CN113914883A - 一种掘进机及其单侧撑靴装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种掘进机及其单侧撑靴装置，单侧撑靴装置包括：连接座，该连接座的内侧设有可拆连接结构，用于可拆地固定安装在掘进机主体水平横向上的一侧；靴板，通过伸缩驱动结构沿内外方向导向可伸缩的安装在所述连接座的外侧，伸缩驱动结构用于驱动靴板外伸以撑顶在隧道洞壁上、驱动靴板内缩以离开隧道洞壁。单侧撑靴装置上设有可拆连接结构，用于根据实际需要临时安装在掘进机主体一侧，成对布置单侧撑靴装置，以形成移动式撑靴单元，在需要增加支反力时，可临时增加单侧撑靴装置，并由伸缩驱动结构驱动靴板外伸，以增加支反力。在日常掘进工作中，如果不需要时，可将单侧撑靴装置中拆卸下来，节省空间。

Description

一种掘进机及其单侧撑靴装置

技术领域

本发明属于掘进技术领域，具体涉及一种掘进机及其单侧撑靴装置。

背景技术

现有掘进机的结构如授权公告号为CN106285703B的中国发明专利申请中公开的隧道掘进机，包括主梁，主梁上设置鞍架，鞍架上安装有基础撑靴，基础撑靴由油缸驱动动作，在掘进机掘进过程中，由两侧撑靴为整机向前掘进提供支反力，撑靴由油缸撑起抵紧洞壁后，油缸继续增加推力，与洞壁产生的摩擦力作为整机掘进支反力向前掘进。在部分工况下，例如极硬岩地质情况下，所需掘进动力较大，此时，撑靴提供的支反力不足，导致整机掘进过程中振动严重，掘进效率缓慢。实际上，这种支反力不足的情况，还经常发生在软弱围岩、破碎围岩情况下，由于围岩不能提供良好的基础，无法为撑靴提供有效的撑顶作用力。

对应于上述撑靴受限、撑靴提供的支反力不足的问题，在授权公告号为CN210033447U的中国实用新型专利中公开的敞开式TBM辅助单侧撑靴装置，其在主梁上除了设置主撑靴以外，还在固定位置布置有辅助撑靴，使用时，在围岩较好时，辅助撑靴回收，由主撑靴撑紧洞壁，提供掘进机掘进时的反推力和反扭矩。在软弱围岩、破碎围岩情况下，辅助撑靴伸出，以与主撑靴一起撑紧洞壁，一同为掘进提供支反力。但是这种固定布置多组撑靴同时工作，占用空间相对较大，但是硬岩掘进机空间布置紧凑，正常工作过程中，一般一组撑靴足以提供足够的支反力，在一般情况下，在主梁上固定布置多组撑靴并无明显增益。

而且，现有掘进机的撑靴多是固定在主梁上，如果撑靴发生故障，会缺失为整机提供支反力的装置，需停机以进行检修，降低整体施工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掘进机的单侧撑靴装置，以解决现有技术中主梁上额外增加支反力的辅助撑靴直接固定在主梁上导致辅助撑靴不工作时会占用安装空间的技术问题。同时，本发明还提供一种使用上述单侧撑靴装置的掘进机。

为实现上述目的，本发明所提供的掘进机的单侧撑靴装置的技术方案是：一种掘进机的单侧撑靴装置，包括：

连接座，该连接座具有用于朝向相应掘进机主体的内侧，连接座的内侧设有可拆连接结构，用于可拆地固定安装在掘进机的掘进机主体水平横向上的一侧；

靴板，通过伸缩驱动结构沿内外方向导向可伸缩的安装在所述连接座的外侧，伸缩驱动结构用于驱动靴板外伸以撑顶在隧道洞壁上、驱动靴板内缩以离开隧道洞壁。

有益效果是：本发明所提供的单侧撑靴装置，其上设有可拆连接结构，用于根据实际需要临时安装在掘进机主体一侧，成对布置单侧撑靴装置，以形成移动式撑靴单元，在需要增加支反力时，可临时增加单侧撑靴装置，并由伸缩驱动结构驱动靴板外伸，以增加支反力。在日常掘进工作中，如果不需要时，可将单侧撑靴装置中拆卸下来，节省空间。

