CN114320334A - 一种基于隧道岩石破碎的掘进设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，包括其上安装有滚刀的切割头，切割头上还设置有第二流体管、第一流体管，切割头上还设置有孔道，孔道内设有伸缩机构，伸缩机构的伸缩端设有用于对孔道封堵的活动头；所述滚刀通过连接杆与活动头连接；孔道内壁上还设有封堵块，封堵块能够沿孔道径向移动，对孔道进行封堵且与活动头形成冷却腔；活动头内还设有与第一流通管连通的进水管。本发明利用设置的伸缩机构能够驱动滚刀缩回至切割头的孔道内，能够对滚刀起一定的保护作用，利用设置的封堵块能够避免破碎的石块进入至孔道内，造成孔道的堵塞，设置的冷却腔能够与切割头进行热交换，达到对切割头降温的作用，延长其使用寿命。

Description

一种基于隧道岩石破碎的掘进设备

技术领域

本发明涉及隧道施工设备理技术领域，具体涉及一种基于隧道岩石破碎的掘进设备。

背景技术

目前在城市中心区域隧道施工中受周边既有建(构)筑物变形敏感性限制，爆破开挖的局限性较强。特别是在轨道、高铁保护区较近区域，沉降及爆破震速等参数的控制尤为严格，即便是采用控制爆破或静态爆破等工艺，掘进速度与变形控制的平衡仍然很难接受。传统的机械开挖在硬质围岩工况下掘进速度较慢，影响施工进度、过度磨损掘进钻头。

现阶段，有技术文献(专利，如申请号为：CN201711487312.X、CN202110520401.X提供的技术方案)从热胀冷缩的原理出发，在隧道TBM掘进机刀盘上面安装冷热作用装置，先通过热膨胀和冷收缩率先破坏岩石，以提升后续掘进效率以及整体掘进效率。

对热胀冷缩技术在岩土掘进上运用进一步优化，无疑对推进隧道施工技术的发展具有积极意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，目的在于提供一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，利用设置的伸缩机构能够驱动滚刀缩回至切割头的孔道内，从而在利用高温灼烧隧道岩石时，能够对滚刀起一定的保护作用，同时在进行掘进的过程中，利用设置的封堵块能够避免破碎的石块进入至孔道内，造成孔道的堵塞，同时形成的冷却腔能够与切割头进行热交换，达到对切割头降温的作用，延长其使用寿命。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，包括其上安装有滚刀的切割头，所述切割头上还设置有用于喷出可燃流体的第二流体管、用于喷出冷却流体的第一流体管，所述切割头上还设置有孔道，孔道内设有伸缩机构，伸缩机构的伸缩端设有用于对孔道封堵的活动头；

所述滚刀通过连接杆与活动头连接；

所述孔道内壁上还设有封堵块，所述封堵块能够沿孔道径向移动，对孔道进行封堵且与活动头形成冷却腔；

所述活动头内还设有与第一流通管连通的进水管，冷却流体能够通过进水管进入冷却腔内。

针对现有技术中，在利用掘进机对隧道岩石进行掘进的过程中，现有的方式利用高温作用于硬岩内部产生膨胀力，超过了岩石的抗压强度，产生岩石结构性损伤，而迅速降温引起岩石内部的张拉应力，进一步引起岩石强度降低，然后再加温后岩体进行冷却，利用岩石在温度变化下产生的温度应力引起岩石劣化，而后再采用机械式掘进，有利于掘进速率的提升和减小切割头的机械磨损，但是上述方式在对隧道岩石掘进的过程中，由于掘进机的切割头靠近于岩石，因此在对岩石进行热胀冷缩的过程中，切割头上的滚刀也容易在热胀冷缩的作用下发生损坏，为此，本技术方案在切割头的内部设置有若干孔道，且孔道内均设置有与滚刀连接的伸缩机构，在利用第二流体管向岩石喷洒可燃流体时，利用设置的伸缩机构将切割头上的滚刀缩回至孔道内，使得滚刀处于保护的状态，通过避免或减少所述冷却用流体对滚刀的冷却割作用、通过避免或减少所述可燃流体燃烧时对滚刀的加热作用，使得滚刀在整个使用周期内温度变化幅度以及程度更小，避免或减小因为温度变化给滚刀材料带来的如高温蠕变问题、热应力疲劳问题，从而达到利于保障滚刀使用寿命的目的。

