CN117846623A - 掘进机机载涌水、污水处理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种掘进机机载涌水、污水处理系统及其方法，该系统包括：设置于掘进机上的水渣分离设备；输渣设备，水渣分离设备的出渣口与输渣设备相连；污水罐，水渣分离设备的出水口与污水罐的进口相连，污水罐的出口与排污管路相连；挡水板，挡水板设置于掘进机主机后方的管片上，以在挡水板的前方形成挡水堤坝；分别与掘进机的开挖仓、前盾、中盾、尾盾和/或挡水板的前方相连的多条抽水管路，多条抽水管路均分别与水渣分离设备的进口和污水罐的进口相连，且多条抽水管路上均分别设置有抽水泵和用于控制对应抽水管路通断的通断阀。本发明解决了隧道掘进过程中污水、泥渣积蓄的技术问题，保证掘进过程中施工的安全性及掘进效率。

Description

掘进机机载涌水、污水处理系统及其方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种掘进机机载涌水、污水处理系统及其方法。

背景技术

目前掘进机在隧道施工过程中，隧道内由于掌子面以及开挖隧道面涌水、皮带及运输渣车运渣过程中漏水、盾构施工区域经常清洗等原因，会导致盾构隧道内涌水或者污水积蓄较多，更有甚者，自尾盾区域泛滥至后配套及隧道内其他区域，会造成物料运输车辆难以通行、铺轨难以完成、管片吊运及拼装低效且无法保证质量等情况，而且影响人员正常通行，管片小车及拖车上轮对等设备维护操作也难以完成。现阶段的处理方式为，仅在尾盾区域采用污水泵将污水泵送至拖车上的污水罐中，污水经初步沉淀后，分离出的水被抽送回地面，而沉淀物通过皮带机或者物料运输车送出洞外。

上述污水处理方式需要大量人员以及皮带机、物料运输车等设备的配合，效率低，无法根本解决隧道掘进过程中污水、泥渣积蓄的问题，严重影响掘进过程的施工安全及效率。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种掘进机机载涌水、污水处理系统及其方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掘进机机载涌水、污水处理系统及其方法，可将泥水及泥渣中的水与渣土进行分离，将所有污水在盾构机段进行分离和输送出洞外，避免洞内污水、泥水积存情况的发生，有效改变掘进机在施工过程中泥浆、污水对施工状况的影响，保证掘进施工过程的安全性，提高施工效率。

本发明的目的可采用下列方案来实现：

本发明提供了一种掘进机机载涌水、污水处理系统，所述掘进机机载涌水、污水处理系统包括：

用于对泥水中的水和渣土进行分离的水渣分离设备，所述水渣分离设备设置于掘进机上；

输渣设备，所述水渣分离设备的出渣口与所述输渣设备相连；

污水罐，所述水渣分离设备的出水口与所述污水罐的进口相连，所述污水罐的出口与排污管路相连；

挡水板，所述挡水板设置于掘进机主机后方的管片上，以在所述挡水板的前方形成挡水堤坝；

分别与所述掘进机的开挖仓、前盾、中盾、尾盾和/或所述挡水板的前方相连的多条抽水管路，多条所述抽水管路均分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，且多条所述抽水管路上均分别设置有抽水泵和用于控制对应所述抽水管路通断的通断阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述水渣分离设备的进口处或与所述水渣分离设备的进口直接相连的管路上设置有第一通断阀；

和/或，所述污水罐的进口处或与所述污水罐的进口直接相连的管路上设置有第二通断阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述排污管路包括主排污管路和辅排污管路，所述主排污管路与所述污水罐的出口相连，所述主排污管路与所述辅排污管路之间通过第一连接管路相连，所述第一连接管路上设置有第三通断阀和由所述主排污管路至所述辅排污管路单向导通的第一单向阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述主排污管路上且位于所述主排污管路与所述第一连接管路相连位置的上游和下游分别设置有第一污水泵和第四通断阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述辅排污管路上且位于所述辅排污管路与所述第一连接管路相连位置的下游连接有直排管路，所述直排管路延伸至隧道外，所述直排管路上设置有由所述直排管路至所述隧道外单向导通的第二单向阀和第二污水泵。

在本发明的一较佳实施方式中，位于所述开挖仓与所述前盾之间的隔板上至少设置有第一抽水口和第二抽水口，所述第一抽水口通过第一过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第一过流管路上设置有第五通断阀和第一抽水泵；