作为进一步地改进，所述可拆连接结构为连接板，该连接板上设有螺栓连接结构，用于与所述掘进机主体可拆连接。

有益效果是：可拆连接结构为连接板，并通过螺栓连接结构与掘进机主体可拆连接，结构简单，成本相对较低。

作为进一步地改进，所述可拆连接结构为固定电磁铁，固定电磁铁在通电时产生磁力以将所述连接座吸附固定在所述掘进机主体上，固定电磁铁在断电时与所述掘进机主体脱离。

有益效果是：可拆连接结构为固定电磁铁，通电产生磁吸作用力，方便吸附固定在掘进机主体上，安装快速方便，当不需要在使用单侧撑靴装置时，可断电以使单侧撑靴装置与掘进机主体脱离。

作为进一步地改进，所述连接座上设有沿固定电磁铁周向分布于所述固定电磁铁外的外周磁屏蔽防护结构。

有益效果是：外周磁屏蔽防护结构形成对固定电磁铁的屏蔽防护，避免固定电磁铁产生的磁场对外部电气元件造成影响。

作为进一步地改进，所述伸缩驱动结构包括伸出驱动结构和回缩驱动结构，伸出驱动结构用于驱动靴板向外伸出，回缩驱动结构用于驱动靴板向内回缩；

所述伸出驱动结构包括内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁，内侧超导电磁铁固定在连接座上，外侧超导电磁铁固定在所述靴板上，内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁用于通电产生磁斥力，进而驱动所述靴板向外移动。

有益效果是：伸缩驱动结构的伸出驱动结构采用超导电磁铁，产生的磁斥力迫使靴板撑顶在隧道洞壁上，利用较小尺寸的超导电磁铁即可产生较大的磁斥力，在满足撑顶支反力要求的情况下，占用空间较小。

作为进一步地改进，所述靴板上设有压力传感器，用于检测靴板撑顶在隧道洞壁上的撑顶作用力，对应所述内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁设有外伸通电电路，在所述压力传感器检测到的压力上升至设定压力值时断开，外伸通电电路断电，所述内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁维持设定磁斥力。

有益效果是：靴板上设置压力传感器，利用压力传感器及时检测撑顶作用力，并与外伸通电电路形成联锁，当检测到的压力上升至设定压力值时，外伸通电电路断开，也方便使内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁维持设定磁斥力。

作为进一步地改进，所述回缩驱动结构包括自复位气缸，自复位气缸包括缸体和活塞杆，缸体和活塞杆中的其中一个与所述连接座传动连接，另一个与所述靴板传动连接，自复位气缸用于被向外伸出的靴板驱动伸长以储存复位气压能量，并在内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁间的磁斥力消失时释放复位气压能量以牵引所述靴板内缩。

有益效果是：回缩驱动结构采用自复位气缸，方便储存能量以驱使靴板复位。

作为进一步地改进，所述自复位气缸沿上下方向阵列布置有两个以上，各自复位气缸均沿水平方向延伸，各自复位气缸的朝向连接座的一端为内端，朝向所述靴板的一端为外端，各自复位气缸的两端与所述连接座、靴板采用下述其中一种方式连接，以实现所述靴板在内外方向上的导向伸缩；

（1）各自复位气缸的两端对应地与所述连接座、靴板固定装配；

（2）各自复位气缸的内端与所述连接座铰接连接，外端与所述靴板固定装配；

（3）各自复位气缸的内端与所述连接座固定装配，外端与所述靴板铰接连接。

作为进一步地改进，所述内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁均为环形结构，各自复位气缸的外端位于内侧超导电磁铁的环内，外端位于外侧超导电磁铁的环内。

有益效果是：超导电磁铁为环形结构，方便将自复位气缸布置在超导电磁铁的环内，尽可能的缩小整体占用空间。

作为进一步地改进，所述连接座和所述靴板之间设有可伸缩磁屏蔽防护罩，可伸缩磁屏蔽防护罩罩设在所述内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁外。

