CN116641722A - 利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机及掘进方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道掘进技术领域，涉及利用粒子冲击和低压磨料射流协同破岩的无刀具隧道掘进机，包括空气压缩机、高压储气瓶、磨料罐、低压磨料空气射流喷嘴、真空泵、粒子仓、钻臂、液压系统、除渣系统、控制室等。利用全站仪定位测量，通过激光导向和传感棱镜测定设备坐标参数输入电脑确定相对位置，控制钻臂按照预设方案自动校准及进行低压磨料空气射流破岩切缝，卸载围岩局部应力，再控制钻臂进行高速钢珠粒子冲击破岩。在冲击破岩的间隙进行粒子装填及抽真空的准备工作，并通过转齿实现粒子加速管的替换使用。最后通过铲斗及星轮把碎石、钢珠粒子和磨料输送到传送带，通过震动筛网和磁性传送带回收磨料和钢珠粒子，实现无刀具隧道掘进。

Description

利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘 进机及掘进方法

技术领域

本发明属于岩石隧道掘进技术领域，尤其涉及利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机及掘进方法。

背景技术

目前隧道掘进方法主要分为钻爆法、盾构法、掘进机法三种。钻爆法首先利用爆炸物将岩石破碎，然后使用机械设备清理破碎后的岩石，但该方法存在自动化程度低、安全性差和环境污染等问题。盾构法是利用盾构机进行掘进的方法，刀具损坏是影响掘进效率和施工成本的最重要因素之一，并且开仓换刀容易引发开挖面失稳、隧道坍塌等工程事故，增加了施工风险和成本；同时盾构机刀具检查、更换与刀座的维修等作业时间约占掘进施工总时间的30%~40%。掘进机法是使用挖掘机、掘进机等机械设备进行掘进的方法，具有施工快速、优质、安全、经济、环保等突出优点，但该方法存在掘进机的截割头生产难度大、磨损快、能量利用率低等问题。因此,盾构机刀盘及掘进机截割钻头的磨损是抑制掘进效率的主要问题；此外，这两种方法掘进过程中岩石破碎程度高，新增表面积大，以致能量利用率较低。

为了提高破岩效率，专利号为CN201910561800.3的专利公开了“一种盾构机及其水射流联合刀具破岩机构”，首先利用高压水射流在岩石上切削出环形切缝，卸载围岩局部应力，然后通过刀具进行破岩，但硬岩掘进中需要超过200MPa的射流压力，对系统装备性能和安全性要求较高，同时刀具的磨损无法避免。专利号为CN202310033395.4的专利公开了“一种悬臂掘进机及其施工方法”，提高了悬臂掘进机的掘进能力，但对于截齿磨损的难题尚未有效解决。高效无刀化破岩技术是未来隧道掘进的发展趋势，因此本发明提出了一种利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的新型无刀具隧道掘进机。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机，可以有效提高硬岩掘进效率、避免刀具磨损。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机，包括空气压缩机，与空气压缩机出口管路相连的高压储气瓶，高压储气瓶出口通过高压管路与磨料罐进气口相连通，磨料罐磨料出口通过磨料引射管道与低压磨料空气射流喷嘴相连通，所述低压磨料空气射流喷嘴固定于推进梁上，推进梁通过转轴与伸缩臂活动连接，所述伸缩臂由控制室控制伸缩摆动并由液压系统控制俯仰角度，还包括粒子冲击系统，所述粒子冲击系统设置于低压磨料空气射流喷嘴下方的控制室前端，包括与高压储气瓶出气管道相连的高压胶管，以及位于高压胶管末端的拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管末端还设有粒子加速管，拉瓦尔喷管与粒子加速管之间通过旋转接头连接，拉瓦尔喷管喷嘴出口处管道上设有真空泵，真空泵出口管道上设有第一电磁阀，拉瓦尔喷管与粒子加速管连接处设有粒子出料管，粒子出料管竖直设置且顶部与螺旋送料器推杆的螺纹槽连通，螺旋送料器推杆上部还设有粒子仓，粒子仓由第二电磁阀控制；所述空气压缩机、高压储气瓶、磨料罐、控制室、液压系统、伸缩臂、推进梁和粒子冲击系统均集成于车架顶部，所述车架上还设有除渣系统，车架底部设有车轮；所述钻臂可俯仰角度为正60°到负30°，摆动角度为正45°到负45°。所述推进梁通过转轴和钻臂相连，所述推进梁可以水平和轴向360°回转，动作灵活，施工无死角。伸缩臂为三节伸缩结构，伸缩臂行程2.5m，作业宽度16m，高度11m，最大覆盖面积可达154m²。