由于本技术方案中的伸缩机构驱动滚刀在孔道内做往复运动，为了避免滚刀在孔道内往复运动的过程中，滚刀的外壁与孔道发生摩擦，造成滚刀的磨损，故将孔道的内径设置成大于滚刀的外径，这样虽然能够避免滚刀在孔道内往复运动时的磨损，但是在实际的应用中，由于孔道与滚刀的外壁之间存在一定的间隙，使得在对隧道岩石进行掘进的过程中，破碎后的细小石块容易进入至该间隙内，造成连接杆在孔道内的卡死，从而使得滚刀无法继续在孔道内移动，因此，本技术方案还在孔道内壁上设置有封堵块，当滚刀在对岩石进行破碎时，利用设置的封堵块对孔道进行封堵，使得破碎产生的细小石块无法进入至孔道内，从而避免了孔道发生堵塞的情况发生；同时，由于设置的封堵块与活动头形成了冷却腔，并且冷却腔靠近于切割头的切割端，利用与第一流通管连通的进水管向冷却腔内通入冷却流体，使得封堵块与活动头形成的冷却腔内填充着冷却流体，这样滚刀在对岩石进行掘进的过程中，储存在冷却腔内的冷却流体能够对切割头的切割端起一定的冷却作用，降低切割头在对岩石掘进的过程中产生的高温，从而延长切割头的使用寿命，而在利用第二流体管和第一流体管对岩石进行热胀冷缩时，由于设置的封堵块能够在孔道内沿孔道径向移动，因此，通过调节封堵块在孔道内径向移动的大小，来控制储存在冷却腔内的流体喷出流量，实现了对从冷却腔内流出的冷却流体流速的调节，实现了对切割头上不同位置处冷却流体流速的调节，保证从切割头上喷射处的流体能够有效作用在隧道岩石上。

同时，在利用第二流体管向岩石喷洒可燃流体时，利用设置的伸缩机构将滚刀缩回至孔道内，然后再利用封堵块将孔道封堵，向封堵块与活动头形成的冷却腔内通入冷却流体，使得滚刀浸泡在冷却腔的冷却流体中，这样可燃流体在作用于岩石时，浸泡在冷却流体中的滚刀能够有效隔绝可燃流体产生的高温，保证可燃流体在灼烧岩石时，缩回至孔道内的滚刀不会被高温所影响，进一步延长了滚刀的使用寿命。

进一步地，所述孔道的截面为方形孔，所述连接杆的截面为方形；所述封堵块为四个，分别分布在孔道的四个内壁上，四个封堵块朝中靠拢时，能够对孔道进行封堵。

为了保证设置的封堵块既能够有效对孔道进行封堵，同时还能够对位于孔道内的连接杆进行封堵，故连接杆为方形管，孔道为方孔，在对连接杆进行封堵时，利用设置的四个封堵块分别作用于在连接杆的四个侧壁上，从而实现了对连接杆在孔道内的封堵，有效避免了滚刀在对隧道岩石进行掘进时，破碎产生的石块通过连接杆与孔道内壁之间的间隙进入至孔道内，造成连接杆在孔道内的卡死；而当在对隧道岩石进行热胀冷缩时，将滚刀缩回至孔道内，需要对孔道进行封堵时，四个封堵块朝中靠拢，形成对孔道封堵的封闭结构。

进一步地，所述孔道的四个内壁上均还设有与封堵块匹配的容纳腔，所述容纳腔内还设有第一弹性件，所述第一弹性件一端与容纳腔内底连接，另一端与封堵块连接，所述第一弹性件处于非拉伸状态时，所述封堵块全部缩回至容纳腔内；所述切割头内还设有进气管，且进气管与容纳腔内底连通。

为了保证封堵块能够在孔道内顺利沿孔道径向移动，故在孔道的四个内壁上均设置有用于放置封堵块的容纳腔，并且在各个容纳腔内均设置有与封堵块连接着的第一弹性件，在第一弹性件未受外力作用时，第一弹性件产生的弹力能够拉动封堵块全部缩回至容纳腔内，保证滚刀能够顺利在孔道的封堵块处移动，而当需要利用封堵块对孔道进行封堵时，设置的进气管一端与容纳腔内底连通，另一端与外界的气泵连接，利用气泵向进气管内通气，由于封堵块的四个侧壁与容纳腔四个内壁紧密接触，因此进入至容纳腔内气体能够推动封堵块伸入至孔道内，实现对孔道的封堵，而当将通入容纳腔内的气体排出后，在第一弹性件的作用下，能够重新拉动封堵块缩回至容纳腔内。

