CN112554894B - 一种基于复合激光射孔的激光盾构机及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于复合激光射孔的激光盾构机及其使用方法，属于激光破岩应用技术领域，所述盾构机包括激光射孔装置和机械掘进装置，所述激光射孔装置用于向工作面发射复合激光形成射孔，机械掘进装置用于挖掘形成射孔的工作面，本发明通过激光射孔装置对工作面阵列式射孔，对岩石进行预破碎，增加了工作面岩石的可钻性，用机械掘进装置进行掘进，在岩石强度降低的情况下提高了掘进效率，同时减少了对机械掘进装的磨损，同时，采用短脉冲激光和连续激光耦合形成复合激光，在复合激光作用于岩石的过程中，通过调节聚焦透镜和平移台的位置，调节作用于岩石上的光斑尺寸，从而实现两路光束不同光斑尺寸的调节，灵活方便，提升激光射孔效率。
Description
技术领域
本发明属于激光破岩应用技术领域，具体地说涉及一种基于复合激光射孔的激光盾构机及其使用方法。
背景技术
在大型隧道挖掘过程中，尤其是山体和深层地下大多数分布岩石层，特别是玄武岩等硬岩层，使得掘进速度比较慢。目前，通常采用放炮破拆或掘进机直接掘进。其中，放炮破拆的掘进方式存在火工品管制、安全及费用问题，同时，工作面可控性差，掘进效率低。掘进机直接掘进的方式采用刀齿直接对岩石层进行破碎挖掘，钻头损耗高，且掘进效率低。如图1所示，隧道工作面100的直径大于20m，掘进机的钻头直径为1m，这种小尺寸的钻头在隧道工作面100上采用扫描逐层去除的方法实现掘进，其在隧道工作面100上的掘进轨迹200呈蛇形排布，每次掘进量约为50公分，掘进效率亟待提高。
随着科技的进步和发展，很多破岩技术及装备应运而生，如水射流、激光、超声波破岩等技术，给盾构机挖掘隧道提供了技术储备。其中，利用高功率激光对岩石层的冲击损伤和热损伤，对岩石产生预破碎，使岩石的内应力得到一定的释放，降低岩石强度，改善岩石可钻性，再利用机械破岩，显著提高掘进效率。
发明内容
发明人经过长期研究发现：在现有的激光-机械联合掘进破岩技术中，采用的激光为连续激光或脉冲激光，即激光为单一属性。同时，在现有的技术条件下，对激光功率要求高，为工程应用增加了很大的难度。发明人采用连续激光与短脉冲激光空间叠加复合的方法，有效提高了激光破岩的速度和激光能量的利用率，同时，减少对激光功率需求，降低工程化应用难度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于复合激光射孔的激光盾构机，包括：
激光射孔装置，其用于向工作面发射复合激光，所述激光射孔装置包括用于输出连续激光的第一激光器、用于输出与连续激光不同光轴的短脉冲激光的第二激光器、耦合组件以及射筒，且短脉冲激光的输出时间晚于连续激光的输出时间，所述连续激光经过第一聚焦组件传输至耦合组件，所述短脉冲激光经过第二聚焦组件传输至耦合组件，且第一聚焦组件、第二聚焦组件均可移动，聚焦后的连续激光和短脉冲激光经耦合组件耦合合束至同一光轴形成复合激光，所述复合激光经射筒作用于岩石并最终形成射孔；
和机械掘进装置，用于挖掘形成射孔的工作面。
进一步，所述短脉冲激光的脉冲宽度为皮秒(10ps-100ps)、纳秒(0.1ns-1000ns)或微秒(1-1000μs)。
进一步，所述耦合组件为双色镜或偏振片，不同的是，采用双色镜对连续激光和短脉冲激光进行波长合束，采用偏振片对连续激光和短脉冲激光进行偏振合束。
进一步，所述第一聚焦组件与第二聚焦组件的结构相同，以调节连续激光和短脉冲激光作用于工作面上的光斑位置及光斑尺寸，且短脉冲激光作用于工作面上的光斑尺寸不大于连续激光作用于工作面上的光斑尺寸。
进一步，所述第一聚焦组件包括聚焦透镜和平移台，所述聚焦透镜位于平移台上方，且平移台可沿着连续激光的传输路径移动。
进一步，所述连续激光经第一整形组件传输至第一聚焦组件，所述短脉冲激光经第二整形组件传输至第二聚焦组件，且第一整形组件与第二整形组件的结构相同，以调节连续激光和短脉冲激光的光斑形状，如圆光斑或线光斑。