进一步的所述拉瓦尔喷管与粒子加速管联通，粒子加速管内设有多个水平的加速管道，加速管道为高硬度锰合金材料，长度为3m，确保钢珠粒子充分加速；钢珠粒子为硬质合金材料，旋转接头内设有两个相互啮合的齿轮，大齿轮本体圆周边缘设有一圈圆孔，圆孔一端与拉瓦尔喷管内部联通，另一端与粒子加速管内部的加速管道连接，小齿轮由电机驱动，通过啮合旋转替换不同管道与拉瓦尔喷管联通，所述螺旋送料器的推杆由电机驱动，所述拉瓦尔喷管通过钻臂与车架连接，钻臂设有液压系统，钻臂端部通过钻臂底座与车架相连，所述拉瓦尔喷管端部还设有盖板。

进一步的，所述除渣系统包括位于粒子冲击系统底部的铲斗，铲斗内设有星轮，位于铲斗出口出的传送带，传送带出口处设有振动筛网，振动筛网底部设有磨料回收箱，振动筛网末端设有磁性传送带，磁性传送带末端设有运渣车，磁性传送带底部设有钢珠粒子回收箱，钢珠粒子回收箱与磁性传送带之间设有刮板，碎石、磨料和钢珠粒子通过铲斗及星轮输送到传送带上，通过震动筛网把磨料分离出来，落入磨料回收箱中完成磨料的回收利用；碎石通过磁性传送带输送到运渣车上运出，钢珠粒子吸附在磁性皮带传送带上，当钢珠粒子输送到磁性皮带传送带下方时，钢珠粒子回收箱上的刮板将其刮下，落入钢珠粒子回收箱中，完成钢珠粒子的回收利用。

进一步的，所述磨料罐包括料斗，料斗底部设有两个并排设置的磨料桶，所述料斗与磨料桶之间通过送料管道输送磨料，送料管道上设有震动下料器和气缸，两个磨料桶底部设有一个集料斗，集料斗下料口处设有一个水平的螺旋送料器，所述螺旋送料器也由电机驱动，且螺旋送料器末端与来自高压储气瓶的气体管路汇合至磨料引射管道。

进一步的，所述控制室下方也设有液压支架，可升高或者降低控制室以便更好地观察施工面，所述车架后方两侧分别设有一个棱镜，车架整体后方设有一个全站仪。

进一步的，所述低压磨料空气射流喷嘴包括入口和出口，其喷嘴内壁依次设有收敛段和扩张段，喷嘴入口为圆形结构，出口为4mm×20mm的矩形结构，收敛段气体射流加速至音速，进一步气体射流在所述扩张段进一步膨胀加速至700m/s，高超声速空气射流加速磨料至300m/s以上。

进一步的，所述空气压缩机与高压储气瓶之间设有第一阀门，高压储气瓶与螺旋送料器出口管路之间的管路上设有压力表和第二阀门。

利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机的掘进方法，包括以下步骤：

S1.软件绘制切缝和粒子冲击破岩规划图，并借由移动存储设备导入电脑，设备就位，撑起车架；

S2.全站仪定位测量，通过激光导向装置和无刀具隧道掘进机左右两侧的传感棱镜准确测定设备坐标参数，将测量结果输入机载电脑，确定整机在隧道断面的相对位置；操作员向电脑录入测量坐标，电脑控制设备将按照预设方案自动校准和进行作业；

S3.检查管路和接口的气密性，确认无误后关闭所有阀门，打开高压储气瓶的进气球阀，开启空压机并设置空压机参数，压力达到8Mpa时，空压机停止工作，当压力低于8Mpa时，自动加压；高压气瓶的压力到达8Mpa时，开启磨料罐的进气球阀，调节球阀出口压力为2Mpa；