所述第二抽水口通过第二过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第二过流管路上设置有第六通断阀和第二抽水泵。

在本发明的一较佳实施方式中，所述前盾和/或所述中盾处设置有第三过流管路，所述第三过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第三过流管路上设置有第三抽水泵。

在本发明的一较佳实施方式中，所述尾盾处设置有第四过流管路，所述第四过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第四过流管路上设置有第四抽水泵。

在本发明的一较佳实施方式中，所述尾盾与所述管片相接区域设置有第五过流管路，所述第五过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第五过流管路上设置有第五抽水泵和第七通断阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第五过流管路与所述辅排污管路之间通过第二连接管路相连，所述第二连接管路上设置有第八通断阀和由所述第五过流管路至所述辅排污管路方向导通的第三单向阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述堤坝内设置有第六过流管路，所述第六过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第六过流管路上设置有第三污水泵和第九通断阀。

在本发明的一较佳实施方式中，位于所述第三污水泵与所述第九通断阀之间的所述第六过流管路与第三连接管路的一端相连，所述第三连接管路的另一端与所述第二连接管路相连，所述第三连接管路上设置有第十通断阀和由所述第六过流管路至所述第二连接管路单向导通的第四单向阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述输渣设备的下方设置渣水收集槽，所述渣水收集槽通过第七过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第七过流管路上设置有第一渣水泵。

在本发明的一较佳实施方式中，所述污水罐的出口通过第八过流管路与所述渣水收集槽相连，所述第八过流管路上设置有第二渣水泵。

在本发明的一较佳实施方式中，所述尾盾处设置有第九过流管路，所述第九过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第九过流管路上设置有缓冲罐，所述第九过流管路上且位于所述缓冲罐的上游设置有第四污水泵。

本发明提供了一种掘进机机载涌水、污水处理方法，所述方法采用上述的掘进机机载涌水、污水处理系统，所述方法包括如下步骤：

若所述掘进机中的污水和/或涌水的水量低于水渣分离设备的水处理量，则将所述掘进机的开挖仓、前盾、中盾、尾盾和/或挡水板的前方的污水和/或涌水输送至所述水渣分离设备中进行水渣分离处理；

若所述掘进机中的污水和/或涌水的水量高于水渣分离设备的水处理量，则将所述掘进机的开挖仓、前盾、中盾、尾盾和/或挡水板的前方的至少部分污水和/或涌水输送至所述水渣分离设备中进行水渣分离处理；至少另一部分所述污水和/或涌水输送至污水罐中进行存储和外排处理。

在本发明的一较佳实施方式中，输送至所述污水罐内的泥水和/或涌水经过沉淀后由主排污管路和/或辅排污管路排出隧道外。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述开挖仓内出现涌水时，通过第一过流管路和/或第二过流管路将所述开挖仓内的涌水泵入所述水渣分离设备和/或所述污水罐中。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述尾盾中存在污水时，通过第四过流管路将所述尾盾中的污水泵入所述水渣分离设备，所述水渣分离设备分离后的水输送至所述污水罐中，所述水渣分离设备分离后的渣土输送至输渣设备或物料输送车上输送至隧道外。

在本发明的一较佳实施方式中，当所述前盾、中盾、尾盾和/或所述挡水板的前方的污水和/或涌水的水量大于预设水量阈值，且所述污水和/或涌水中的渣土量小于预设第一渣土阈值时，所述污水和/或涌水直接通过主排污管路和/或辅排污管路排出隧道外；

当所述前盾、中盾、尾盾和/或所述挡水板的前方的污水和/或涌水的水量大于预设水量阈值，且所述污水和/或涌水中的渣土量大于预设第一渣土阈值时，所述污水和/或涌水输送至所述水渣分离设备，所述水渣分离设备分离后的水输送至所述污水罐中，所述水渣分离设备分离后的渣土输送至输渣设备或物料输送车上输送至隧道外。

在本发明的一较佳实施方式中，当所述前盾、中盾、尾盾和/或所述挡水板的前方的污水和/或涌水的渣土量大于预设第二渣土阈值时，所述污水和/或涌水依次输送至缓冲罐和所述水渣分离设备，所述水渣分离设备分离后的水输送至所述污水罐中，所述水渣分离设备分离后的渣土输送至输渣设备或物料输送车上输送至隧道外。