进一步地，所述孔道位于冷却腔的内壁上还设有锁紧块，所述锁紧块能够沿孔道的径向移动，所述锁紧块用于对连接杆进行固定。

由于本技术方案中采用的伸缩机构为液压缸，液压缸在长时间使用过程中，液压缸内容易出现泄漏的现象，为了防止当液压缸内部发生泄漏现象时，位于伸缩机构上的滚刀不会跟着液压缸自行缩回至孔道内，故在孔道内还设置有锁紧块，工作时，利用设置的锁紧块对孔道内的连接杆进行固定，当伸缩机构内部发生泄漏时，在锁紧块的作用下，连接杆也不会缩回至孔道内，保证了滚刀能够有效对隧道岩石进行切削。

进一步地，所述切割头内还设有若干空腔，所述空腔分别位于孔道的冷却腔两侧，所述锁紧块沿孔道径向插入至空腔内，且锁紧块的宽度小于空腔的宽度；所述连接杆朝向锁紧块方向的侧壁上设有锁紧槽，所述连接杆能够插入至锁紧槽内。

为了保证连接杆上的滚刀能够正常在锁紧块处移动，故设置了用于放置锁紧块的空腔，且锁紧块能够在空腔内沿孔道的径向移动，当需要对连接杆进行锁紧时，将锁紧块插入至连接杆上的锁紧槽内，实现了对连接杆的固定。

进一步地，所述空腔内壁上还设有容纳槽，容纳槽内还设有第二弹性件，所述第二弹性件一端与容纳槽内底连接，另一端设有限位杆；所述锁紧块的位于空腔内的侧壁上还设有限位孔，当锁紧块插入至锁紧槽内时，所述第二弹性件能够推动限位杆插入至限位孔内。

为了保证锁紧块在插入至连接杆上的锁紧槽内时，为了防止锁紧块自行从锁紧槽内移出，故在空腔内壁上设置有容纳槽，且容纳槽内还设置有第二弹性件和限位杆，当连接杆插入至锁紧槽内时，在第二弹性件的作用下，推动限位杆正好插入至锁紧块侧壁上的限位孔内，实现了对锁紧块在孔道径向上的固定。

进一步地，所述锁紧块位于孔道内的端部还设有连接孔，且连接孔与限位孔连通；所述连接杆内还设有第一通道，所述第一通道一端与锁紧槽内底连接，另一端与连接杆靠近于活动头方向的侧壁连通。

当需要对岩石进行热胀冷缩作用，需将滚刀缩回至孔道内至，由于孔道的底部设置有与限位孔连通的连接孔，且连接杆上还设置有第一通道，当锁紧块插入至连接杆上的锁紧槽内时，此时锁紧块上的连接孔与锁紧槽内的第一通道连通，利用活动头上的进水管向冷却腔内通入冷却液体时，进入至冷却腔内的冷却液体通过第一通道进入至锁紧块的连接孔内，在水压的作用下，迫使位于限位孔内的限位杆能够压缩第二弹性件，并最终将限位杆从锁紧块的限位孔内移出，实现了对锁紧块的自动解锁。

进一步地，所述空腔内还设有第三弹性件，所述第三弹性件一端与空腔内底连接，另一端与锁紧块位于空腔内的端部连接，当锁紧块全部缩回至空腔内时，所述第三弹性件处于非拉伸状态。

在向封堵块与活动头在孔道内形成的冷却腔内通入冷却液体后，当实现了对锁紧块在连接杆上的自动解锁后，为了保证连接杆能够自行缩回至空腔内，故在空腔内还设置有第三弹性件，当锁紧块插入至连接杆上的锁紧槽内时，第三弹性件处于拉伸状态，因此，当插入至锁紧块内的限位杆在水压的作用下移出后，在第三弹性件的作用下，能够拉动锁紧块从连接杆的锁紧槽内移出，重新缩回至空腔内。

当需要锁紧块继续对滚刀上的连接杆进行固定时，继续向活动头上的进水管内通入冷却液体，冷却液体进入至封堵块与活动头在孔道内形成的冷却腔内后，由于此时的冷却腔处于密封状态，因此进入冷却腔内的冷却液体将通过锁紧块上的连接孔进入至空腔内，随着进入至空腔内的冷却液体逐渐填充至空腔内，最终迫使锁紧块从空腔内挤压出来，并将锁紧块推入至连接杆上的锁紧槽内，当停止向冷却腔内通入冷却液体，并排出一部分的冷却液体时，在第二弹性件的作用下，推动限位杆重新插入至锁紧块的限位孔内，重新将锁紧块固定在连接杆的锁紧槽内。

进一步地，所述切割头内还设有第二通道，所述第二通道一端与空腔内底连通，另一端与孔道的冷却腔内壁连通，且第二通道靠近于封堵块。所述第二通道内还设有单向阀，所述空腔内的冷却流体能够通过单向阀进入至孔道的冷却腔内。