进一步，所述第一整形组件包括第一整形镜和第二整形镜，且第一整形镜和第二整形镜表面均镀激光增透膜，且激光增透膜在激光光束波段透过率大于99％。
进一步，所述第一整形镜和第二整形镜均为柱透镜，且第一整形镜和第二整形镜垂直放置。
进一步，所述第一激光器为高功率光纤激光器，其输出接口为QBH/QD标准形式，输出光纤芯径大于100μm，连续激光的中心波长为1020-1100nm，且连续激光的功率大于1000W。
进一步，所述第一激光器为光纤耦合输出半导体激光器，其输出接口为QBH/QD标准形式，输出光纤芯径大于200μm，连续激光的中心波长为800nm-980nm，且连续激光的功率大于1000W。
进一步，所述连续激光经第一准直组件传输至第一整形组件，所述第一准直组件包括相对第一激光器的光轴固定的固定透镜组及可相对第一激光器的光轴移动的可动透镜组。
进一步，所述第二激光器为激光二极管泵浦重频脉冲固体激光器，其输出为空间光束，短脉冲激光的中心波长为1030nm-1064nm，所述短脉冲激光的重频大于等于1000Hz时，单脉冲能量大于10mJ，所述短脉冲激光的重频为500-1000Hz时，单脉冲能量大于100mJ，所述短脉冲激光的重频小于等于10Hz时，单脉冲能量大于500mJ。
进一步，所述短脉冲激光经扩束组件传输至第二整形组件，所述扩束组件包括至少两个沿第二激光器的光轴间隔设置的扩束透镜，且任一扩束透镜均可沿第二激光器的光轴移动。
进一步，所述第二激光器为调Q输出的光纤脉冲激光器，其输出为QBH/QD标准形式，输出光纤芯径大于200μm，短脉冲激光的中心波长为1020nm-1100nm，所述短脉冲激光的重频大于等于1000Hz，单脉冲能量大于10mJ。
进一步，所述短脉冲激光经第二准直组件传输至第二整形组件，所述第二准直组件与第一准直组件结构相同。
进一步，为了保证连续激光与短脉冲激光的波长不同，便于耦合，当第二激光器为光纤脉冲激光器时，第一激光器采用光纤耦合输出半导体激光器。
进一步，所述复合激光的光轴与射筒的中心轴重合，且射筒的末端设置有用于实现复合激光传输至工作面的第一激光孔。
进一步，所述激光射孔装置还包括压缩空气气源，且压缩空气气源通过管路与射筒连通，用于提高及维持射筒内激光通道的洁净度，所述射筒内的压缩空气流动方向与射筒的中心轴平行。
进一步，所述射孔呈阵列式分布。
进一步，所述激光射孔装置下方设有与其连接的第一机械臂。
进一步，所述射筒内部且位于复合激光的传输光路上设有分束元件，用于将复合激光分束成多个子光束，且子光束的数量不小于2，所述第一激光孔与子光束对应设置，即采用单光源(第一激光器和第二激光器均为1个)多个子光束并行射孔，提高掘进效率。
进一步，所述分束元件为电光开关或转镜。
进一步，所述激光射孔装置至少设有2个，即采用多光源多束复合激光同时射孔，提高掘进效率。
进一步，所述机械掘进装置包括传动连接的驱动组件和动作组件，所述动作组件包括转筒、设置于转筒内部并与转筒固定连接的转轴、位于转筒末端的钻头，所述驱动组件包括驱动电机、主动齿轮和减速器，所述驱动电机与减速器传动连接，且主动齿轮位于减速器的输出端，所述转轴的外围套设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮。
进一步，所述机械掘进装置下方设有与其连接的第二机械臂。
进一步，所述激光射孔装置与机械掘进装置为一体式结构，所述射筒集成于转筒内部，且钻头上对应第一激光孔开设有第二激光孔，通过激光射孔装置对工作面进行预破碎，机械掘进装置延迟运行，对预破碎后的工作面进行挖掘。
进一步，所述激光射孔装置与机械掘进装置为分体式结构，且激光射孔装置与机械掘进装置分别位于不同的车载平台上。通过激光射孔装置对工作面进行预破碎，机械掘进装置延迟运行，对预破碎后的工作面进行挖掘。或，通过激光射孔装置对工作面某一区域进行射孔后，机械掘进装置进入所述工作面某一区域进行挖掘，激光射孔装置在工作面另一区域同步进行射孔。