S4.开启磨料罐螺旋送料器的电机；打开料斗向右侧磨料桶通入磨料，同时开启右侧震动下料器和气缸；通过电机控制螺旋送料器送料速度，并通过集料斗的视窗观察磨料余量，当磨料桶磨料用尽后，开启料斗左侧阀门、左侧震动下料器和气缸，切换左侧磨料桶运行，实现双侧磨料桶循环运行保证磨料供应连续；

S5.电脑控制钻臂、伸缩臂、液压系统、转轴、推进梁配合，按照预设方案进行低压磨料空气射流切缝，在岩面上切出Dmm×Lmm的槽，完成切缝工作后，依次关闭磨料罐及球阀；

S6.启动粒子仓的电磁阀，粒子进入到螺旋推杆中；启动粒子仓的电机，带动螺旋推杆旋转，将钢珠粒子旋入到粒子加速管道中；关闭粒子仓的电磁阀，启动真空泵的电磁阀及真空泵，把粒子加速管道抽成真空状态；

S7.电脑控制钻臂、伸缩臂、液压系统、转轴、推进梁配合，按照预设方案把粒子加速管道送到指定位置；观察压力表的示数，当达到8Mpa时，开启球阀，高压气体经过拉瓦尔喷管加速到超音速，并推动钢珠粒子进行加速；弹簧盖板打开，钢珠粒子射出破碎岩体；在粒子加速管道到达下一位置的间隙，进行粒子装填及抽真空的准备工作；启动转齿的电机，小齿轮转动带动大齿轮转动，实现粒子加速管的替换使用；

S8.破碎后的岩块、磨料及钢珠粒子通过铲斗和星轮输送到传送带上，通过震动筛网把磨料分离出来，落入磨料回收箱中；碎石通过磁性传送带输送到运渣车上运出，钢珠粒子吸附在磁性皮带传送带上，当钢珠粒子输送到磁性皮带传送带下方时，钢珠粒子回收箱上的刮板将其刮下，落入钢珠粒子回收箱中，完成钢珠粒子的回收利用，重复步骤S1-S8，实现无刀具隧道掘进。