由于在将锁紧块插入至连接杆上的锁紧槽时，是利用向冷却腔内通入冷却液体，冷却液体沿着锁紧块的连接孔进入至空腔内，并推动锁紧块从空腔内移出，因此，当完成将锁紧块插入至锁紧槽内的过程中，一部分的冷却液会残留在空腔内，而当需要将锁紧块解锁时，也是向冷却腔内通入冷却液体，冷却液体进入至连接孔内，迫使限位杆从限位孔内移出，而为了防止残留在空腔内的冷却液体妨碍第三弹性件拉动锁紧块顺利缩回至空腔内，故设置了第二通道，第二通道内还设置有单向阀，单向阀为现有技术，第二通道内的液体只能通过空腔流入至孔道内，而孔道内的液体无法通过第二通孔进入至空腔内，因此，当第三弹性件在拉伸锁紧块缩回至空腔内的过程中，残留在空腔内的冷却液体能够通过第二通道排入至孔道内，保证锁紧块的正常移动。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明利用设置的伸缩机构能够将切割头上的滚刀缩回至孔道内，从而在利用高温灼烧岩石时，能够对滚刀起一定的保护作用，同时设置的封堵块能够对孔道进行封堵，避免滚刀迫使后的石块进入至孔道造成滚刀卡死的情况发生；

2、本发明设置的封堵块与活动头之间能够形成冷却腔，当滚刀伸出至切割头上时，通入至冷却腔内的冷却液体能够与切割头和滚刀进行热交换，达到对切割头和滚刀降温的作用，延长切割头和滚刀的使用寿命，而当在利用高温对岩石进行灼烧时，设置的滚刀能够移动填充有冷却液体的冷却腔内，达到对滚刀隔热的目的，提高对滚刀的保护效果；

3、本发明为了防止设置的伸缩机构内部泄露时导致滚刀自行缩回至孔道内，故在孔道内还设置有锁紧块，利用设置的锁紧块能够自动实现对滚刀上的连接杆进行自锁，从而保证了滚刀工作时的稳定性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明切割头的结构示意图；

图3为本发明切割头另一种状态时的结构示意图；

图4为本发明图2中A部放大后的结构示意图；

图5为本发明图3中B部放大后的结构示意图；

图6为本发明连接杆与滚刀连接时的结构示意图；

图7为本发明封堵块对连接杆封堵时的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、切割机构，2、装载机构，3、运输机构，4、行走机构，5、液压系统，6、掘进机主体，8、切割头，9、第一流体管，10、第二流体管，11、第二触发器，12、第一触发器，13、第一存储器，14、第二存储器，15、第一控制线缆，16、第二控制线缆，17、流体控制单元，18、滚刀，19、连接杆，20、孔道，21、活动头，22、伸缩机构，23、进气管，24、锁紧槽，25、第一通道，26、第一弹性件，27、第二通道，28、第二弹性件，29、封堵块，30、锁紧块，31、连接孔，32、限位杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1至图7所示，本发明包括其上安装有滚刀18的切割头8，所述切割头8上还设置有用于喷出可燃流体的第二流体管10、用于喷出冷却流体的第一流体管9，所述切割头8上还设置有孔道20，孔道20内设有伸缩机构22，伸缩机构22的伸缩端设有用于对孔道20封堵的活动头21；

所述滚刀18通过连接杆19与活动头21连接；

所述孔道20内壁上还设有封堵块29，所述封堵块29能够沿孔道20径向移动，对孔道20进行封堵且与活动头21形成冷却腔；

所述活动头21内还设有与第一流通管9连通的进水管，冷却流体能够通过进水管进入冷却腔内。

针对现有技术中，在利用掘进机对隧道岩石进行掘进的过程中，现有的方式利用高温作用于硬岩内部产生膨胀力，超过了岩石的抗压强度，产生岩石结构性损伤，而迅速降温引起岩石内部的张拉应力，进一步引起岩石强度降低，然后再加温后岩体进行冷却，利用岩石在温度变化下产生的温度应力引起岩石劣化，而后再采用机械式掘进，有利于掘进速率的提升和减小切割头的机械磨损，但是上述方式在对隧道岩石掘进的过程中，由于掘进机的切割头8靠近于岩石，因此在对岩石进行热胀冷缩的过程中，切割头8上的滚刀18也容易在热胀冷缩的作用下发生损坏，为此，本技术方案在切割头8的内部设置有若干孔道20，且孔道20内均设置有与滚刀18连接的伸缩机构22，在利用第二流体管10向岩石喷洒可燃流体时，利用设置的伸缩机构22将切割头8上的滚刀18缩回至孔道20内，使得滚刀18处于保护的状态，通过避免或减少所述冷却用流体对滚刀的冷却割作用、通过避免或减少所述可燃流体燃烧时对滚刀的加热作用，使得滚刀在整个使用周期内温度变化幅度以及程度更小，避免或减小因为温度变化给滚刀材料带来的如高温蠕变问题、热应力疲劳问题，从而达到利于保障滚刀使用寿命的目的。

