CN113216999A - 硬岩隧道掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及硬岩隧道掘进机。硬岩隧道掘进机包括主梁、刀盘、主驱动、集渣斗、出渣带输送机、螺旋输送机；硬岩隧道掘进机包括螺旋输送机轨道，螺旋输送机轨道与主梁相对固定，螺旋输送机移动配置在螺旋输送机轨道上，在螺旋输送出渣模式时螺旋输送机处于排渣位置，在带输送出渣模式时处于停机位置。硬岩隧道掘进机的螺旋输送机移动配置在螺旋输送机轨道上，使用时，根据掘进机工作模式的不同，可以切换螺旋输送机轨道的位置，相比拆除螺旋输送机的方式，本发明的掘进机不需要对螺旋输送机进行拆除，提高了工作模式切换的效率，进而解决了目前的硬岩隧道掘进机在切换输送方式时需要拆装螺旋输送机造成的施工效率低的技术问题。

Description

硬岩隧道掘进机

技术领域

本发明涉及一种硬岩隧道掘进机。

背景技术

硬岩隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，简称TBM）是一种隧道掘进的专用工程机械，具有开挖切削土体、输送泥渣、隧道支护等功能，广泛应用于隧道工程。敞开式的硬岩隧道掘进机通常采用皮带机进行出渣，在围岩未定地层中掘进效率较高，但是在软弱破碎地层中掘进时，由于围岩不稳定，容易发生突泥涌水等问题。在此情况下，采用皮带机无法控制出渣量，导致皮带机容易被压死，并且泥石流状插入容易涌入刀盘内部，甚至通过主梁人孔涌至隧道内，导致TBM出渣量过多、地层上部出现空腔、坍塌等问题，还需要进行大量清渣作业，从而影响施工效率。

公开号为CN111810169A的中国专利文献公开了一种TBM，该TBM包括主梁，主梁上设有主驱动，主驱动的径向外侧设置有护盾，护盾或/和主驱动上设置有螺旋输送机安装孔，能够安装螺旋输送机，使得TBM的渣土输送装置包括螺旋输送机和带式输送机两种。掘进时，根据地层的稳定性，可以选择螺旋输送机或带式输送机进行渣土输送。采用螺旋输送机输送时护盾与主驱动之间通过内外密封板密封，同时带式输送机的前端装上密封隔板，使刀盘渣土腔体与外界隧道隔，通过螺旋输送机控制出渣量，将渣土排到主驱动的后方。

但是上述硬岩隧道掘进机在切换输送方式时需要拆装螺旋输送机，切换方式较为繁琐，影响施工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硬岩隧道掘进机，用于解决目前的硬岩隧道掘进机在切换输送方式时需要拆装螺旋输送机造成的施工效率低的技术问题。

本发明的硬岩隧道掘进机采用如下技术方案：

硬岩隧道掘进机包括：

主梁，主梁的前端设有主驱动；

刀盘，刀盘的后侧有渣土仓；

主驱动，用于驱动刀盘转动；

集渣斗，处于渣土仓内，相对于主梁固定设置，用于承接刀盘旋转时带起的渣土，集渣斗具有出渣口；

出渣带输送机，用于伸入渣土仓向后输送渣土；

螺旋输送机，用于伸入渣土仓向后输送渣土；

硬岩隧道掘进机具有带输送出渣模式和螺旋输送出渣模式，硬岩隧道掘进机处于带输送出渣模式时，出渣带输送机向后输送从集渣斗排出的渣土，硬岩隧道掘进机处于螺旋输送出渣模式时，由螺旋输送机排出渣土仓内的渣土；

硬岩隧道掘进机包括在螺旋输送机的轴向上延伸的螺旋输送机轨道，螺旋输送机轨道与主梁相对固定，螺旋输送机移动配置在螺旋输送机轨道上，以使螺旋输送机能够相对主梁沿螺旋输送机轴向相对移动；

螺旋输送机的移动行程中具有停机位置和处于停机位置前侧用于排出渣土仓内渣土的排渣位置，在螺旋输送出渣模式时螺旋输送机处于排渣位置，在带输送出渣模式时处于停机位置，螺旋输送机的机壳在排渣位置和停机位置时均与主梁相对固定。