有益效果是：利用可伸缩磁屏蔽防护罩形成对超导电磁铁的屏蔽防护，可有效避免超导电磁铁对外部电气元件的电磁影响。

本发明所提供的掘进机的技术方案是：

一种掘进机，包括掘进机主体，还包括至少一个移动式撑靴单元，各移动式撑靴单元分别包括两个单侧撑靴装置，单侧撑靴装置包括：

连接座，该连接座的用于朝向掘进机的掘进机主体的内侧设有可拆连接结构，用于可拆地固定安装在掘进机的掘进机主体水平横向上的一侧；

靴板，通过伸缩驱动结构沿内外方向导向可伸缩的安装在所述连接座的外侧，伸缩驱动结构用于驱动靴板外伸以撑顶在隧道洞壁上、驱动靴板内缩以离开隧道洞壁；

两个单侧撑靴装置的连接座用于可拆地安装在掘进机主体上，以使得同一移动式撑靴单元的两个单侧撑靴装置对称布置。

有益效果是：本发明所提供的掘进机中，配置有移动式撑靴单元，该移动式撑靴单元的单侧撑靴装置上设有可拆连接结构，用于根据实际需要临时安装在掘进机的掘进机主体一侧，成对布置单侧撑靴装置，以形成移动式撑靴单元，在需要增加支反力时，可临时增加单侧撑靴装置，并由伸缩驱动结构驱动靴板外伸，以增加支反力。在日常掘进工作中，如果不需要时，可将单侧撑靴装置中拆卸下来，节省空间。

作为进一步地改进，所述掘进机为悬臂掘进机，或者所述掘进机主体包括主梁，主梁上安装有主撑靴单元，主撑靴单元具有主撑靴，用于撑顶隧道洞壁以提供掘进支反力。

作为进一步地改进，所述可拆连接结构为连接板，该连接板上设有螺栓连接结构，用于与所述掘进机主体可拆连接。

有益效果是：可拆连接结构为连接板，并通过螺栓连接结构与掘进机主体可拆连接，结构简单，成本相对较低。

作为进一步地改进，所述可拆连接结构为固定电磁铁，固定电磁铁在通电时产生磁力以将所述连接座吸附固定在所述掘进机主体上，固定电磁铁在断电时与所述掘进机主体脱离。

有益效果是：可拆连接结构为固定电磁铁，通电产生磁吸作用力，方便吸附固定在掘进机主体上，安装快速方便，当不需要在使用单侧撑靴装置时，可断电以使单侧撑靴装置与掘进机主体脱离。

作为进一步地改进，所述连接座上设有沿固定电磁铁周向分布于所述固定电磁铁外的外周磁屏蔽防护结构。

有益效果是：外周磁屏蔽防护结构形成对固定电磁铁的屏蔽防护，避免固定电磁铁产生的磁场对外部电气元件造成影响。

作为进一步地改进，所述伸缩驱动结构包括伸出驱动结构和回缩驱动结构，伸出驱动结构用于驱动靴板向外伸出，回缩驱动结构用于驱动靴板向内回缩；

所述伸出驱动结构包括内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁，内侧超导电磁铁固定在连接座上，外侧超导电磁铁固定在所述靴板上，内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁用于通电产生磁斥力，进而驱动所述靴板向外移动。

有益效果是：伸缩驱动结构的伸出驱动结构采用超导电磁铁，产生的磁斥力迫使靴板撑顶在隧道洞壁上，利用较小尺寸的超导电磁铁即可产生较大的磁斥力，在满足撑顶支反力要求的情况下，占用空间较小。

作为进一步地改进，所述靴板上设有压力传感器，用于检测靴板撑顶在隧道洞壁上的撑顶作用力，对应所述内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁设有外伸通电电路，在所述压力传感器检测到的压力上升至设定压力值时断开，外伸通电电路断电，所述内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁维持设定磁斥力。

有益效果是：靴板上设置压力传感器，利用压力传感器及时检测撑顶作用力，并与外伸通电电路形成联锁，当检测到的压力上升至设定压力值时，外伸通电电路断开，也方便使内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁维持设定磁斥力。

作为进一步地改进，所述回缩驱动结构包括自复位气缸，自复位气缸包括缸体和活塞杆，缸体和活塞杆中的其中一个与所述连接座传动连接，另一个与所述靴板传动连接，自复位气缸用于被向外伸出的靴板驱动伸长以储存复位气压能量，并在内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁间的磁斥力消失时释放复位气压能量以牵引所述靴板内缩。