本发明具有的优点是：

1.本新型无刀具隧道掘进机先利用磨料空气射流破岩进行切缝，卸载围岩局部应力，再利用粒子冲击破岩进行掘进，提高了硬岩掘进效率；

2.本新型无刀具隧道掘进机设置有钢珠粒子和磨料的回收装置，实现了钢珠粒子和磨料的回收利用，降低了材料浪费，更加绿色环保；

3.本新型无刀具隧道掘进机利用齿轮传动装置实现粒子加速管道的替换使用，降低粒子加速管道磨损；

4.本新型无刀具隧道掘进机利用钻臂、伸缩臂、液压系统、转轴、推进梁等配合，可根据不同断面选择不同的切缝方法，动作灵活，施工无死角。

附图说明

图1是本发明无刀具隧道掘进机结构示意图。

图2是本发明中粒子冲击系统结构示意图。

图3是本发明中星轮结构示意图。

图4是本发明中转齿结构示意图。

图5是本发明中磨料罐结构示意图。

图6是本发明中低压磨料空气射流喷嘴示意图。

图7是本发明实施例中破岩规划示意图。

具体实施方式

如图所示，一种利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机，包括空气压缩机1，与空气压缩机出口管路相连的高压储气瓶3，高压储气瓶出口通过高压管路与磨料罐6进气口相连通，磨料罐磨料出口通过磨料引射管道与低压磨料空气射流喷嘴10相连通，所述低压磨料空气射流喷嘴包括入口50和出口53，其喷嘴内壁依次设有收敛段51和扩张段52，喷嘴入口为圆形结构，出口为4mm×20mm的矩形结构，收敛段气体射流加速至音速，进一步气体射流在所述扩张段进一步膨胀加速至700m/s，高超声速空气射流加速磨料至300m/s以上。所述空气压缩机与高压储气瓶之间设有第一阀门2，高压储气瓶与螺旋送料器出口管路之间的管路上设有压力表4和第二阀门5，所述低压磨料空气射流喷嘴绑扎于推进梁9上，推进梁9通过转轴8与伸缩臂活动连接，所述伸缩臂由控制室7控制伸缩摆动并由液压系统控制俯仰角度，还包括粒子冲击系统，所述粒子冲击系统设置于低压磨料空气射流喷嘴下方的控制室前端，其包括与高压储气瓶出气管道相连的高压胶管，以及位于高压胶管末端的拉瓦尔喷管36，拉瓦尔喷管末端还设有粒子加速管29，拉瓦尔喷管与粒子加速管之间通过旋转接头连接，拉瓦尔喷管喷嘴出口处管道上设有真空泵34，真空泵出口管道上设有第一电磁阀35，拉瓦尔喷管与粒子加速管连接处设有粒子出料管，粒子出料管竖直设置且顶部与螺旋送料器推杆26的螺纹槽抵触，螺旋送料器推杆上部还设有粒子仓32，粒子仓由第二电磁阀33控制；所述空气压缩机、高压储气瓶、磨料罐、控制室、液压系统、伸缩臂、推进梁和粒子冲击系统均集成于车架19顶部，所述车架上还设有除渣系统，车架底部设有车轮。进一步的，所述拉瓦尔喷管与粒子加速管29联通，粒子加速管内设有多个水平的加速管道，加速管道为高硬度锰合金材料，长度为3m，确保钢珠粒子充分加速；钢珠粒子为硬质合金材料，旋转接头内设有两个相互啮合的齿轮，大齿轮38本体圆周边缘设有一圈圆孔39，圆孔一端与拉瓦尔喷管内部联通，另一端与粒子加速管内部的加速管道连接，小齿轮40由第一电机27驱动，通过啮合旋转替换不同管道与拉瓦尔喷管联通，所述螺旋送料器的推杆26由第二电机31驱动，所述拉瓦尔喷管通过钻臂25与车架连接，钻臂设有液压系统24，钻臂端部通过钻臂底座23与车架相连，所述拉瓦尔喷管端部还设有盖板30；钻臂25可俯仰角度为正60°到负30°，摆动角度为正45°到负45°，所述推进梁通过转轴和钻臂相连，所述推进梁可以水平和轴向360°回转，动作灵活，施工无死角。伸缩臂为三节伸缩结构，伸缩臂行程2.5m，作业宽度16m，高度11m，最大覆盖面积可达154m²。所述控制室下方也设有液压支架21，可升高或者降低控制室以便更好地观察施工面，所述车架后方两侧分别设有一个棱镜20，车架整体后方设有一个全站仪22。所述除渣系统包括位于粒子冲击系统底部的铲斗12，铲斗内设有星轮37，位于铲斗出口出的传送带13，传送带出口处设有振动筛网14，振动筛网底部设有磨料回收箱15，振动筛网末端设有磁性传送带18，磁性传送带末端设有运渣车，磁性传送带底部设有钢珠粒子回收箱17，钢珠粒子回收箱与磁性传送带之间设有刮板16，碎石、磨料和钢珠粒子通过铲斗及星轮输送到传送带上，通过震动筛网把磨料分离出来，落入磨料回收箱中完成磨料的回收利用；碎石通过磁性传送带输送到运渣车上运出，钢珠粒子吸附在磁性皮带传送带上，当钢珠粒子输送到磁性皮带传送带下方时，钢珠粒子回收箱上的刮板将其刮下，落入钢珠粒子回收箱中，完成钢珠粒子的回收利用。所述磨料罐包括料斗41，料斗底部设有两个并排设置的磨料桶44，所述料斗与磨料桶之间通过送料管道输送磨料，送料管道上设有震动下料器43和气缸49，两个磨料桶底部设有一个集料斗45，集料斗下料口处设有一个水平的螺旋送料器47，所述螺旋送料器也由第三电机46驱动，且螺旋送料器末端与来自高压储气瓶的气体管路汇合至磨料引射管道，所述料斗上设有第一视窗42，集料斗上设有第二视窗48，视窗用于观察料斗内物料量。