另，本发明还提供一种基于复合激光射孔的激光盾构机的使用方法，包括如下步骤：
S1：所述第一激光器输出连续激光，且连续激光经第一聚焦组件传输至耦合组件处，并经耦合组件、射筒作用于工作面，所述连续激光利用其热效应辐射岩石；
S2：当连续激光作用于岩石后，所述第二激光器输出短脉冲激光，且短脉冲激光经第二聚焦组件传输至耦合组件处，并经耦合组件耦合合束至与连续激光同一光轴形成复合激光，所述复合激光经射筒辐射并冲击工作面形成射孔；
S3：移动第一聚焦组件和第二聚焦组件，调节射孔与光束焦点的相对位置，进而调节连续激光、短脉冲激光在工作面的光斑尺寸；
S4：固定第一聚焦组件，持续移动第二聚焦组件，以持续调节短脉冲激光在工作面的光斑尺寸，强化破岩效果，在移动过程中，保证短脉冲激光在工作面的光斑尺寸不大于连续激光在工作面的光斑尺寸，完成射孔，实现预破碎，移动激光射孔装置至下一个射孔位置；
S5：若激光射孔装置与机械掘进装置为一体式结构，执行S7，反之，执行S6或S7；
S6：重复S1至S4，直至完成工作面某一区域的射孔工作，机械掘进装置进入所述工作面某一区域进行挖掘，移动激光射孔装置至工作面另一区域同步进行射孔，直至完成整个工作面挖掘工作；
S7：机械掘进装置对预破碎后的工作面进行挖掘，重复S1至S4，直至完成整个工作面挖掘工作。
进一步，利用连续激光辐射工作面，岩石吸收连续激光的能量后，使岩石表面局部受热，引起岩石温度梯度的产生，使岩石产生热应力甚至萌生微裂纹，与此同时，通过短脉冲激光的冲击力效应，增强裂纹产生效果，从而削弱岩石强度，为随后进行机械挖掘提高效率。
进一步，所述连续激光的功率不低于1000W。
本发明的有益效果是：
通过激光射孔装置对工作面阵列式射孔，对岩石进行预破碎，增加了工作面岩石的可钻性，用机械掘进装置进行掘进，在岩石强度降低的情况下提高了掘进效率，同时减少了对机械掘进装的磨损，同时，采用短脉冲激光和连续激光耦合形成复合激光，在复合激光作用于岩石的过程中，通过调节聚焦透镜和平移台的位置，调节作用于岩石上的光斑尺寸，从而实现两路光束不同光斑尺寸的调节，灵活方便，提升激光射孔效率。
附图说明
图1是背景技术中隧道工作面掘进过程示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明实施例1中掘进过程示意图。
附图中：100-隧道工作面、200-掘进轨迹、300-射孔；
1-第一激光器、2-第二激光器、3-耦合组件、4-射筒、5-第一整形组件、6-第二整形组件、7-第一准直组件、8-扩束组件、9-聚焦透镜、10-平移台、11-压缩空气气源、12-驱动组件、13-动作组件。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
实施例一：
如图2和图3所示，一种基于复合激光射孔的激光盾构机，包括激光射孔装置和机械掘进装置，其中，激光射孔装置用于向工作面100发射复合激光形成射孔300，机械掘进装置用于挖掘形成射孔300的工作面100。优选的，所述射孔300呈阵列式分布。
具体的，所述激光射孔装置包括第一激光器1、第二激光器2、耦合组件3，以及射筒4。其中，第一激光器1用于输出连续激光，所述连续激光依次经过第一整形组件5和第一聚焦组件。第二激光器2用于输出与连续激光不同光轴的短脉冲激光，所述短脉冲激光的脉冲宽度为皮秒(10ps-100ps)、纳秒(0.1ns-1000ns)或微秒(1-1000μs)，所述短脉冲激光依次经过第二整形组件6和第二聚焦组件，且短脉冲激光的输出时间晚于连续激光的输出时间。聚焦后的连续激光和短脉冲激光经耦合组件3耦合合束至同一光轴形成复合激光，所述复合激光经射筒4作用于工作面100形成射孔300。同时，所述复合激光的光轴与射筒4的中心轴重合，且射筒4的末端设置有用于实现复合激光传输至工作面100的第一激光孔。