有益效果是：回缩驱动结构采用自复位气缸，方便储存能量以驱使靴板复位。

作为进一步地改进，所述自复位气缸沿上下方向阵列布置有两个以上，各自复位气缸均沿水平方向延伸，各自复位气缸的朝向连接座的一端为内端，朝向所述靴板的一端为外端，各自复位气缸的两端与所述连接座、靴板采用下述其中一种方式连接，以实现所述靴板在内外方向上的导向伸缩；

（1）各自复位气缸的两端对应地与所述连接座、靴板固定装配；

（2）各自复位气缸的内端与所述连接座铰接连接，外端与所述靴板固定装配；

（3）各自复位气缸的内端与所述连接座固定装配，外端与所述靴板铰接连接。

作为进一步地改进，所述内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁均为环形结构，各自复位气缸的外端位于内侧超导电磁铁的环内，外端位于外侧超导电磁铁的环内。

有益效果是：超导电磁铁为环形结构，方便将自复位气缸布置在超导电磁铁的环内，尽可能的缩小整体占用空间。

作为进一步地改进，所述连接座和所述靴板之间设有可伸缩磁屏蔽防护罩，可伸缩磁屏蔽防护罩罩设在所述内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁外。

有益效果是：利用可伸缩磁屏蔽防护罩形成对超导电磁铁的屏蔽防护，可有效避免超导电磁铁对外部电气元件的电磁影响。

附图说明

图1为本发明所提供的掘进机的实施例1的结构示意图；

图2为图1中单侧撑靴装置的结构示意图；

图3为图2所示单侧撑靴装置的另一角度的结构示意图（去除屏蔽防护罩）；

图4为图3中外侧超导电磁铁的结构示意图；

图5为本发明所提供的掘进机的实施例9的结构示意图。

附图标记说明：

图1至图4中：1、靴板；2、压力传感器；3、外侧超导电磁铁；4、内侧超导电磁铁；5、连接座；51、固定电磁铁；6、固定电磁铁；7、磁屏蔽防护板；8、铰接装置；9、自复位气缸；10、冷媒注入口；11、超导电磁块；12、冷媒释放口；13、外伸通电电路；14、可伸缩磁屏蔽防护罩；15、前盾体；16、主撑靴单元；17、掘进机主体；18、移动式撑靴单元；19、撑靴油缸；20、主梁；21、推进油缸。

图5中：17、掘进机主体；18、移动式撑靴单元。

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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的掘进机的具体实施例1：

本实施例所提供的掘进机为硬岩掘进机，其与现有技术中的硬岩掘进机的区别在于另外单独配置有移动式撑靴单元，该移动式撑靴单元包括两个单侧撑靴装置，两个单侧撑靴装置可对称地安装在掘进机主体两侧，可形成临时支撑，提供支反力。当硬岩掘进机上自身具有的主撑靴足以提供支反力时，可直接移走移动式撑靴单元，节省相应空间。

如图1至图4所示，该实施例中的硬岩掘进机具体包括掘进机主体17，掘进机主体17包括主梁20，主梁20前端设置前盾体15，前盾体15上设置刀盘，在主梁20上设置主撑靴单元16，主撑靴单元16包括鞍架，鞍架上通过撑靴油缸19可伸缩地装配有主撑靴，在主撑靴和主梁20之间设有推进油缸21，在撑靴油缸19驱动主撑靴外伸以撑顶隧道洞壁时，为掘进机主体17前进提供支反力。

本实施例中，对应硬岩掘进机配置有移动式撑靴单元18，其包括两个单侧撑靴装置，根据实际需要可将两单侧撑靴装置对称安装在主梁20两侧，即同一移动式撑靴单元18的两个单侧撑靴装置对称布置，如图1所示，以为主梁20提供临时支反力。