由上所述，本发明的掘进机机载涌水、污水处理系统及其方法的特点及优点是：在掘进机上设置有水渣分离设备、输渣设备和污水罐，水渣分离设备的出渣口与输渣设备相连，水渣分离设备的出水口与污水罐的进口相连，污水罐的出口与排污管路相连，且掘进机主机后方的管片上设置有挡水板，以在挡水板的前方形成挡水堤坝，在掘进机的开挖仓、前盾、中盾、尾盾和/或挡水板的前方设置有多条抽水管路，多条抽水管路均分别与水渣分离设备的进口和污水罐的进口相连，且多条抽水管路上均分别设置有抽水泵和用于控制对应抽水管路通断的通断阀，在实际掘进过程中，根据积存污水和/或涌水的位置以及水量选择导通对应的抽水管路，并通过水渣分离设备将污水和/或涌水中的水与渣土进行分离或直接输送至污水罐中，从而可将所有污水在盾构机段进行分离和输送至隧道外，而污水中被分离的渣土则通过输渣设备输送至隧道外，达到避免洞内污水、泥水积存情况的发生的目的，有效改变掘进机在施工过程中泥浆、污水对施工状况的影响，保证掘进施工过程的安全性，提高施工效率。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

其中：

图1：为本发明掘进机机载涌水、污水处理系统的结构示意图。

图2：为本发明掘进机机载涌水、污水处理系统中输渣设备和渣水收集槽的结构示意图。

本发明中的附图标号为：

1、水渣分离设备； 2、污水罐；

3、第一通断阀； 4、第二通断阀；

5、主排污管路； 6、辅排污管路；

7、第一连接管路； 8、第一污水泵；

9、第四通断阀； 10、第七过流管路；

11、第一渣水泵； 12、第三通断阀；

13、第一单向阀； 14、直排管路；

15、第二单向阀； 16、第二污水泵；

17、挡水板； 18、隔板；

19、第一过流管路； 20、第二过流管路；

21、第三过流管路； 22、第四过流管路；

23、第五过流管路； 24、第九过流管路；

25、第六过流管路； 26、第五通断阀；

27、第六通断阀； 28、第一抽水泵；

29、第二抽水泵； 30、第三抽水泵；

31、第四抽水泵； 32、第五抽水泵；

33、第七通断阀； 34、缓冲罐；

35、第四污水泵； 36、第八通断阀；

37、第三单向阀； 38、第三污水泵；

39、第九通断阀； 40、第三连接管路；

41、第四单向阀； 42、第十通断阀；

43、第二渣水泵； 44、输渣设备；

45、渣水收集槽； 46、第二连接管路；

47、第八过流管路； 100、开挖仓；

200、前盾； 300、中盾；

400、尾盾； 500、管片。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

本发明中所述的“上”、“下”“顶”、“底”等具有指示方向性的词语，均以图1中的“上”、“下”“顶”、“底”等方向为准，在此一并说明。

实施方式一

如图1所示，本发明提供了一种掘进机机载涌水、污水处理系统，该掘进机机载涌水、污水处理系统包括：用于对泥水中的水和渣土进行分离的水渣分离设备1，水渣分离设备1设置于掘进机上；输渣设备44，水渣分离设备1的出渣口与输渣设备44相连；污水罐2，水渣分离设备1的出水口与污水罐2的进口相连，污水罐2的出口与排污管路相连；挡水板17，挡水板17设置于掘进机主机后方的管片500上，以在挡水板17的前方形成挡水堤坝；分别与掘进机的开挖仓100、前盾200、中盾300、尾盾400和/或挡水板17的前方相连的多条抽水管路，多条抽水管路均分别与水渣分离设备1的进口和污水罐2的进口相连，且多条抽水管路上均分别设置有抽水泵和用于控制对应抽水管路通断的通断阀。

在本发明中，水渣分离设备1可为但不限于泥水分离筛、泥水分离旋流器和泥浆压滤机中的一种或多种组合，当然，也可采用现有其他可以泥水中的水与渣土进行分离的设备，能够实现水渣分离即可。另外，本发明中，输渣设备44可为但不限于皮带输送机，也可采用其他输送渣土的传送设备。