一种利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机的掘进方法，包括以下步骤：

S1.软件绘制切缝和粒子冲击破岩规划图，并借由移动存储设备导入电脑，设备就位，撑起车架；

S2.全站仪定位测量，通过激光导向装置和无刀具隧道掘进机左右两侧的传感棱镜准确测定设备坐标参数，将测量结果输入机载电脑，确定整机在隧道断面的相对位置；操作员向电脑录入测量坐标，电脑控制设备将按照预设方案自动校准和进行作业；

S3.检查管路和接口的气密性，确认无误后关闭所有阀门，打开高压储气瓶的进气球阀，开启空压机并设置空压机参数，压力8Mpa时，空压机停止工作，当压力低于8Mpa时，自动加压；高压气瓶的压力到达8Mpa时，开启磨料罐的进气球阀，调节球阀出口压力为2Mpa；

S4.开启磨料罐螺旋送料器的电机；打开料斗向右侧磨料桶通入磨料，同时开启右侧震动下料器和气缸；通过电机控制螺旋送料器送料速度，并通过集料斗的视窗观察磨料余量，当磨料桶磨料用尽后，开启料斗左侧阀门、左侧震动下料器和气缸，切换左侧磨料桶运行，实现双侧磨料桶循环运行保证磨料供应连续；

S5.电脑控制钻臂、伸缩臂、液压系统、转轴、推进梁配合，按照预设方案进行低压磨料空气射流切缝，在岩面上切出Dmm×Lmm的槽，卸载围岩局部应力，完成切缝工作后，依次关闭磨料罐及球阀；

S6.启动粒子仓的电磁阀，粒子进入到螺旋推杆中；启动粒子仓的电机，带动螺旋推杆旋转，将钢珠粒子旋入到粒子加速管道中；关闭粒子仓的电磁阀，启动真空泵的电磁阀及真空泵，把粒子加速管道抽成真空状态；

S7.电脑控制钻臂、伸缩臂、液压系统、转轴、推进梁配合，按照预设方案把粒子加速管道送到指定位置；观察压力表的示数，当达到8Mpa时，开启球阀，高压气体经过拉瓦尔喷管加速到超音速，并推动钢珠粒子进行加速；弹簧盖板打开，钢珠粒子射出破碎岩体；在粒子加速管道到达下一位置的间隙，进行粒子装填及抽真空的准备工作；启动转齿的电机，小齿轮转动带动大齿轮转动，实现粒子加速管的替换使用，降低粒子加速管道磨损；

S8.破碎后的岩块、磨料及钢珠粒子通过铲斗和星轮输送到传送带上，通过震动筛网把磨料分离出来，落入磨料回收箱中；碎石通过磁性传送带输送到运渣车上运出，钢珠粒子吸附在磁性皮带传送带上，当钢珠粒子输送到磁性皮带传送带下方时，钢珠粒子回收箱上的刮板将其刮下，落入钢珠粒子回收箱中，完成钢珠粒子的回收利用，重复步骤S1-S8，实现无刀具隧道掘进。