有益效果：本发明的硬岩隧道掘进机的螺旋输送机移动配置在螺旋输送机轨道上，使用时，根据掘进机工作模式的不同，可以移动切换螺旋输送机的位置，相比拆除螺旋输送机的方式，本发明的掘进机不需要对螺旋输送机进行拆除，提高了工作模式切换的效率，进而解决了目前的硬岩隧道掘进机在切换输送方式时需要拆装螺旋输送机造成的施工效率低的技术问题。

进一步的，所述螺旋输送机在排渣位置时其出料口处于出渣带输送机的上侧，且螺旋输送机在排渣位置时伸入集渣斗内，在停机位置时退出集渣斗，螺旋输送出渣模式下集渣斗内的渣土通过螺旋输送机排出渣土仓并运至出渣带输送机上，然后通过出渣带输送机向后输送渣土。通过螺旋输送机与出渣带输送机的组合方式共同向后输送渣土，简化掘进机的结构。

进一步的，所述出渣带输送机的前端能够前后移动，在螺旋输送出渣模式下出渣带输送机的前端退出渣土仓，在带输送出渣模式下出渣带输送机的前端前进至集渣斗下侧。出渣带输送机能够前后移动，能够让开较大的空间，便于安装操作。

进一步的，渣土仓的后隔板上设有供出渣带输送机通过的带输送机通道，出渣带输送机前端后退后，带输送机通道口处设置有通道口封板。通道口封板能够使渣土仓封闭性较好。

进一步的，在螺旋输送出渣模式时，螺旋输送机的进料口与集渣斗的出渣口对接，螺旋输送机的螺旋叶通过出渣口伸入集渣斗内。螺旋输送机的螺旋叶伸入集渣斗内使螺旋输送机与集渣斗的重叠部分较少，简化结构。

进一步的，集渣斗上的出渣口设置至少两个，其中与螺旋输送机的进料口对接的出渣口为螺旋输送机连接口，至少一个出渣口为朝下朝向出渣带输送机的带输送机供渣口，带输送机供渣口在螺旋输送机出渣模式时由底封板封堵；在带输送机出渣模式时，螺旋输送机连接口由侧封板封住。带输送机供渣口朝下，便于渣土排出。

进一步的，螺旋输送机的机壳的前端设有固定法兰，螺旋输送机在排渣位置时固定法兰与渣土仓的后隔板固定。固定法兰便于螺旋输送机的固定。

进一步的，螺旋输送机的轴线水平延伸。使掘进机内部结构更紧凑。

进一步的，螺旋输送机吊装在螺旋输送机轨道上。便于螺旋输送机的安装。

进一步的，硬岩隧道掘进机包括带动螺旋输送机移动的驱动油缸。

附图说明

图1是本发明硬岩隧道掘进机具体实施例1中带输送机出渣模式下结构示意图；

图2是本发明硬岩隧道掘进机具体实施例1中螺旋输送出渣模式下结构示意图；

图3是本发明硬岩隧道掘进机具体实施例1中的内部结构轴向视图；

图4是本发明硬岩隧道掘进机具体实施例1中带输送机出渣模式下的局部结构示意图；

图5是本发明硬岩隧道掘进机具体实施例1中螺旋输送出渣模式下的局部结构示意图；

图6是本发明硬岩隧道掘进机具体实施例1中的带输送机与螺旋输送机的布置关系图；

图中：1、出渣带输送机；11、接料端；2、螺旋输送机；21、机壳；211、固定法兰；22、输送机吊装组件；221、固定座；222、吊轮；23、螺旋叶；24、出料口；3、主驱动；31、主驱动固定座；4、支撑推进系统；5、后支撑；6、护盾；7、渣土仓；71、后隔板；8、集渣斗；81、进渣口；82、螺旋输送机连接口；83、带输送机供渣口；84、底封板；85、侧封板；9、主梁；10、刀盘；101、螺旋输送机轨道；102、吊轮配合槽；103、驱动油缸；104、带输送机轨道；105、通道口封板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“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之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为假定的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明硬岩隧道掘进机的具体实施例1：