本发明中，在掘进机上设置有水渣分离设备1、输渣设备44和污水罐2，水渣分离设备1的出渣口与输渣设备44相连，水渣分离设备1的出水口与污水罐2的进口相连，污水罐2的出口与排污管路相连，且掘进机主机后方的管片500上设置有挡水板17，以在挡水板17的前方形成挡水堤坝，在掘进机的开挖仓100、前盾200、中盾300、尾盾400和/或挡水板17的前方设置有多条抽水管路，多条抽水管路均分别与水渣分离设备1的进口和污水罐2的进口相连，且多条抽水管路上均分别设置有抽水泵和用于控制对应抽水管路通断的通断阀，在实际掘进过程中，根据积存污水和/或涌水的位置以及水量选择导通对应的抽水管路，并通过水渣分离设备1将污水和/或涌水中的水与渣土进行分离或直接输送至污水罐2中，从而可将所有污水在盾构机段进行分离和输送至隧道外，而污水中被分离的渣土则通过输渣设备44输送至隧道外，达到避免洞内污水、泥水积存情况的发生的目的，有效改变掘进机在施工过程中泥浆、污水对施工状况的影响，保证掘进施工过程的安全性，提高施工效率。

在本发明中，通过挡水板17的设置，在存在大量涌水的情况下，所形成的挡水堤坝可将大量涌水阻挡于堤坝前方，再进行外排，避免涌水流至掘进机的后配套设备形成滞排的情况。

在本发明的一个可选实施中，如图1所示，水渣分离设备1的进口处或与水渣分离设备1的进口直接相连的管路上设置有第一通断阀3；和/或，污水罐2的进口处或与污水罐2的进口直接相连的管路上设置有第二通断阀4。在日常出渣过程中，需要对污水和涌水进行处理，因此，第一通断阀3保持常开状态，若需要处理的污水和/或涌水量超过水渣分离设备1的处理能力，则导通第二通断阀4，可将部分污水和/或涌水直接输送至污水罐2中进行分离和外排。

在本发明的一个可选实施中，如图1所示，排污管路包括主排污管路5和辅排污管路6，主排污管路5与污水罐2的出口相连，主排污管路5与辅排污管路6之间通过第一连接管路7相连，第一连接管路7上设置有第三通断阀12和由主排污管路5至辅排污管路6单向导通的第一单向阀13。正常情况下，可仅通过主排污管路5进行排水，当需要外排的水量超过主排污管路5的排水能力后，可通过导通第三通断阀12使主排污管路5和辅排污管路6同时排水，从而避免隧道内污水和/或涌水的积存。

在本发明的一个可选实施中，如图1所示，主排污管路5上且位于主排污管路5与第一连接管路7相连位置的上游设置有第一污水泵8，主排污管路5上且位于主排污管路5与第一连接管路7相连位置的下游设置有第四通断阀9。通过第一污水泵8为污水和/或涌水通过主排污管路5、辅排污管路6提供泵送动力，通过第四通断阀9可控制第一连接管路7的通断状态。

进一步的，主排污管路5和辅排污管路6上分别设置有水管收放装置，以便对主排污管路5和辅排污管路6进行收放。

在本发明的一个可选实施中，如图1所示，辅排污管路6上且位于辅排污管路6与第一连接管路7相连位置的下游连接有直排管路14，直排管路14延伸至隧道外，直排管路14上设置有由直排管路14至隧道外单向导通的第二单向阀15和第二污水泵16。如果隧道内部分位置出现污水积存或涌水，可通过直排管路14直接排出至隧道外。

在本发明的一个可选实施中，如图1所示，位于开挖仓100与前盾200之间的隔板18上至少设置有第一抽水口和第二抽水口，第一抽水口通过第一过流管路19分别与水渣分离设备1的进口和污水罐2的进口相连，第一过流管路19上设置有第五通断阀26和第一抽水泵28；第二抽水口通过第二过流管路20分别与水渣分离设备1的进口和污水罐2的进口相连，第二过流管路20上设置有第六通断阀27和第二抽水泵29。在遇到涌水时，可根据水量选择性地导通第一过流管路19和/或第二过流管路20，将开挖仓100内的涌水泵送至水渣分离设备1，并在水渣分离设备1中将水与渣土进行分离后分别进行外排。

在本发明的一个可选实施中，如图1所示，前盾200和/或中盾300处设置有第三过流管路21，第三过流管路21分别与水渣分离设备1的进口和污水罐2的进口相连，第三过流管路21上设置有第三抽水泵30。在前盾200和/或中盾300处存在污水的情况下，可导通第三过流管路21，将前盾200和/或中盾300中的污水泵送至水渣分离设备1，并在水渣分离设备1中将水与渣土进行分离后分别进行外排。