两个单侧撑靴装置的结构相同，以单个单侧撑靴装置为例，如图2至图4所示，单侧撑靴装置具体包括连接座5和靴板1，靴板1通过伸缩驱动结构沿内外方向导向可伸缩的安装在连接座5的外侧，伸缩驱动结构用于驱动靴板1外伸以撑顶在隧道洞壁上、驱动靴板1内缩以离开隧道洞壁。使用时，将连接座5可拆地安装在掘进机的主梁20的相应侧面上，当不需要时，在将单侧撑靴装置拆除。

连接座5的朝向主梁20的内侧设有可拆连接结构，用于可拆地固定安装在主梁20水平横向上的一侧。本实施例中，可拆连接结构具体为固定电磁铁6，在连接座5上设有安装槽，固定电磁铁6固定安装在相应安装槽中，该固定电磁铁6在通电时产生磁力，以将连接座5吸附固定在主梁20上，固定电磁铁6在断电时与主梁20脱离。

另外，为防止固定电磁铁6产生的磁场对掘进机上的电气元件造成影响，在连接座5上设有沿固定电磁铁6周向分布于固定电磁铁6外的外周磁屏蔽防护结构，外周磁屏蔽防护结构具体为磁屏蔽防护板7。

在本实施例中，伸缩驱动结构具体包括伸出驱动结构和回缩驱动结构，伸出驱动结构用于驱动靴板1向外伸出，回缩驱动结构用于驱动靴板1向内回缩。

上述伸出驱动结构包括内侧超导电磁铁4和外侧超导电磁铁3，内侧超导电磁铁4固定在连接座5的外侧面上，外侧超导电磁铁3固定在靴板1的内侧面上，内侧超导电磁铁4和外侧超导电磁铁3用于通电产生磁斥力，进而驱动所述靴板1向外移动。

如图2和图3所示，内侧超导电磁铁4和外侧超导电磁铁3的结构一致，此处以外侧超导电磁铁3为例介绍，外侧超导电磁铁3为环形结构，包括环形腔体，环形腔体的内腔中用于注入冷媒以形成超低温腔，相应的，在环形腔体上设有冷媒注入口10和冷媒释放口12，在环形腔体的内腔中布置有超导电磁块11，超导电磁块11环形布置，在超导电磁块11上设置外伸通电电路13，以向超导电磁供电块供电。实际上，此处的内侧超导电磁铁4和外侧超导电磁铁3均为现有技术，在此不再赘述。

在向超导电磁铁缓慢通电时，并缓慢增大通电电流，内侧超导电磁铁4和外侧超导电磁铁3之间产生磁斥力，迫使外侧超导电磁铁3带着靴板1缓慢向外伸出，抵紧隧道洞壁，直至提供足够的推力。

实际上，在靴板1上设有压力传感器2，用于检测靴板1撑顶在隧道洞壁上的撑顶作用力。对应压力传感器2和外伸通电电路13之间设置连锁关系，在压力传感器2检测到的压力上升至设定压力值时，此时，靴板1顶紧隧道洞壁，控制外伸通电电路13断开，维持现有的设定磁斥力，使得靴板1能保持在撑顶位置。需要特别说明的是，对于超导电磁铁来讲，由于超导材料电阻为零，当停止供电时，电流持续存在，这样一来，产生的磁斥力也持续存在，避免靴板1在不良地质条件下压馈洞壁。当去除降温介质时，磁场消失，磁斥力消失。

本实施例中，回缩驱动结构具体包括自复位气缸9，自复位气缸9沿上下方向阵列布置有四个，各自复位气缸9分别包括缸体和活塞杆，缸体的内端通过铰接装置8与连接座5铰接连接，活塞杆的外端与靴板1固定连接，此处的自复位气缸9用于被向外伸出的靴板1驱动伸长以储存复位气压能量，并在内侧超导电磁铁4和外侧超导电磁铁3间的磁斥力消失时释放复位气压能量以牵引靴板1内缩。