由于本技术方案中的伸缩机构22驱动滚刀18在孔道20内做往复运动，为了避免滚刀18在孔道20内往复运动的过程中，滚刀18的外壁与孔道20发生摩擦，造成滚刀18的磨损，故将孔道20的内径设置成大于滚刀18的外径，这样虽然能够避免滚刀18在孔道20内往复运动时的磨损，但是在实际的应用中，由于孔道20与滚刀18的外壁之间存在一定的间隙，使得在对隧道岩石进行掘进的过程中，破碎后的细小石块容易进入至该间隙内，造成连接杆19在孔道20内的卡死，从而使得滚刀18无法继续在孔道20内移动，因此，本技术方案还在孔道20内壁上设置有封堵块29，当滚刀18在对岩石进行破碎时，利用设置的封堵块29对孔道进行封堵，使得破碎产生的细小石块无法进入至孔道20内，从而避免了孔道20发生堵塞的情况发生；同时，由于设置的封堵块29与活动头21形成了冷却腔，并且冷却腔靠近于切割头8的切割端，利用与第一流通管9连通的进水管向冷却腔内通入冷却流体，使得封堵块29与活动头21形成的冷却腔内填充着冷却流体，这样滚刀18在对岩石进行掘进的过程中，储存在冷却腔内的冷却流体能够对切割头8的切割端起一定的冷却作用，降低切割头8在对岩石掘进的过程中产生的高温，从而延长切割头8的使用寿命，而在利用第二流体管10和第一流体管9对岩石进行热胀冷缩时，由于设置的封堵块29能够在孔道20内沿孔道20径向移动，因此，通过调节封堵块29在孔道20内径向移动的大小，来控制储存在冷却腔内的流体喷出流量，实现了对从冷却腔内流出的冷却流体流速的调节，实现了对切割头8上不同位置处冷却流体流速的调节，保证从切割头8上喷射处的流体能够有效作用在隧道岩石上。

同时，在利用第二流体管10向岩石喷洒可燃流体时，利用设置的伸缩机构22将滚刀18缩回至孔道内，然后再利用封堵块29将孔道20封堵，向封堵块29与活动头21形成的冷却腔内通入冷却流体，使得滚刀18浸泡在冷却腔的冷却流体中，这样可燃流体在作用于岩石时，浸泡在冷却流体中的滚刀18能够有效隔绝可燃流体产生的高温，保证可燃流体在灼烧岩石时，缩回至孔道20内的滚刀18不会被高温所影响，进一步延长了滚刀18的使用寿命。

所述孔道20的截面为方形孔，所述连接杆19的截面为方形；所述封堵块29为四个，分别分布在孔道20的四个内壁上，四个封堵块29朝中靠拢时，能够对孔道20进行封堵。

为了保证设置的封堵块29既能够有效对孔道20进行封堵，同时还能够对位于孔道20内的连接杆19进行封堵，故连接杆19为方形管，孔道20为方孔，在对连接杆19进行封堵时，利用设置的四个封堵块29分别作用于在连接杆19的四个侧壁上，从而实现了对连接杆19在孔道20内的封堵，有效避免了滚刀18在对隧道岩石进行掘进时，破碎产生的石块通过连接杆19与孔道20内壁之间的间隙进入至孔道20内，造成连接杆19在孔道20内的卡死；而当在对隧道岩石进行热胀冷缩时，将滚刀18缩回至孔道20内，需要对孔道20进行封堵时，四个封堵块29朝中靠拢，形成对孔道20封堵的封闭结构。

所述孔道20的四个内壁上均还设有与封堵块29匹配的容纳腔，所述容纳腔内还设有第一弹性件26，所述第一弹性件26一端与容纳腔内底连接，另一端与封堵块29连接，所述第一弹性件26处于非拉伸状态时，所述封堵块29全部缩回至容纳腔内；所述切割头8内还设有进气管23，且进气管23与容纳腔内底连通。