在本发明的一个可选实施中，如图1所示，尾盾400处设置有第四过流管路22，第四过流管路22分别与水渣分离设备1的进口和污水罐2的进口相连，第四过流管路22上设置有第四抽水泵31。其中，第四抽水泵31可为但不限于气动隔膜泵。通过气动隔膜泵可抽送尾盾400内积存的较稀的污水(泥水)，并将稀污水泵送至水渣分离设备1中，将水与渣土进行分离后，分离水输送至污水罐2中；分离出的渣土通过输渣设备44或物料输送车上输送至隧道外。

在本发明的一个可选实施中，如图1所示，尾盾400与管片500相接区域设置有第五过流管路23，第五过流管路23分别与水渣分离设备1的进口和污水罐2的进口相连，第五过流管路23上设置有第五抽水泵32和第七通断阀33。尾盾400与管片500相接区域若存在污水，可导通第五过流管路23，将尾盾400与管片500相接区域的污水泵送至水渣分离设备1，并在水渣分离设备1中将水与渣土进行分离后分别进行外排。

进一步的，如图1所示，第五过流管路23与辅排污管路6之间通过第二连接管路46相连，第二连接管路46上设置有第八通断阀36和由第五过流管路23至辅排污管路6方向导通的第三单向阀37。尾盾400与管片500相接区域若存在污水，还可导通第二连接管路46，直接将污水由辅排污管路6进行收取外排。

在本发明的一个可选实施中，如图1所示，堤坝内设置有第六过流管路25，第六过流管路25分别与水渣分离设备1的进口和污水罐2的进口相连，第六过流管路25上设置有第三污水泵38和第九通断阀39；位于第三污水泵38与第九通断阀39之间的第六过流管路25与第三连接管路40的一端相连，第三连接管路40的另一端与第二连接管路46相连，第三连接管路40上设置有第十通断阀42和由第六过流管路25至第二连接管路46单向导通的第四单向阀41。若挡水板17前方污水和/涌水的水量较大，且水质较好时，可根据实际水量，导通第三过流管路21、第四过流管路22、第五过流管路23和第六过流管路25中的一条或多条，并通过污水罐2直接泵送至主排污管路5和/或辅排污管路6排出至隧道外；若挡水板17前方污水和/涌水的水量较大，且水质较差时，可根据实际水量，导通第三过流管路21、第四过流管路22、第五过流管路23和第六过流管路25中的一条或多条，并泵送至水渣分离设备1，并在水渣分离设备1中将水与渣土进行分离，分离后的水通过主排污管路5和/或辅排污管路6排出至隧道外，分离后的渣土通过输渣设备44或物料输送车上输送至隧道外。

在本发明的一个可选实施中，如图1、图2所示，输渣设备44的下方设置渣水收集槽45，渣水收集槽45通过第七过流管路10分别与水渣分离设备1的进口和污水罐2的进口相连，第七过流管路10上设置有第一渣水泵11；污水罐2的出口通过第八过流管路47与渣水收集槽45相连，第八过流管路47上设置有第二渣水泵43。通过渣水收集槽45可收集输渣设备44在出渣过程中溢出的水，进一步对渣土中的水进行分离，收集的水可输送至污水罐2后，再通过主排污管路5和/或辅排污管路6排出至隧道外，而分离后的渣土输送至隧道外。具体的，渣水收集槽45可设置但不限于输渣设备44的连接位置(如两皮带输送机之间的搭接位置)、输渣设备44的倾斜位置(如皮带输送机尾段倾斜位置)和/或输渣设备44的水平位置(如皮带输送机的水平输送段)，从而对容易溢出的水流进行收集。通过上述渣水收集槽45的设置，可将需要运输的渣土中的水进一步分离出来，减少需要运输的渣土中的含水量，减少输渣设备44所需的运输功率，有助于延长输渣设备44的使用寿命，提高输渣设备44的运输效率。

在本发明的一个可选实施中，如图1所示，尾盾400处设置有第九过流管路24，第九过流管路24分别与水渣分离设备1的进口和污水罐2的进口相连，第九过流管路24上设置有缓冲罐34，第九过流管路24上且位于缓冲罐34的上游设置有第四污水泵35。