具体使用时，将预先绘制好的破岩规划图导入控制室7的电脑，整机就位后撑起车架19。利用全站仪22定位测量，通过激光导向装置和整机两侧传感棱镜20准确测定设备坐标参数，将测量结果输入电脑，电脑控制设备自动校准。打开空压机1并设置空压机参数，压力8Mpa时，空压机停止工作，当压力低于8Mpa时，自动加压。高压气瓶压力到达8Mpa时，开启第二球阀5，调节球阀出口压力为2Mpa，开启螺旋送料器47的第三电机并打开料斗41向右侧磨料桶44通入磨料，同时开启右侧震动下料器43和气缸49。通过电机控制螺旋送料装置送料速度，并通过集料斗45的视窗观察磨料余量，当料斗右侧磨料桶内磨料用尽后，开启料斗左侧阀门和左侧震动下料器43和气缸49，切换左侧磨料桶运行，实现双侧磨料桶循环运行保证磨料供应连续。控制室7控制钻臂25、液压系统24、转轴8、推进梁9按照预设方案进行低压磨料空气射流切缝，卸载围岩局部应力。完成切缝工作后，依次关闭磨料罐6、球阀5。启动粒子仓32的第二电磁阀33，钢珠粒子进入到螺杆26中，启动电机31带动螺杆旋转将钢珠粒子旋入到粒子加速管道29中，关闭电磁阀33。启动真空泵的电磁阀35及真空泵34，此时粒子加速管道29在第二电磁阀33、第一电磁阀35、第三电磁阀11及弹簧盖板30的作用下形成密闭空间，真空泵把粒子加速管道抽成真空状态。控制室7控制钻臂25、液压系统24、转轴8、推进梁9配合，按照预设方案把粒子加速管道29送到指定位置；观察压力表4的示数，当达到8Mpa时，开启第三电磁阀11，高压气体经过拉瓦尔喷管36加速到超音速，并推动钢珠粒子进行加速；弹簧盖板30打开，钢珠粒子射出破碎岩体。在粒子加速管道到达下一位置的间隙，进行粒子装填及抽真空的准备工作；启动转齿28的电机，小齿轮40转动带动大齿轮38转动，实现粒子加速管的替换使用，防止高温危险。破碎后的岩块、磨料及钢珠粒子通过铲斗12和星轮37输送到传送带13上，通过震动筛网14把磨料分离出来，落入磨料回收箱15中完成磨料的回收利用；碎石通过磁性传送带18输送到运渣车上运出，钢珠粒子吸附在磁性传送带18上，当钢珠粒子输送到磁性皮带传送带下方时，钢珠粒子回收箱上的刮板16将其刮下，落入钢珠粒子回收箱17中，完成钢珠粒子的回收利用。

Claims (8)

1.一种利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机，其特征在于：包括空气压缩机，与空气压缩机出口管路相连的高压储气瓶，高压储气瓶出口通过高压管路与磨料罐进气口相连通，磨料罐磨料出口通过磨料引射管道与低压磨料空气射流喷嘴相连通，所述低压磨料空气射流喷嘴固定于推进梁上，推进梁通过转轴与伸缩臂活动连接，所述伸缩臂由控制室控制伸缩摆动并由液压系统控制俯仰角度，还包括粒子冲击系统，所述粒子冲击系统设置于低压磨料空气射流喷嘴下方的控制室前端，包括与高压储气瓶出气管道相连的高压胶管，以及位于高压胶管末端的拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管末端还设有粒子加速管，拉瓦尔喷管与粒子加速管之间通过旋转接头连接，拉瓦尔喷管喷嘴出口处管道上设有真空泵，真空泵出口管道上设有第一电磁阀，拉瓦尔喷管与粒子加速管连接处设有粒子出料管，粒子出料管竖直设置且顶部与螺旋送料器推杆的螺纹槽连通，螺旋送料器推杆上部还设有粒子仓，粒子仓由第二电磁阀控制；所述空气压缩机、高压储气瓶、磨料罐、控制室、液压系统、伸缩臂、推进梁和粒子冲击系统均集成于车架顶部，所述车架上还设有除渣系统，车架底部设有车轮。

2.如权利要求1所述的利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机，其特征在于：所述拉瓦尔喷管与粒子加速管联通，粒子加速管内设有多个水平的管道，旋转接头内设有两个相互啮合的齿轮，大齿轮本体圆周边缘设有一圈圆孔，圆孔一端与拉瓦尔喷管内部联通，另一端与粒子加速管内部的管道连接，所述螺旋送料器的推杆由电机驱动，所述拉瓦尔喷管通过钻臂与车架连接，钻臂设有液压系统，钻臂端部通过钻臂底座与车架相连，所述拉瓦尔喷管端部还设有盖板。

3.如权利要求1所述的利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机，其特征在于：所述除渣系统包括位于粒子冲击系统底部的铲斗，铲斗内设有星轮，位于铲斗出口出的传送带，传送带出口处设有振动筛网，振动筛网底部设有磨料回收箱，振动筛网末端设有磁性传送带，磁性传送带末端设有运渣车，磁性传送带底部设有钢珠粒子回收箱，钢珠粒子回收箱与磁性传送带之间设有刮板。