为了保证封堵块29能够在孔道20内顺利沿孔道20径向移动，故在孔道20的四个内壁上均设置有用于放置封堵块29的容纳腔，并且在各个容纳腔内均设置有与封堵块29连接着的第一弹性件26，在第一弹性件26未受外力作用时，第一弹性件26产生的弹力能够拉动封堵块29全部缩回至容纳腔内，保证滚刀18能够顺利在孔道20的封堵块29处移动，而当需要利用封堵块29对孔道20进行封堵时，设置的进气管23一端与容纳腔内底连通，另一端与外界的气泵连接，利用气泵向进气管23内通气，由于封堵块29的四个侧壁与容纳腔四个内壁紧密接触，因此进入至容纳腔内气体能够推动封堵块29伸入至孔道20内，实现对孔道20的封堵，而当将通入容纳腔内的气体排出后，在第一弹性件26的作用下，能够重新拉动封堵块29缩回至容纳腔内。

实施例2

在实施例1的基础上，所述孔道20位于冷却腔的内壁上还设有锁紧块30，所述锁紧块30能够沿孔道20的径向移动，所述锁紧块30用于对连接杆19进行固定。

由于本技术方案中采用的伸缩机构22为液压缸，液压缸在长时间使用过程中，液压缸内容易出现泄漏的现象，为了防止当液压缸内部发生泄漏现象时，位于伸缩机构22上的滚刀18不会跟着液压缸自行缩回至孔道20内，故在孔道20内还设置有锁紧块30，工作时，利用设置的锁紧块30对孔道20内的连接杆19进行固定，当伸缩机构22内部发生泄漏时，在锁紧块30的作用下，连接杆19也不会缩回至孔道20内，保证了滚刀18能够有效对隧道岩石进行切削。

所述切割头8内还设有若干空腔，所述空腔分别位于孔道20的冷却腔两侧，所述锁紧块30沿孔道20径向插入至空腔内，且锁紧块30的宽度小于空腔的宽度；所述连接杆19朝向锁紧块30方向的侧壁上设有锁紧槽24，所述连接杆19能够插入至锁紧槽24内。

为了保证连接杆19上的滚刀18能够正常在锁紧块30处移动，故设置了用于放置锁紧块30的空腔，且锁紧块30能够在空腔内沿孔道20的径向移动，当需要对连接杆19进行锁紧时，将锁紧块30插入至连接杆19上的锁紧槽24内，实现了对连接杆19的固定。

所述空腔内壁上还设有容纳槽，容纳槽内还设有第二弹性件，所述第二弹性件一端与容纳槽内底连接，另一端设有限位杆32；所述锁紧块30的位于空腔内的侧壁上还设有限位孔，当锁紧块30插入至锁紧槽24内时，所述第二弹性件能够推动限位杆32插入至限位孔内。

为了保证锁紧块30在插入至连接杆19上的锁紧槽24内时，为了防止锁紧块30自行从锁紧槽24内移出，故在空腔内壁上设置有容纳槽，且容纳槽内还设置有第二弹性件和限位杆32，当连接杆19插入至锁紧槽24内时，在第二弹性件的作用下，推动限位杆32正好插入至锁紧块30侧壁上的限位孔内，实现了对锁紧块30在孔道20径向上的固定。

所述锁紧块30位于孔道20内的端部还设有连接孔31，且连接孔31与限位孔连通；所述连接杆19内还设有第一通道25，所述第一通道25一端与锁紧槽24内底连接，另一端与连接杆19靠近于活动头21方向的侧壁连通。

当需要对岩石进行热胀冷缩作用，需将滚刀18缩回至孔道20内至，由于孔道20的底部设置有与限位孔连通的连接孔31，且连接杆19上还设置有第一通道25，当锁紧块30插入至连接杆19上的锁紧槽24内时，此时锁紧块30上的连接孔31与锁紧槽24内的第一通道25连通，利用活动头21上的进水管向冷却腔内通入冷却液体时，进入至冷却腔内的冷却液体通过第一通道25进入至锁紧块30的连接孔31内，在水压的作用下，迫使位于限位孔内的限位杆32能够压缩第二弹性件，并最终将限位杆从锁紧块30的限位孔内移出，实现了对锁紧块30的自动解锁。

所述空腔内还设有第三弹性件28，所述第三弹性件28一端与空腔内底连接，另一端与锁紧块30位于空腔内的端部连接，当锁紧块30全部缩回至空腔内时，所述第三弹性件28处于非拉伸状态。

在向封堵块29与活动头21在孔道20内形成的冷却腔内通入冷却液体后，当实现了对锁紧块30在连接杆19上的自动解锁后，为了保证连接杆19能够自行缩回至空腔内，故在空腔内还设置有第三弹性件28，当锁紧块30插入至连接杆19上的锁紧槽内时，第三弹性件28处于拉伸状态，因此，当插入至锁紧块30内的限位杆在水压的作用下移出后，在第三弹性件28的作用下，能够拉动锁紧块30从连接杆19的锁紧槽24内移出，重新缩回至空腔内。