在本发明中，多条抽水管路可分别为但不限于第一过流管路19、第二过流管路20、第三过流管路21、第四过流管路22、第五过流管路23、第六过流管路25和第九过流管路24。多条抽水管路上分别设置的抽水泵可为但不限于第一抽水泵28、第二抽水泵29、第三抽水泵30、第四抽水泵31、第五抽水泵32、第三污水泵38和第四污水泵35。多条抽水管路上分别设置的通断阀可为但不限于第五通断阀26、第六通断阀27、第七通断阀33和第九通断阀39。

本发明的掘进机机载涌水、污水处理系统用的特点及优点是：

该掘进机机载涌水、污水处理系统，可将掘进机中积存的污水和/或用水进行水与渣土的分离，水通过污水管路排出至隧道外，分离出的渣石则通过皮带输送机或物料输送车上输送至隧道外，将所有污水在盾构段分离和输送置隧道外，使隧道内不再有污水或者涌水，改变掘进机在施工过程中泥浆积存严重的施工状况，保证掘进过程的施工安全，有效提高掘进施工效率。

实施方式二

如图1所示，本发明提供了一种掘进机机载涌水、污水处理方法，该掘进机机载涌水、污水处理方法采用上述的掘进机机载涌水、污水处理系统，该掘进机机载涌水、污水处理方法包括如下步骤：若掘进机中的污水和/或涌水的水量低于水渣分离设备1的水处理量，则将掘进机的开挖仓100、前盾200、中盾300、尾盾400和/或挡水板17的前方的污水和/或涌水输送至水渣分离设备1中进行水渣分离处理；若掘进机中的污水和/或涌水的水量高于水渣分离设备1的水处理量，则将掘进机的开挖仓100、前盾200、中盾300、尾盾400和/或挡水板17的前方的至少部分污水和/或涌水输送至水渣分离设备1中进行水渣分离处理；至少另一部分污水和/或涌水输送至污水罐2中进行存储和外排处理。

在日常处理少量污水和/或涌水时，第一通断阀3保持常开状态，从而将少量的污水和/或涌水泵送至水渣分离设备1中进行水渣分离处理；若污水和/或涌水的量超过水渣分离设备1所具有的水处理量，则导通第二通断阀4，将至少部分污水和/或涌水输送至污水罐2中，污水罐2中的污水和/或涌水经过沉淀或者简单分离后通过第一污水泵8泵送至主排污管路5和/或辅排污管路6中进而排出至隧道外。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，输送至污水罐2内的泥水和/或涌水可经过沉淀后由主排污管路5和/或辅排污管路6排出隧道外。在日常处理少量污水和/或涌水时，仅通过导通主排污管路5进行外排即可，若出现大量污水和/或涌水时，可同时导通主排污管路5和辅排污管路6进行外排处理。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，在开挖仓100内出现大量涌水时，通过第一过流管路19和/或第二过流管路20将开挖仓内的涌水泵入水渣分离设备1和/或污水罐2中，进行外排。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，当尾盾400中存在污水(较稀的泥水)时，通过第四过流管路22将尾盾400中的污水泵入水渣分离设备1，水渣分离设备1分离后的水输送至污水罐2中，水渣分离设备1分离后的渣土输送至输渣设备44或物料输送车上输送至隧道外。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，当前盾200、中盾300、尾盾400和/或挡水板17的前方的污水和/或涌水的水量大于预设水量阈值，且污水和/或涌水中的渣土量小于预设第一渣土阈值时，污水和/或涌水直接通过主排污管路5和/或辅排污管路6排出隧道外；当前盾200、中盾300、尾盾400和/或挡水板17的前方的污水和/或涌水的水量大于预设水量阈值，且污水和/或涌水中的渣土量大于预设第一渣土阈值时，污水和/或涌水输送至水渣分离设备1，水渣分离设备1分离后的水输送至污水罐2中，水渣分离设备1分离后的渣土输送至输渣设备44或物料输送车上输送至隧道外。其中，水量阈值可根据水渣分离设备1和污水罐2的水处理量进行设定，超过该预设水量阈值时，水渣分离设备1和污水罐2无法完成对污水和/或涌水的及时处理，该种情况下，由于污水和/或涌水的水质较好(即：污水和/或涌水中的渣土量小于预设第一渣土阈值)，不会堵塞排污管路，则可直接通过主排污管路5和/或辅排污管路6排出隧道外。其中，第一渣土阈值可根据排污管路的内径设定，保证污水和/或涌水中的渣土不会对排污管路造成堵塞即可。若污水和/或涌水中的渣土量大于预设第一渣土阈值，即使污水和/或涌水的水量大于预设水量阈值，也需要先通过水渣分离设备1进行水渣分离后，再通过主排污管路5和/或辅排污管路6排出隧道外。