本实施例中，所述耦合组件3为双色镜，采用双色镜对连续激光和短脉冲激光进行波长合束，且其与水平面呈45°放置。其中，双色镜的前表面(邻近射筒4的表面)镀短脉冲激光波段45°全反射膜和连续激光波段高透射膜，其后表面(远离射筒4的表面)镀连续激光波段高透射膜。在其他一些实施例中，所述耦合组件3还可为偏振片，对连续激光和短脉冲激光进行偏振合束。
所述第一整形组件5与第二整形组件6的结构相同，以调节连续激光和短脉冲激光的光斑形状，如圆光斑或线光斑。以第一整形组件5为例，其包括第一整形镜和第二整形镜，且第一整形镜和第二整形镜表面均镀激光增透膜，且激光增透膜在激光光束波段透过率大于99％。本实施例中，所述第一整形镜和第二整形镜均为柱透镜，且第一整形镜和第二整形镜垂直放置。
所述第一聚焦组件与第二聚焦组件的结构相同，以调节连续激光和短脉冲激光作用于工作面上的光斑位置及光斑尺寸，且短脉冲激光作用于工作面上的光斑尺寸不大于连续激光作用于工作面上的光斑尺寸，也就是说，短脉冲激光的光斑位于连续激光的光斑范围内。以第一聚焦组件为例，其包括聚焦透镜9和平移台10，所述聚焦透镜9位于平移台10上方，且平移台10可沿着连续激光的传输路径移动。同理，第二聚焦组件中的平移台可沿着短脉冲激光的传输路径移动，从而调节光斑尺寸。
所述激光射孔装置还包括压缩空气气源11，且压缩空气气源11通过管路与射筒4连通，用于提高及维持射筒4内激光通道的洁净度，所述射筒4内的压缩空气流动方向与射筒4的中心轴平行。此外，所述激光射孔装置下方设有与其连接的第一机械臂，便于调节激光射孔装置的具体位置，提高工作面射孔效率。
所述机械掘进装置包括传动连接的驱动组件12和动作组件13，所述动作组件12包括转筒、设置于转筒内部并与转筒固定连接的转轴、位于转筒末端的钻头，所述驱动组件13包括驱动电机、主动齿轮和减速器，所述驱动电机与减速器传动连接，且主动齿轮位于减速器的输出端，所述转轴的外围套设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮。也就是说，驱动电机带动转轴、钻头旋转以挖掘工作面100。同时，所述机械掘进装置下方设有与其连接的第二机械臂，便于调节钻头位置。
本实施例中，所述激光射孔装置与机械掘进装置为分体式结构，且激光射孔装置与机械掘进装置分别位于不同的车载平台上，便于移动。所述基于复合激光射孔的激光盾构机的使用方法，包括如下步骤：
S1：所述第一激光器1输出连续激光，且连续激光经第一聚焦组件传输至耦合组件3处，并经耦合组件3、射筒4作用于工作面100，所述连续激光利用其热效应辐射岩石。
S2：当连续激光作用于岩石后，所述第二激光器2输出短脉冲激光，且短脉冲激光经第二聚焦组件传输至耦合组件3处，并经耦合组件3耦合合束至与连续激光同一光轴形成复合激光，所述复合激光经射筒4辐射并冲击工作面100形成射孔300。
S3：移动第一聚焦组件和第二聚焦组件，调节射孔300与光束焦点的相对位置，进而调节连续激光、短脉冲激光在工作面100的光斑尺寸。
S4：固定第一聚焦组件，持续移动第二聚焦组件，以持续调节短脉冲激光在工作面100的光斑尺寸，强化破岩效果，在移动过程中，保证短脉冲激光在工作面100的光斑尺寸不大于连续激光在工作面100的光斑尺寸，完成射孔，实现预破碎，移动激光射孔装置至下一个射孔位置，执行S5或S6。
S5：重复S1至S4，直至完成工作面100某一区域的射孔工作，机械掘进装置进入所述工作面100某一区域进行挖掘，移动激光射孔装置至工作面100另一区域同步进行射孔，直至完成整个工作面100挖掘工作。
S6：机械掘进装置对预破碎后的工作面100进行挖掘，重复S1至S4，直至完成整个工作面100挖掘工作。
利用连续激光辐射工作面100，岩石吸收连续激光的能量后，使岩石表面局部受热，引起岩石温度梯度的产生，使岩石产生热应力甚至萌生微裂纹，与此同时，通过短脉冲激光的冲击力效应，增强裂纹产生效果，从而削弱岩石强度，为随后进行机械挖掘提高效率。所述连续激光的功率不低于1000W。