如图1所示，硬岩隧道掘进机包括主梁9和刀盘10，主梁9上设置有主驱动3、钢拱架安装器、锚杆钻机、支撑推进系统4和后支撑5，主驱动3安装在主梁9上，用于驱动刀盘10转动。主驱动3的径向外侧设置有护盾6，用于防护主驱动3，并在掘进时起到稳定主驱动3，减小振动的作用。后支撑5与主梁9焊接固定。主梁9和上述主梁9上的各部件均为现有技术，此处不再详细介绍。

如图1至图5所示，硬岩隧道掘进机的刀盘10的后侧设置有渣土仓7，渣土仓7的后隔板71与主驱动3的主驱动固定座31固定，渣土仓7内设置有集渣斗8，集渣斗8设置在刀盘10的后部，并且位于刀盘10的回转中心处。刀盘10旋转时，刀盘10后侧的刮渣板刮起的渣土进入集渣斗8内，集渣斗8用于承接刀盘10带起的渣土。集渣斗8与渣土仓7的后隔板71固定，集渣斗8相对于主梁9固定设置。集渣斗8的顶部设置进渣口81，进渣口81朝上设置，集渣斗8的下方设置两个出渣口，分别为朝下的带输送机供渣口83和螺旋输送机连接口82，螺旋输送机连接口82朝后设置。

如图4和图5所示，带输送机供渣口83处可拆固定有底封板84，螺旋输送机连接口82处可拆固定有侧封板85，在集渣斗8与螺旋输送机对接时，拆掉侧封板85保留底封板84，在集渣斗8向出渣带输送机供渣土时，拆除底封板84，保留侧封板85。

硬岩隧道掘进机包括出渣带输送机1和螺旋输送机2，螺旋输送机2的轴线前后水平延伸，螺旋输送机2处于出渣带输送机1的上方。出渣带输送机1和螺旋输送机2均用于伸入渣土仓向后输送渣土。

本实施例中，硬岩隧道掘进机具有带输送出渣模式和螺旋输送出渣模式，本实施例中两种模式以渣土仓7的出渣方式进行区分，带输送出渣模式下渣土仓7内的渣土进入集渣斗8后落到出渣带输送机1上由出渣带输送机1向后运输，螺旋输送出渣模式下，渣土仓7内的渣土进入集渣斗8后进入螺旋输送机2被向后运输。下面对两种出渣模式进行详细介绍。

如图3和图6所示，硬岩隧道掘进机包括在螺旋输送机2的轴向上延伸的螺旋输送机轨道101，螺旋输送机轨道101与主梁9固定，螺旋输送机2移动配置在螺旋输送机轨道101上，以使螺旋输送机2能够相对主梁9沿螺旋输送机2轴向相对移动。具体的，螺旋输送机2吊装在螺旋输送机轨道101上，螺旋输送机轨道101左右间隔设置两个，螺旋输送机2的机壳21上设置有两个分别与螺旋输送机轨道101对应的输送机吊装组件22，输送机吊装组件22包括固定在机壳21上的固定座221和设置在固定座221上的吊轮222，吊轮222左右间隔设置两个，螺旋输送机轨道101上设有与吊轮222滚动配合的吊轮配合槽102，两个吊轮配合槽102的槽口相背设置。本实施例中螺旋输送机轨道由工字钢形成。通过吊轮222与吊轮配合槽102的导向配合，使螺旋输送机2沿螺旋输送机轨道101延伸方向移动。

本实施例中，螺旋输送机2连接有带动螺旋输送机2移动的驱动油缸103，驱动油缸103一端连接在螺旋输送机2的机壳21上，另一端连接在主梁9上。其他实施例中，驱动油缸也可以连接在主驱动上。本实施例中，驱动油缸103左右设置两个，且两个驱动油缸分别处于两个螺旋输送机轨道的下方。

硬岩隧道掘进机还包括在前后方向上延伸的带输送机轨道104，出渣带输送机1移动配置在带输送机轨道104上，以使出渣带输送机1能够相对主梁9前后相对移动，在螺旋输送出渣模式下出渣带输送机1的前端退出集渣斗8同时退出渣土仓7，在带输送出渣模式下出渣带输送机1的前端前进至集渣斗8的下方。其中出渣带输送机1与带输送机轨道104的配合形式与上述螺旋输送机2与螺旋输送机轨道101的配合形式类似，不再详细介绍。