当需要锁紧块30继续对滚刀18上的连接杆19进行固定时，继续向活动头21上的进水管内通入冷却液体，冷却液体进入至封堵块29与活动头21在孔道20内形成的冷却腔内后，由于此时的冷却腔处于密封状态，因此进入冷却腔内的冷却液体将通过锁紧块30上的连接孔31进入至空腔内，随着进入至空腔内的冷却液体逐渐填充至空腔内，最终迫使锁紧块30从空腔内挤压出来，并将锁紧块30推入至连接杆19上的锁紧槽24内，当停止向冷却腔内通入冷却液体，并排出一部分的冷却液体时，在第二弹性件的作用下，推动限位杆32重新插入至锁紧块30的限位孔内，重新将锁紧块30固定在连接杆19的锁紧槽24内。

所述切割头8内还设有第二通道27，所述第二通道27一端与空腔内底连通，另一端与孔道20的冷却腔内壁连通，且第二通道27靠近于封堵块29。所述第二通道27内还设有单向阀，所述空腔内的冷却流体能够通过单向阀进入至孔道的冷却腔内。

由于在将锁紧块30插入至连接杆19上的锁紧槽24时，是利用向冷却腔内通入冷却液体，冷却液体沿着锁紧块30的连接孔31进入至空腔内，并推动锁紧块30从空腔内移出，因此，当完成将锁紧块30插入至锁紧槽24内的过程中，一部分的冷却液会残留在空腔内，而当需要将锁紧块30解锁时，也是向冷却腔内通入冷却液体，冷却液体进入至连接孔31内，迫使限位杆32从限位孔内移出，而为了防止残留在空腔内的冷却液体妨碍第三弹性件28拉动锁紧块30顺利缩回至空腔内，故设置了第二通道27，第二通道27内还设置有单向阀，单向阀为现有技术，第二通道27内的液体只能通过空腔流入至孔道20内，而孔道20内的液体无法通过第二通孔进入至空腔内，因此，当第三弹性件28在拉伸锁紧块30缩回至空腔内的过程中，残留在空腔内的冷却液体能够通过第二通道27排入至孔道20内，保证锁紧块30的正常移动。

实施例3

在实施例1的基础上，还包括掘进机主体6及通过液压系统5安装于掘进机主体6上的切割机构1，所述切割头8位于掘进机主体6的前端；

还包括通过液压系统5安装于掘进机主体6上的装载机构2，所述装载机构2位于切割头8的下方。本方案中，通过液压系统5作为切割机构1与掘进机主体6的中间连接件，通过液压系统5实现切割机构1的位置变换，便于完成掘进机具体掘进位置的调整；通过设置为还包括装载机构2，便于将被掘下的岩土及时转移。

为使得被掘出的岩土能够被实时由隧道中运出，设置为：还包括与掘进机主体6尾部相连的运输机构3，所述掘进机主体6上还设置有入口端与装载机构2出口端相接、出口端与运输机构3入口端相接的岩土传递系统。本方案在具体运用时，实时运输机构3以及岩土传递系统均可采用带传动系统，如装载机构2为铲斗时，通过铲斗抬升翻转，即可将其内的岩土由铲斗的尾部输送到岩土传递系统的入口端，通过岩土传递系统将其上岩土传递至运输机构3上后，即可达到实时输出所掘出岩土的目的。

作为一种可提升掘进机运动灵活性，且本身通过能力强的技术方案，设置为：所述掘进机主体6的底部还设置有行走机构4，所述行走机构4为履带式行走机构4。

作为一种掘进机自身可存储冷却用流体以及可燃流体，以提升掘进机机动性，同时作为一种可降低切割头8负载、对冷却用流体、可燃流体能够提供更好保护的技术方案，设置为：还包括掘进机主体6，所述切割头8安装于掘进机主体6上；

所述掘进机主体6上还设置有与第一流体管9相连的第一存储器13，所述第一存储器13用于存储冷却用流体，第一流体管9内还设置有第一触发器12；

所述掘进机主体6上还设置有与第二流体管10相连的第二存储器14，所述第二存储器14用于存储可燃流体，第二流体管道10内还设有第二触发器11。本方案中，通过将第一存储器13和第二存储器14设置为位于掘进机主体6上，这样可有效减小因为切割头8工作对第一存储器13和第二存储器14所造成的冲击影响。

更为具体的，设置为：所述第二存储器14为用于存储可燃气体的压力容器；

所述第一存储器13为用于存储液氮的低温容器；

还包括通过液压系统5安装于掘进机主体6上的切割机构1；

所述第一存储器13、第二存储器14、切割头8均安装于所述掘进机主体6上。本方案中，相应零部件安装位置的选择旨在保护相应流体介质。本方案在具体运用时，所述第二存储器14可用于存储如乙炔，所述第一存储器13可用于存储如液氮，实现通过乙炔火焰对岩体进行加热、通过液氮对加热后岩体进行冷却。