4.如权利要求1所述的利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机，其特征在于：所述磨料罐包括料斗，料斗底部设有两个并排设置的磨料桶，所述料斗与磨料桶之间通过送料管道输送磨料，送料管道上设有震动下料器和气缸，两个磨料桶底部设有一个集料斗，集料斗下料口处设有一个水平的螺旋送料器，所述螺旋送料器也由电机驱动，且螺旋送料器末端与来自高压储气瓶的气体管路汇合至磨料引射管道。

5.如权利要求1所述的利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机，其特征在于：所述控制室下方也设有液压系统，所述车架后方两侧分别设有一个棱镜，车架整体后方设有一个全站仪。

6.如权利要求1所述的利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机，其特征在于：所述低压磨料空气射流喷嘴包括入口和出口，其喷嘴内壁依次设有收敛段和扩张段，喷嘴入口为圆形结构，出口为4mm×20mm的矩形结构。

7.如权利要求1所述的利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机，其特征在于：所述空气压缩机与高压储气瓶之间设有第一阀门，高压储气瓶与螺旋送料器出口管路之间的管路上设有压力表和第二阀门。

8.如权利要求1-7任一所述的利用粒子冲击和低压磨料空气射流协同破岩的无刀具隧道掘进机的掘进方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.软件绘制切缝和粒子冲击破岩规划图，并借由移动存储设备导入电脑，设备就位，撑起车架；

S2.全站仪定位测量，通过激光导向装置和无刀具隧道掘进机左右两侧的传感棱镜准确测定设备坐标参数，将测量结果输入机载电脑，确定整机在隧道断面的相对位置；操作员向电脑录入测量坐标，电脑控制设备将按照预设方案自动校准和进行作业；

S3.检查管路和接口的气密性，确认无误后关闭所有阀门，打开高压储气瓶的进气球阀，开启空压机并设置空压机参数，压力达到8Mpa时，空压机停止工作，当压力低于8Mpa时，自动加压；高压气瓶的压力到达8Mpa时，开启磨料罐的进气球阀，调节球阀出口压力为2Mpa；

S4.开启磨料罐螺旋送料器的电机；打开料斗向右侧磨料桶通入磨料，同时开启右侧震动下料器和气缸；通过电机控制螺旋送料器送料速度，并通过集料斗的视窗观察磨料余量，当磨料桶磨料用尽后，开启料斗左侧阀门、左侧震动下料器和气缸，切换左侧磨料桶运行，实现双侧磨料桶循环运行保证磨料供应连续；

S5.电脑控制钻臂、伸缩臂、液压系统、转轴、推进梁配合，按照预设方案进行低压磨料空气射流切缝，在岩面上切出Dmm×Lmm的槽，完成切缝工作后，依次关闭磨料罐及球阀；

S6.启动粒子仓的电磁阀，粒子进入到螺旋推杆中；启动粒子仓的电机，带动螺旋推杆旋转，将钢珠粒子旋入到粒子加速管道中；关闭粒子仓的电磁阀，启动真空泵的电磁阀及真空泵，把粒子加速管道抽成真空状态；

S7.电脑控制钻臂、伸缩臂、液压系统、转轴、推进梁配合，按照预设方案把粒子加速管道送到指定位置；观察压力表的示数，当达到8Mpa时，开启球阀，高压气体经过拉瓦尔喷管加速到超音速，并推动钢珠粒子进行加速；弹簧盖板打开，钢珠粒子射出破碎岩体；在粒子加速管道到达下一位置的间隙，进行粒子装填及抽真空的准备工作；启动转齿的电机，小齿轮转动带动大齿轮转动，实现粒子加速管的替换使用；

S8.破碎后的岩块、磨料及钢珠粒子通过铲斗和星轮输送到传送带上，通过震动筛网把磨料分离出来，落入磨料回收箱中；碎石通过磁性传送带输送到运渣车上运出，钢珠粒子吸附在磁性皮带传送带上，当钢珠粒子输送到磁性皮带传送带下方时，钢珠粒子回收箱上的刮板将其刮下，落入钢珠粒子回收箱中，完成钢珠粒子的回收利用，重复步骤S1-S8，实现无刀具隧道掘进。