实际上，当靴板1带着自复位气缸9伸长时，其内部活塞一侧的气体密度下降，另一侧密度上升，在活塞两侧建立压差，方便后续驱动自复位气缸9自动回缩。

需要特别说明的是，内侧超导电磁铁4和外侧超导电磁铁3均为环形结构，各自复位气缸9的外端位于内侧超导电磁铁4的环内，外端位于外侧超导电磁铁3的环内，进而可以获得较大的磁斥力。并且，在连接座5和所述靴板1之间设有可伸缩磁屏蔽防护罩14，可伸缩磁屏蔽防护罩14罩设在内侧超导电磁铁4和外侧超导电磁铁3外，避免磁感线扩散对周围元器件干扰，且使得磁感线更集中，磁斥力更强。同时，利用可伸缩磁屏蔽防护罩14还可形成对内部自复位气缸9的有效防护。可伸缩磁屏蔽防护罩14可采用金属波纹管结构，具备一定的伸缩变形能力，同时，可起到相应的磁屏蔽功能。

当因为极硬地质条件或者软弱围岩工况导致主撑靴提供的支反力不足时，利用吊装设备将移动式撑靴单元18运送至指定安装位置，在主梁20的侧面上选取相应空间，作为安装位置。对固定电磁铁6通电产生磁吸力，使连接座5吸附固定于掘进机主机的金属主梁20的相应侧面上。

向内侧超导电磁铁4和外侧超导电磁铁3内加注液氮等介质，把两侧超导电磁铁的环形腔体内的温度降低超导所需问题。

向超导电磁铁缓慢通电，并缓慢增大通电电流，使磁斥力增大，利用内侧超导电磁铁4带着靴板1缓慢伸出，并由靴板1抵紧洞壁，直至提供足够推力，外伸通电电路13断电。实际上，在靴板1上放置的压力传感器2，能够实时监控撑靴对洞壁的磁斥力，在磁斥力达到一定值后，控制伸出通电电路停止供电，维持现有磁斥力（超导材料因电阻为零，断电后电流持续存在，即产生的磁斥力持续存在），避免撑靴在不良地质条件下压溃洞壁。

掘完一环后，去除降温介质，磁场消失，在自复位气缸9的作用下，带着靴板1收回，整个移动式撑靴单元18跟随主机前进，重复通电注降温介质等施工步骤，继续掘进。

使用完毕后，固定电磁铁6断电，单侧撑靴装置脱离主梁20，再使用吊装设备运出即可。

本实施例所提供的硬岩掘进机中，当遇到极硬岩工况下，原有单一的主撑靴为整机提供的支反力不足时，随时可以快速增加一组或多组移动式撑靴单元，为整机提供足够的支反力，不影响掘进效率。并且，单侧撑靴装置为可移动式，正常地质情况下不需要使用，即不占用整机的安装位置，需要用时可实现快速的安装于拆卸，且能够循环使用。另外，当日常使用的主撑靴在掘进过程中若出现损坏情况，可快速安装一组移动式撑靴单元，可在不影响整机掘进的情况下，对主撑靴进行检修，保证掘进效率。同时，移动式撑靴单元采用磁斥力代替液压油缸推力，为整机提供相同推力的情况下，超导电磁铁体积远小于油缸；且超导电磁铁能够提供的正推力远大于液压油缸，能够有效增加撑顶在洞壁上以产生足够的支反力。

本实施例中，在掘进机上仅设置了一组移动式撑靴单元，在其他实施例中，也可根据实际需要布置两组以上的移动式撑靴单元。

本发明所提供的掘进机的具体实施例2：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，伸缩驱动结构采用超导电磁铁，以驱动靴板外伸。在本实施例中，伸缩驱动结构可直接采用液压油缸，液压油缸的方式可采用现有掘进机上与主撑靴对应的撑靴油缸，需要注意对应配置液压油路。采用液压油缸时，可直接利用液压油缸驱动靴板伸缩动作。

本发明所提供的掘进机的具体实施例3：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，连接座上的可拆连接结构为固定电磁铁，固定电磁铁通电，吸附固定在主梁上。在本实施例中，连接座上的可拆连接结构为连接板，该连接板上设有螺栓连接结构，用于与主梁可拆连接，由于安装螺栓的数量较多，这种螺栓安装方式的效率相对较低。

本发明所提供的掘进机的具体实施例4：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，回缩驱动结构用于驱动靴板向内回缩，回缩驱动结构包括自复位气缸，自复位气缸的缸体与连接座传动连接，活塞杆与靴板传动连接。在本实施例中，也可将自复位气缸的活塞杆与连接座传动连接，缸体与靴板传动连接，具体而言，活塞杆可与连接座铰接，缸体与靴板固定装配。