更为完善的，设置为：所述第一流体管9以及第二流体管10各自上均设置有用于控制各自流体释放状态的触发器，各触发器均通过控制线缆连接有流体控制单元17；

所述流体控制单元17用于控制第一流体管9、第二流体管10各自的流体释放状态；

所述流体释放状态包括是否释放流体以及被释放流体流量的大小。本方案旨在提供一种可燃流体以及冷却用流体输出可控，且具体加热功率以及冷却功率可控的技术方案

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，包括其上安装有滚刀(18)的切割头(8)，所述切割头(8)上还设置有用于喷出可燃流体的第二流体管(10)、用于喷出冷却流体的第一流体管(9)，其特征在于，所述切割头(8)上还设置有孔道(20)，孔道(20)内设有伸缩机构(22)，伸缩机构(22)的伸缩端设有用于对孔道(20)封堵的活动头(21)；

所述滚刀(18)通过连接杆(19)与活动头(21)连接；

所述孔道(20)内壁上还设有封堵块(29)，所述封堵块(29)能够沿孔道(20)径向移动，对孔道(20)进行封堵且与活动头(21)形成冷却腔；

所述活动头(21)内还设有与第一流通管(9)连通的进水管，冷却流体能够通过进水管进入冷却腔内。

2.根据权利要求1所述的一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，其特征在于，所述孔道(20)的截面为方形孔，所述连接杆(19)的截面为方形；

所述封堵块(29)为四个，分别分布在孔道(20)的四个内壁上，四个封堵块(29)朝中靠拢时，能够对孔道(20)进行封堵。

3.根据权利要求1所述的一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，其特征在于，所述孔道(20)的四个内壁上均还设有与封堵块(29)匹配的容纳腔，所述容纳腔内还设有第一弹性件(26)，所述第一弹性件(26)一端与容纳腔内底连接，另一端与封堵块(29)连接，所述第一弹性件(26)处于非拉伸状态时，所述封堵块(29)全部缩回至容纳腔内；

所述切割头(8)内还设有进气管(23)，且进气管(23)与容纳腔内底连通。

4.根据权利要求1所述的一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，其特征在于，所述孔道(20)位于冷却腔的内壁上还设有锁紧块(30)，所述锁紧块(30)能够沿孔道(20)的径向移动，所述锁紧块(30)用于对连接杆(19)进行固定。

5.根据权利要求4所述的一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，其特征在于，所述切割头(8)内还设有若干空腔，所述空腔分别位于孔道(20)的冷却腔两侧，所述锁紧块(30)沿孔道(20)径向插入至空腔内，且锁紧块(30)的宽度小于空腔的宽度；

所述连接杆(19)朝向锁紧块(30)方向的侧壁上设有锁紧槽(24)，所述连接杆(19)能够插入至锁紧槽(24)内。

6.根据权利要求5所述的一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，其特征在于，所述空腔内壁上还设有容纳槽，容纳槽内还设有第二弹性件，所述第二弹性件一端与容纳槽内底连接，另一端设有限位杆(32)；

所述锁紧块(30)的位于空腔内的侧壁上还设有限位孔，当锁紧块(30)插入至锁紧槽(24)内时，所述第二弹性件能够推动限位杆(32)插入至限位孔内。

7.根据权利要求6所述的一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，其特征在于，所述锁紧块(30)位于孔道(20)内的端部还设有连接孔(31)，且连接孔(31)与限位孔连通；

所述连接杆(19)内还设有第一通道(25)，所述第一通道(25)一端与锁紧槽(24)内底连接，另一端与连接杆(19)靠近于活动头(21)方向的侧壁连通。

8.根据权利要求5所述的一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，其特征在于，所述空腔内还设有第三弹性件(28)，所述第三弹性件(28)一端与空腔内底连接，另一端与锁紧块(30)位于空腔内的端部连接，当锁紧块(30)全部缩回至空腔内时，所述第三弹性件(28)处于非拉伸状态。

9.根据权利要求5所述的一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，其特征在于，所述切割头(8)内还设有第二通道(27)，所述第二通道(27)一端与空腔内底连通，另一端与孔道(20)的冷却腔内壁连通，且第二通道(27)靠近于封堵块(29)。

10.根据权利要求9所述的一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，其特征在于，所述第二通道(27)内还设有单向阀，所述空腔内的冷却流体能够通过单向阀进入至孔道的冷却腔内。

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