本发明中，如图1所示，当前盾200、中盾300、尾盾400和/或挡水板17的前方的污水和/或涌水的渣土量大于预设第二渣土阈值时，污水和/或涌水依次输送至缓冲罐34和水渣分离设备1，水渣分离设备1分离后的水输送至污水罐2中，水渣分离设备1分离后的渣土输送至输渣设备44或物料输送车上输送至隧道外。其中，第二渣土阈值可根据水渣分离设备1的处理能力设定，当污水和/或涌水中渣土含量较大、泥浆较浓稠，超出了水渣分离设备1的水渣分离能力，则需要先将污水和/或涌水泵送至缓冲罐34中进行沉淀处理，再将缓冲罐34上部的渣土较少的污水和/或涌水泵送至水渣分离设备1，水渣分离设备1分离后的水输送至污水罐2中，水渣分离设备1分离后的渣土输送至输渣设备44或物料输送车上输送至隧道外。

本发明的掘进机机载涌水、污水处理方法，可将隧道内各位置上的污水和/或涌水进行处理，以将其中的渣土和水进行分离，避免隧道内的污水和/或涌水不会在隧道内积存以及自由流动，分离后的水通过排污管路输送至隧道外，并将分离后渣土通过输渣设备44或物料输送车上输送至隧道外，能够保证物料运输车辆顺畅通行、人员通行及设备铺轨、日常维护等操作顺利完成。

本发明的掘进机机载涌水、污水处理方法具有与上述掘进机机载涌水、污水处理系统相同的特点和优点，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (21)

1.一种掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述掘进机机载涌水、污水处理系统包括：

用于对泥水中的水和渣土进行分离的水渣分离设备，所述水渣分离设备设置于掘进机上；

输渣设备，所述水渣分离设备的出渣口与所述输渣设备相连；

污水罐，所述水渣分离设备的出水口与所述污水罐的进口相连，所述污水罐的出口与排污管路相连；

挡水板，所述挡水板设置于掘进机主机后方的管片上，以在所述挡水板的前方形成挡水堤坝；

分别与所述掘进机的开挖仓、前盾、中盾、尾盾和/或所述挡水板的前方相连的多条抽水管路，多条所述抽水管路均分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，且多条所述抽水管路上均分别设置有抽水泵和用于控制对应所述抽水管路通断的通断阀。

2.如权利要求1所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述水渣分离设备的进口处或与所述水渣分离设备的进口直接相连的管路上设置有第一通断阀；

和/或，所述污水罐的进口处或与所述污水罐的进口直接相连的管路上设置有第二通断阀。

3.如权利要求1或2所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述排污管路包括主排污管路和辅排污管路，所述主排污管路与所述污水罐的出口相连，所述主排污管路与所述辅排污管路之间通过第一连接管路相连，所述第一连接管路上设置有第三通断阀和由所述主排污管路至所述辅排污管路单向导通的第一单向阀。

4.如权利要求3所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述主排污管路上且位于所述主排污管路与所述第一连接管路相连位置的上游和下游分别设置有第一污水泵和第四通断阀。

5.如权利要求3所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述辅排污管路上且位于所述辅排污管路与所述第一连接管路相连位置的下游连接有直排管路，所述直排管路延伸至隧道外，所述直排管路上设置有由所述直排管路至所述隧道外单向导通的第二单向阀和第二污水泵。

6.如权利要求1所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，位于所述开挖仓与所述前盾之间的隔板上至少设置有第一抽水口和第二抽水口，所述第一抽水口通过第一过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第一过流管路上设置有第五通断阀和第一抽水泵；

所述第二抽水口通过第二过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第二过流管路上设置有第六通断阀和第二抽水泵。

7.如权利要求1所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述前盾和/或所述中盾处设置有第三过流管路，所述第三过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第三过流管路上设置有第三抽水泵。

8.如权利要求1所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述尾盾处设置有第四过流管路，所述第四过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第四过流管路上设置有第四抽水泵。