螺旋输送机2的移动行程中具有停机位置和处于停机位置前侧用于排出渣土仓7内渣土的排渣位置。螺旋输送机2的机壳21前端设置有固定法兰211，螺旋输送机2的机壳21在排渣位置通过固定法兰211与后隔板71固定。机壳21处于停机位置时与主驱动3的主驱动3固定座221固定，主驱动3固定座221与主梁9固定。螺旋输送机2处于停机位置时前端退出渣土仓7。

在螺旋输送出渣模式时，螺旋输送机2处于排渣位置，固定法兰211固定在后隔板71上，螺旋输送机2的进料口与螺旋输送机连接口82对接，螺旋输送机2的螺旋叶23通过螺旋输送机连接口82进入集渣斗8内，螺旋输送机2在排渣位置时其出料口24处于出渣带输送机1的上侧，集渣斗8内的渣土通过螺旋输送机2排出渣土仓，并运至出渣带输送机1上，然后通过出渣带输送机1向后输送渣土。本实施例中，为了保证密封效果，集渣斗8与固定法兰211也通过螺栓固定。

渣土仓7的后隔板71上设有供出渣带输送机1通过的带输送机通道，在螺旋输送出渣模式时，出渣带输送机1前端后退至后隔板71的后侧，带输送机通道口处设置有通道口封板105。

在带输送出渣模式时，螺旋输送机2由排渣位置后退至停机位置，螺旋输送机2退出渣土仓7。固定法兰211固定在主驱动固定座31上。侧封板85将螺旋输送机连接口82封住，底封板84拆掉，带输送机供渣口83打开，集渣斗8内的渣土通过带输送机供渣口83下落到出渣带输送机1上，通过出渣带输送机1运出渣土仓7并向后输送。

本发明硬岩隧道掘进机在围岩稳定地层工作时，采用带输送出渣模式，此时螺旋输送机2处于停机位置，与主驱动固定座31固定，集渣斗8的螺旋输送机连接口82被侧封板85封住，底部的带输送机供渣口83打开，出渣带输送机1的前端为接料端11，接料端处于带输送机供渣口83的下方，掘进机掘进的过程中，通过刀盘10的旋转将渣土带入集渣斗8，再通过集渣斗8落到出渣带输送机1上，通过出渣带输送机1将渣土向后输送。该模式下，与常规敞开式硬岩隧道掘进机类似，保证硬岩隧道掘进机的高效掘进。

在软弱地层时，硬岩隧道掘进机采用螺旋输送出渣模式，此模式下，出渣带输送机1的接料端退出渣土仓7，并通过通道口封板105封住带输送机通道，保持渣土仓7的封闭效果，然后打开螺旋输送机连接口82，封住带输送机供渣口83，螺旋输送机2前进至螺旋叶23伸入集渣斗8内，将螺旋输送机2固定，使渣土仓相对封闭。螺旋输送机2的出料口24处于螺旋输送机接料端11的上方。掘进机掘进时，通过刀盘10旋转将渣土带入集渣斗8，然后通过螺旋输送机2将渣土输送至出渣带输送机1上，由出渣带输送机1向后输送。此模式下，通过螺旋输送机2可以控制掘进机的出渣量，避免出渣量不可控、隧道上部出现空腔，降低坍塌风险，提高施工的安全性。同时渣土仓相对封闭，防止泥石流状渣土向后涌，减少隧道清渣量，提高掘进机在软弱地层中的施工效率。

本发明硬岩隧道掘进机的具体实施例2，与上述实施例1的区别在于：本实施例中，螺旋输送机倾斜设置，比如可以参考公开号为CN111810169A中图6中螺旋输送机与出渣带输送机的布置形式。

本发明硬岩隧道掘进机的具体实施例3，与上述实施例1的区别在于：本实施例中，硬岩隧道掘进机的出渣带输送机仅用于将渣土运出渣土仓，掘进机还包括主带输送机，主带输送机用于接收出渣带输送机与螺旋输送机运出的渣土继续向后输送，此时螺旋输送机与出渣带输送机的相对位置并不严格要求，但是要求螺旋输送机的出料口和出渣带输送机的出料端处于主带输送机上侧。此时出渣带输送机可以水平设置，螺旋输送机可以倾斜设置或者水平设置。

