀盘的磨损、缩短施工周期和节约成本，相对于传统火药爆破进行钻爆法开挖，所述电磁炮弹丸在发射时不产生火焰和烟雾，也不产生冲击波，更加安全、便捷。
[0015]作为本专利技术优选地技术方案，所述电磁发射系统包括导轨炮管、电磁控制设备、电源控制设备和电源设备，所述导轨炮管电连接所述电磁控制设备，所述电磁控制设备电连接所述电源控制设备，所述电源控制设备电连接所述电源设备，所述导轨炮管的内径与所述通孔的内径一致，所述导轨炮管与所述通孔对接。
[0016]采用这种结构，可通过所述电磁控制设备和所述电源控制设备对所述电磁发射系统的发射功率进行调节，使得所述电磁炮弹丸具有不同的发射能量，以适配围岩掌子面不同的地质条件。
[0017]作为本专利技术进一步优选地技术方案，所述电磁发射系统还包括阀门和弹丸输送设备，所述弹丸输送设备通过所述阀门连接所述导轨炮管，所述弹丸输送设备用于存放和输送所述电磁炮弹丸，所述阀门和所述弹丸输送设备分别电连接所述电磁控制设备。
[0018]作为本专利技术进一步优选地技术方案，所述导轨炮管外套设有冷却系统，所述冷却系统用于对所述导轨炮管降温。
[0019]作为本专利技术进一步优选地技术方案，所述掘进机本体内设有炮管固定支架，所述炮管固定支架连接所述导轨炮管。
[0020]作为本专利技术优选地技术方案，所述掘进机本体包括出渣履带和出渣口，所述刀盘本体底部设置若干个所述出渣口，所述出渣口对应连接所述出渣履带。
[0021]第三方面，本专利技术还提供了一种隧道掘进方法，利用如以上任一项所述的隧道掘进机，该方法包括以下步骤：
[0022]S1、所述掘进机本体移动至掌子面处，利用所述电磁发射系统发射所述电磁炮弹丸撞击围岩；
[0023]S2、所述刀盘本体掘进所述掌子面。
[0024]采用本专利技术所述的一种隧道掘进方法，将电磁发射技术和隧道掘进刀盘结合起来，利用所述电磁发射系统发射所述电磁炮弹丸通过所述通孔后冲击并破坏岩体，提高了隧道掘进机的掘进效率，同时能够有效减少刀盘的磨损、缩短施工周期和节约成本，相对于传统火药爆破进行钻爆法开挖，所述电磁炮弹丸在发射时不产生火焰和烟雾，也不产生冲击波，更加安全、便捷。
[0025]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0026]1、本专利技术所述的一种破岩刀盘、隧道掘进机及隧道掘进方法，将电磁发射技术和隧道掘进刀盘结合起来，利用所述电磁发射系统发射所述电磁炮弹丸通过所述通孔后冲击并破坏岩体，提高了隧道掘进机的掘进效率，同时能够有效减少刀盘的磨损、缩短施工周期和节约成本，相对于传统火药爆破进行钻爆法开挖，所述电磁炮弹丸在发射时不产生火焰和烟雾，也不产生冲击波，更加安全、便捷；
[0027]2、本专利技术优选的一种破岩刀盘，将所述滚刀固定在所述转轴上，将所述刮刀固定
在所述旋转支撑柱上，能够确保所述滚刀和所述刮刀对前方隧道围岩掌子面岩体的破坏力，提高掘进机的掘进速度和效率，增加所述滚刀和所述刮刀的使用寿命；
[0028]3、本专利技术优选的一种隧道掘进机，可通过所述电磁控制设备和所述电源控制设备对所述电磁发射系统的发射功率进行调节，使得所述电磁炮弹丸具有不同的发射能量，以适配围岩掌子面不同的地质条件。
附图说明
[0029]图1为隧道掘进机的结构示意图；
[0030]图2为破岩刀盘的主视结构示意图；
[0031]图3为刀盘本体与刮刀的配合结构侧视图。
[0032]图中标记：1
‑
围岩，2
‑
超前应力释放孔，3
‑
刀盘本体，31
‑
滚刀，32
‑
通孔，33
‑
刮刀，34
‑
旋转支撑柱，4
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电磁发射系统，41
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电磁炮弹丸，42
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导轨炮管，43
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冷却系统，44
‑
阀门，45
‑
电磁控制设备，46
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种破岩刀盘，包括刀盘本体(3)，其特征在于，所述刀盘本体(3)的旋转中心设有通孔(32)，所述通孔(32)用于电磁炮弹丸(41)通过。2.根据权利要求1所述的破岩刀盘，其特征在于，所述刀盘本体(3)上沿径向设有若干个滚刀(31)，所述滚刀(31)连接于所述刀盘本体(3)的转轴，所述通孔(32)贯穿所述转轴。3.根据权利要求1
‑
2任一项所述的破岩刀盘，其特征在于，沿所述刀盘本体(3)的径向分为若干层，每一层所述刀盘本体(3)上设有若干个刮刀(33)。4.根据权利要求3所述的破岩刀盘，其特征在于，所述刮刀(33)呈犁头状，所述刮刀(33)翘起一端通过至少一个旋转支撑柱(34)连接所述刀盘本体(3)。5.一种隧道掘进机，包括掘进机本体(5)，其特征在于，所述掘进机本体(5)的前端可拆卸连接如权利要求1
‑
4任一项所述的破岩刀盘，所述掘进机本体(5)的内设有电磁发射系统(4)，所述电磁发射系统(4)能够发射所述电磁炮弹丸(41)穿过所述通孔(32)。6.根据权利要求5所述的隧道掘进机，其特征在于，所述电磁发射系统(4)包括导轨炮管(42)、电磁控制设备(45)、电源控制设备(46)和电源设备(48)，所述导轨炮管(42)电连接所述电磁控制设备(45)，所述电磁控制设备(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：周航，徐正宣，张广泽，廖昕，杜宇本，宋章，沈维，张旭彬，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：