此外，所述盾构机还包括监测装置及设备异常报警装置，监测装置与设备异常报警装置分别与激光射孔装置及机械掘进装置通讯连接，防止盾构机发生异常情况。
实施例二：
本实施例与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：
所述激光射孔装置与机械掘进装置为一体式结构，具体的，所述射筒4集成于转筒内部，且钻头上对应第一激光孔开设有第二激光孔。所述基于复合激光射孔的激光盾构机的使用方法，包括如下步骤：
S1：所述第一激光器1输出连续激光，且连续激光经第一聚焦组件传输至耦合组件3处，并经耦合组件3、射筒4作用于工作面100，所述连续激光利用其热效应辐射岩石。
S2：当连续激光作用于岩石后，所述第二激光器2输出短脉冲激光，且短脉冲激光经第二聚焦组件传输至耦合组件3处，并经耦合组件3耦合合束至与连续激光同一光轴形成复合激光，所述复合激光经射筒4辐射并冲击工作面100形成射孔300。
S3：移动第一聚焦组件和第二聚焦组件，调节射孔300与光束焦点的相对位置，进而调节连续激光、短脉冲激光在工作面100的光斑尺寸。
S4：固定第一聚焦组件，持续移动第二聚焦组件，以持续调节短脉冲激光在工作面100的光斑尺寸，强化破岩效果，在移动过程中，保证短脉冲激光在工作面100的光斑尺寸不大于连续激光在工作面100的光斑尺寸，完成射孔，实现预破碎，移动激光射孔装置至下一个射孔位置。
S5：机械掘进装置对预破碎后的工作面100进行挖掘，重复S1至S4，直至完成整个工作面100挖掘工作。
实施例三：
本实施例与实施例一、实施例二相同的部分不再赘述，不同的是：
为了验证复合激光的射孔效率高于连续激光的射孔效率，将复合激光、连续激光分别作用于同尺寸、同性质的花岗岩岩样，且作用时间相同。
所述第一激光器1为光纤耦合输出半导体激光器，所述第二激光器2为调Q输出的光纤脉冲激光器，具体的，所述连续激光依次经过第一准直组件7、第一整形组件5、第一聚焦组件和耦合组件3，所述短脉冲激光依次经过第二准直组件、第二整形组件6、第一聚焦组件和耦合组件3，其中，第二准直组件与第一准直组件7结构相同。复合激光中连续激光的中心波长为915nm，功率为2000W，圆光斑，直径为40mm，复合激光中短脉冲激光的中心波长为1080nm，脉冲宽度为200ns，重频为20kHz，单脉冲能量为20mJ，圆光斑，直径为30mm。连续激光的中心波长为915nm，功率为2000W，圆光斑，直径为40mm。在作用时间及工作面相同的前提下，复合激光的射孔效率高于连续激光的射孔效率。
为了提高射孔效率，所述射筒4内部且位于复合激光的传输光路上设有电光开关，用于将复合激光分束成三个子光束，所述第一激光孔与子光束对应设置，通过控制电光开关的通断，将复合激光分束成子光束，即采用单光源(1个激光射孔装置)多个子光束并行射孔，提高掘进效率。在其他一些实施例中，所述分束元件为转镜，所述转镜包括旋转轴与反射镜，其中，反射镜通过旋转底座与旋转轴连接，旋转轴的旋转中心与反射镜的镜片中心重合，以保证反射镜旋转过程中入射光束入射点不变。通过控制电机驱动旋转轴的转动量，来控制反射光束的方向。具体的，设定几个一定间隔的角度，旋转轴在设定角度之间快速切换，在每一个角度上反射光束分别通过光路传导到对应的射筒进行打孔，打孔完毕后，旋转轴转到下一个设定角度，依次循环。
在另外一些实施例中，所述激光射孔装置至少设有2个，即采用多光源多束复合激光同时射孔，提高掘进效率。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (9)
1.一种基于复合激光射孔的激光盾构机，其特征在于，包括：