本发明硬岩隧道掘进机的具体实施例4，与上述实施例1的区别在于：出渣口仅设置一个，螺旋输送机连接口用于与螺旋输送机连接，也用于向出渣带输送机供渣土。其他实施例中，螺旋输送机的部分机壳可以插入集渣斗内。

本发明硬岩隧道掘进机的具体实施例5，与上述实施例1的区别在于：本实施例中，出渣带输送机在螺旋输送出渣模式下并不后退，保持在原来的位置不动。

本发明硬岩隧道掘进机的具体实施例6，与上述实施例1的区别在于：螺旋输送机的底部设置滑轨，螺旋输送机轨道处于螺旋输送机的下侧，托住螺旋输送机前后移动。

本发明硬岩隧道掘进机的具体实施例7，与上述实施例1的区别在于：采用丝杠螺母机构和驱动电机带动螺旋输送机前后移动。其他实施例中，还可以通过人工调整螺旋输送机的位置。

本发明硬岩隧道掘进机的具体实施例8，与上述实施例1的区别在于：螺旋输送机直接安装在主梁上。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.硬岩隧道掘进机，包括：

主梁，主梁的前端设有主驱动；

刀盘，刀盘的后侧有渣土仓；

主驱动，用于驱动刀盘转动；

集渣斗，处于渣土仓内，相对于主梁固定设置，用于承接刀盘旋转时带起的渣土，集渣斗具有出渣口；

出渣带输送机，用于伸入渣土仓向后输送渣土；

螺旋输送机，用于伸入渣土仓向后输送渣土；

硬岩隧道掘进机具有带输送出渣模式和螺旋输送出渣模式，硬岩隧道掘进机处于带输送出渣模式时，出渣带输送机向后输送从集渣斗排出的渣土，硬岩隧道掘进机处于螺旋输送出渣模式时，由螺旋输送机排出渣土仓内的渣土；

其特征在于，硬岩隧道掘进机包括在螺旋输送机的轴向上延伸的螺旋输送机轨道，螺旋输送机轨道与主梁相对固定，螺旋输送机移动配置在螺旋输送机轨道上，以使螺旋输送机能够相对主梁沿螺旋输送机轴向相对移动；

螺旋输送机的移动行程中具有停机位置和处于停机位置前侧用于排出渣土仓内渣土的排渣位置，在螺旋输送出渣模式时螺旋输送机处于排渣位置，在带输送出渣模式时处于停机位置，螺旋输送机的机壳在排渣位置和停机位置时均与主梁相对固定。

2.根据权利要求1所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于，所述螺旋输送机在排渣位置时其出料口处于出渣带输送机的上侧，且螺旋输送机在排渣位置时伸入集渣斗内，在停机位置时退出集渣斗，螺旋输送出渣模式下集渣斗内的渣土通过螺旋输送机排出渣土仓并运至出渣带输送机上，然后通过出渣带输送机向后输送渣土。

3.根据权利要求2所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于，所述出渣带输送机的前端能够前后移动，在螺旋输送出渣模式下出渣带输送机的前端退出渣土仓，在带输送出渣模式下出渣带输送机的前端前进至集渣斗下侧。

4.根据权利要求3所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于，渣土仓的后隔板上设有供出渣带输送机通过的带输送机通道，出渣带输送机前端后退后，带输送机通道口处设置有通道口封板。

5.根据权利要求2或3或4所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于，在螺旋输送出渣模式时，螺旋输送机的进料口与集渣斗的出渣口对接，螺旋输送机的螺旋叶通过出渣口伸入集渣斗内。

6.根据权利要求5所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于，集渣斗上的出渣口设置至少两个，其中与螺旋输送机的进料口对接的出渣口为螺旋输送机连接口，至少一个出渣口为朝下朝向出渣带输送机的带输送机供渣口，带输送机供渣口在螺旋输送机出渣模式时由底封板封堵；在带输送机出渣模式时，螺旋输送机连接口由侧封板封住。

7.根据权利要求2或3或4所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于，螺旋输送机的机壳的前端设有固定法兰，螺旋输送机在排渣位置时固定法兰与渣土仓的后隔板固定。

8.根据权利要求2或3或4所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于，螺旋输送机的轴线水平延伸。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于，螺旋输送机吊装在螺旋输送机轨道上。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于，硬岩隧道掘进机包括带动螺旋输送机移动的驱动油缸。

Images