9.如权利要求3所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述尾盾与所述管片相接区域设置有第五过流管路，所述第五过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第五过流管路上设置有第五抽水泵和第七通断阀。

10.如权利要求9所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述第五过流管路与所述辅排污管路之间通过第二连接管路相连，所述第二连接管路上设置有第八通断阀和由所述第五过流管路至所述辅排污管路方向导通的第三单向阀。

11.如权利要求10所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述堤坝内设置有第六过流管路，所述第六过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第六过流管路上设置有第三污水泵和第九通断阀。

12.如权利要求11所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，位于所述第三污水泵与所述第九通断阀之间的所述第六过流管路与第三连接管路的一端相连，所述第三连接管路的另一端与所述第二连接管路相连，所述第三连接管路上设置有第十通断阀和由所述第六过流管路至所述第二连接管路单向导通的第四单向阀。

13.如权利要求1所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述输渣设备的下方设置渣水收集槽，所述渣水收集槽通过第七过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第七过流管路上设置有第一渣水泵。

14.如权利要求13所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述污水罐的出口通过第八过流管路与所述渣水收集槽相连，所述第八过流管路上设置有第二渣水泵。

15.如权利要求1所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，其特征在于，所述尾盾处设置有第九过流管路，所述第九过流管路分别与所述水渣分离设备的进口和所述污水罐的进口相连，所述第九过流管路上设置有缓冲罐，所述第九过流管路上且位于所述缓冲罐的上游设置有第四污水泵。

16.一种掘进机机载涌水、污水处理方法，其特征在于，所述掘进机机载涌水、污水处理方法采用上述权利要求1至15中任一项所述的掘进机机载涌水、污水处理系统，所述方法包括如下步骤：

若所述掘进机中的污水和/或涌水的水量低于水渣分离设备的水处理量，则将所述掘进机的开挖仓、前盾、中盾、尾盾和/或挡水板的前方的污水和/或涌水输送至所述水渣分离设备中进行水渣分离处理；

若所述掘进机中的污水和/或涌水的水量高于水渣分离设备的水处理量，则将所述掘进机的开挖仓、前盾、中盾、尾盾和/或挡水板的前方的至少部分污水和/或涌水输送至所述水渣分离设备中进行水渣分离处理；至少另一部分所述污水和/或涌水输送至污水罐中进行存储和外排处理。

17.如权利要求16所述的掘进机机载涌水、污水处理方法，其特征在于，输送至所述污水罐内的泥水和/或涌水经过沉淀后由主排污管路和/或辅排污管路排出隧道外。

18.如权利要求16所述的掘进机机载涌水、污水处理方法，其特征在于，在所述开挖仓内出现涌水时，通过第一过流管路和/或第二过流管路将所述开挖仓内的涌水泵入所述水渣分离设备和/或所述污水罐中。

19.如权利要求16所述的掘进机机载涌水、污水处理方法，其特征在于，在所述尾盾中存在污水时，通过第四过流管路将所述尾盾中的污水泵入所述水渣分离设备，所述水渣分离设备分离后的水输送至所述污水罐中，所述水渣分离设备分离后的渣土输送至输渣设备或物料输送车上输送至隧道外。

20.如权利要求16所述的掘进机机载涌水、污水处理方法，其特征在于，当所述前盾、中盾、尾盾和/或所述挡水板的前方的污水和/或涌水的水量大于预设水量阈值，且所述污水和/或涌水中的渣土量小于预设第一渣土阈值时，所述污水和/或涌水直接通过主排污管路和/或辅排污管路排出隧道外；

当所述前盾、中盾、尾盾和/或所述挡水板的前方的污水和/或涌水的水量大于预设水量阈值，且所述污水和/或涌水中的渣土量大于预设第一渣土阈值时，所述污水和/或涌水输送至所述水渣分离设备，所述水渣分离设备分离后的水输送至所述污水罐中，所述水渣分离设备分离后的渣土输送至输渣设备或物料输送车上输送至隧道外。

21.如权利要求16所述的掘进机机载涌水、污水处理方法，其特征在于，当所述前盾、中盾、尾盾和/或所述挡水板的前方的污水和/或涌水的渣土量大于预设第二渣土阈值时，所述污水和/或涌水依次输送至缓冲罐和所述水渣分离设备，所述水渣分离设备分离后的水输送至所述污水罐中，所述水渣分离设备分离后的渣土输送至输渣设备或物料输送车上输送至隧道外。