激光射孔装置，其用于向工作面发射复合激光，所述激光射孔装置包括用于输出连续激光的第一激光器、用于输出与连续激光不同光轴的短脉冲激光的第二激光器、耦合组件以及射筒，且短脉冲激光的输出时间晚于连续激光的输出时间，所述连续激光经过第一聚焦组件传输至耦合组件，所述短脉冲激光经过第二聚焦组件传输至耦合组件，且第一聚焦组件、第二聚焦组件均可移动，聚焦后的连续激光和短脉冲激光经耦合组件耦合合束至同一光轴形成复合激光，所述复合激光经射筒作用于工作面形成射孔；
和机械掘进装置，用于挖掘形成射孔的工作面；
采用所述基于复合激光射孔的激光盾构机的方法，包括如下步骤：
S1：所述第一激光器输出连续激光，且连续激光经第一聚焦组件传输至耦合组件处，并经耦合组件、射筒作用于工作面，所述连续激光利用其热效应辐射岩石；
S2：当连续激光作用于岩石后，所述第二激光器输出短脉冲激光，且短脉冲激光经第二聚焦组件传输至耦合组件处，并经耦合组件耦合合束至与连续激光同一光轴形成复合激光，所述复合激光经射筒辐射并冲击工作面形成射孔；
S3：移动第一聚焦组件和第二聚焦组件，调节射孔与光束焦点的相对位置，进而调节连续激光、短脉冲激光在工作面的光斑尺寸；
S4：固定第一聚焦组件，持续移动第二聚焦组件，以持续调节短脉冲激光在工作面的光斑尺寸，强化破岩效果，在移动过程中，保证短脉冲激光在工作面的光斑尺寸不大于连续激光在工作面的光斑尺寸，完成射孔，实现预破碎，移动激光射孔装置至下一个射孔位置；
S5：若激光射孔装置与机械掘进装置为一体式结构，执行S7，反之，执行S6或S7；
S6：重复S1至S4，直至完成工作面某一区域的射孔工作，机械掘进装置进入所述工作面某一区域进行挖掘，移动激光射孔装置至工作面另一区域同步进行射孔，直至完成整个工作面挖掘工作；
S7：机械掘进装置对预破碎后的工作面进行挖掘，重复S1至S4，直至完成整个工作面挖掘工作。
2.根据权利要求1所述的一种基于复合激光射孔的激光盾构机，其特征在于，所述第一聚焦组件与第二聚焦组件的结构相同，以调节连续激光和短脉冲激光作用于工作面上的光斑位置及光斑尺寸，且短脉冲激光作用于工作面上的光斑尺寸不大于连续激光作用于工作面上的光斑尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种基于复合激光射孔的激光盾构机，其特征在于，所述激光射孔装置还包括压缩空气气源，且压缩空气气源通过管路与射筒连通，用于提高及维持射筒内激光通道的洁净度，所述射筒内的压缩空气流动方向与射筒的中心轴平行。
4.根据权利要求1所述的一种基于复合激光射孔的激光盾构机，其特征在于，所述耦合组件为双色镜或偏振片。
5.根据权利要求1所述的一种基于复合激光射孔的激光盾构机，其特征在于，所述射筒内部且位于复合激光的传输光路上设有分束元件，用于将复合激光分束成多个子光束，且子光束的数量不小于2，射筒的末端设置有用于实现复合激光传输至工作面的第一激光孔，且第一激光孔与子光束对应设置。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种基于复合激光射孔的激光盾构机，其特征在于，所述激光射孔装置至少设有2个。
7.根据权利要求6所述的一种基于复合激光射孔的激光盾构机，其特征在于，所述机械掘进装置包括传动连接的驱动组件和动作组件，所述动作组件包括转筒、设置于转筒内部并与转筒固定连接的转轴、位于转筒末端的钻头，所述驱动组件包括驱动电机、主动齿轮和减速器，所述驱动电机与减速器传动连接，且主动齿轮位于减速器的输出端，所述转轴的外围套设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮。
8.根据权利要求7所述的一种基于复合激光射孔的激光盾构机，其特征在于，所述激光射孔装置与机械掘进装置为一体式结构或分体式结构。
9.根据权利要求8所述的一种基于复合激光射孔的激光盾构机，其特征在于，所述连续激光的功率不低于1000W。
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