本发明所提供的掘进机的具体实施例5：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，自复位气缸的内端与连接座铰接，外端与靴板固定装配。在本实施例中，可将自复位气缸的内端与连接座固定装配，外端与靴板铰接连接。

当然，在其他实施例中，也可将自复位气缸的两端对应地与连接座、靴板固定装配。

本发明所提供的掘进机的具体实施例6：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁为环形结构，均位于自复位气缸的外侧，这样一来，利用可伸缩屏蔽防护罩形成对超导电磁铁及自复位气缸的防护。在本实施例中，在两侧超导电磁铁的磁斥力能够满足外伸驱动要求及撑顶作用力时，也可将两侧超导电磁铁布置在自复位气缸的内侧，此时，可伸缩屏蔽防护罩可根据实际需要布置在自复位气缸的内侧，此时，可仅对超导电磁铁形成屏蔽防护，或者依然套装在自复位气缸外侧，可同时实现对超导电磁铁和自复位气缸的遮挡防护。

本发明所提供的掘进机的具体实施例7：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，伸缩驱动结构中的回缩驱动结构采用自复位气缸。在本实施例中，回缩驱动结构也可采用阵列布置的多个电动推杆，用于驱动靴板回缩。

当然，伸缩驱动结构可采用超导电磁铁结构，此时，超导电磁铁结构即作为伸出驱动结构，也作为回缩驱动结构，在外伸时，控制内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁产生磁斥力，在回缩时，控制内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁之间产生磁吸力，当然，无论是外伸，还是回缩，均应当缓慢加电，以使得靴板缓慢伸缩动作。

本发明所提供的掘进机的具体实施例8：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，利用多个自复位气缸配合形成对靴板的内外伸缩导向。在本实施例中，也可在连接座和靴板之间预设导向结构，例如设置导轨和滑块，这种结构在满足靴板外伸长度的情况下，会导致个单侧撑靴装置回缩后的体积较大。

本发明所提供的掘进机的具体实施例9：

其与实施例1的区别主要在于：掘进机为硬岩掘进机，掘进机主体上日常固定布置有一个主撑靴单元，在临时需要时，再将移动式撑靴单元安装在主梁上，用完之后可以拆除移动式撑靴单元。在本实施例中，掘进机为悬臂掘进机，如图5所示，悬臂掘进机的掘进机主体17前端设置截割结构，在掘进机主体前部两侧的位置可根据需要配置移动式撑靴单元18，移动式撑靴单元的具体结构与上述掘进机实施例1中的移动式撑靴单元的结构相同，在此不再赘述。当不需要时，可将移动式撑靴单元拆除，不会过多占用空间。

本发明所提供的掘进机的单侧撑靴装置的实施例1：

本实施例中的单侧撑靴装置的结构与上述掘进机实施例1中移动式撑靴单元的单侧撑靴装置结构相同，在此不再赘述。

在其他实施例中，单侧撑靴装置的结构也可采用上述掘进机实施例2至8中任一项实施例中的单侧撑靴装置，具体结构在此也不再赘述。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种掘进机的单侧撑靴装置，其特征在于，包括：

连接座（5），该连接座具有用于朝向相应掘进机主体的内侧，连接座的内侧设有可拆连接结构，用于可拆地固定安装在掘进机的掘进机主体水平横向上的一侧；

靴板（1），通过伸缩驱动结构沿内外方向导向可伸缩的安装在所述连接座（5）的外侧，伸缩驱动结构用于驱动靴板（1）外伸以撑顶在隧道洞壁上、驱动靴板（1）内缩以离开隧道洞壁。

2.根据权利要求1所述的掘进机的单侧撑靴装置，其特征在于，所述可拆连接结构为连接板，该连接板上设有螺栓连接结构，用于与所述掘进机主体可拆连接。

3.根据权利要求1所述的掘进机的单侧撑靴装置，其特征在于，所述可拆连接结构为固定电磁铁（6），固定电磁铁（6）在通电时产生磁力以将所述连接座（5）吸附固定在所述掘进机主体上，固定电磁铁（6）在断电时与所述掘进机主体脱离。

4.根据权利要求3所述的掘进机的单侧撑靴装置，其特征在于，所述连接座（5）上设有沿固定电磁铁（6）周向分布于所述固定电磁铁（6）外的外周磁屏蔽防护结构。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的掘进机的单侧撑靴装置，其特征在于，所述伸缩驱动结构包括伸出驱动结构和回缩驱动结构，伸出驱动结构用于驱动靴板（1）向外伸出，回缩驱动结构用于驱动靴板（1）向内回缩；

所述伸出驱动结构包括内侧超导电磁铁（4）和外侧超导电磁铁（3），内侧超导电磁铁（4）固定在连接座（5）上，外侧超导电磁铁（3）固定在所述靴板（1）上，内侧超导电磁铁（4）和外侧超导电磁铁（3）用于通电产生磁斥力，进而驱动所述靴板（1）向外移动。

6.根据权利要求5所述的掘进机的单侧撑靴装置，其特征在于，所述靴板（1）上设有压力传感器（2），用于检测靴板（1）撑顶在隧道洞壁上的撑顶作用力，对应所述内侧超导电磁铁（4）和外侧超导电磁铁（3）设有外伸通电电路（13），在所述压力传感器（2）检测到的压力上升至设定压力值时断开，外伸通电电路（13）断电，所述内侧超导电磁铁（4）和外侧超导电磁铁（3）维持设定磁斥力。

7.根据权利要求5所述的掘进机的单侧撑靴装置，其特征在于，所述回缩驱动结构包括自复位气缸（9），自复位气缸（9）包括缸体和活塞杆，缸体和活塞杆中的其中一个与所述连接座（5）传动连接，另一个与所述靴板（1）传动连接，自复位气缸（9）用于被向外伸出的靴板（1）驱动伸长以储存复位气压能量，并在内侧超导电磁铁（4）和外侧超导电磁铁（3）间的磁斥力消失时释放复位气压能量以牵引所述靴板（1）内缩。

8.根据权利要求7所述的掘进机的单侧撑靴装置，其特征在于，所述自复位气缸（9）沿上下方向阵列布置有两个以上，各自复位气缸（9）均沿水平方向延伸，各自复位气缸（9）的朝向连接座（5）的一端为内端，朝向所述靴板（1）的一端为外端，各自复位气缸（9）的两端与所述连接座（5）、靴板（1）采用下述其中一种方式连接，以实现所述靴板（1）在内外方向上的导向伸缩；

（1）各自复位气缸（9）的两端对应地与所述连接座（5）、靴板（1）固定装配；

（2）各自复位气缸（9）的内端与所述连接座（5）铰接连接，外端与所述靴板（1）固定装配；

（3）各自复位气缸（9）的内端与所述连接座（5）固定装配，外端与所述靴板（1）铰接连接。

9.根据权利要求8所述的掘进机的单侧撑靴装置，其特征在于，所述内侧超导电磁铁（4）和外侧超导电磁铁（3）均为环形结构，各自复位气缸（9）的外端位于内侧超导电磁铁（4）的环内，外端位于外侧超导电磁铁（3）的环内。

10.根据权利要求5所述的掘进机的单侧撑靴装置，其特征在于，所述连接座（5）和所述靴板（1）之间设有可伸缩磁屏蔽防护罩（14），可伸缩磁屏蔽防护罩（14）罩设在所述内侧超导电磁铁（4）和外侧超导电磁铁（3）外。

11.一种掘进机，包括掘进机主体（17），其特征在于，还包括至少一个移动式撑靴单元（18），各移动式撑靴单元（18）分别包括两个单侧撑靴装置，各单侧撑靴装置均采用权利要求1至10中任一项所述的掘进机的单侧撑靴装置，两个单侧撑靴装置的连接座（5）用于可拆地安装在掘进机主体（17）上，以使得同一移动式撑靴单元（18）的两个单侧撑靴装置对称布置。

12.根据权利要求11所述的掘进机，其特征在于，所述掘进机为悬臂掘进机，或者所述掘进机的掘进机主体（17）包括主梁（20），主梁（20）上安装有主撑靴单元（16），主撑靴单元（16）具有主撑靴，用于撑顶隧道洞壁以提供掘进支反力。

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