CN209875157U - 具备pdc钻头辅助破岩的tbm刀盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具备PDC钻头辅助破岩的TBM刀盘，由刀盘、布置在刀盘工作面上的多个盘形滚刀、均布在刀盘工作面边缘上的四个铲斗组成；盘形滚刀运行轨迹线为环形；刀盘工作面上设置有多个PDC钻头，PDC钻头分别沿盘形滚刀的运行轨迹线布置并布置于盘形滚刀运行的前进方向；在刀盘的背面设置有用于连通外部水源的供水回转接头、用于与TBM主控制室电气连接的供电回转接头和刀盘固定架，供水回转接头、供电回转接头位于刀盘的回转中心；供水回转接头通过供水管道与刀盘上布置在PDC钻头附近的水力喷嘴相连通。本实用新型将传统TBM的掘进技术和PDC钻头破岩技术结合起来，形成PDC钻头辅助破岩的TBM刀盘，为超硬岩隧洞工程施工提供一种全新高效的施工设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧洞硬岩掘进机（TBM），尤其是涉及具备PDC钻头辅助破岩的TBM刀盘。
背景技术
当今跨流域、跨区域的引、调水工程中，长隧洞（如我国南水北调西线工程中隧洞长度超过200km）常常是工程的首选引（输）水建筑物，在地形、地质条件限制的条件下，为提高隧洞施工速度，缩短工程工期，首选采用TBM施工。传统TBM仅采用主推力油缸提供的推力将滚刀贯入岩石，滚刀随着刀盘的运动而被动滚动并切割、挤压、破碎岩石，从而实现隧洞掘进开挖。根据现有工程资料统计，传统TBM施工平均月进尺为500mm。但是，当岩石单轴抗压强度超过120MPa时，TBM的贯入度极低且刀具磨损严重，使得TBM高效性不能充分发挥，导致TBM施工效率严重下降。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种具备PDC钻头辅助破岩的TBM刀盘，达到快速进行隧洞掘进开挖，同时降低岩石对滚刀的磨损，提高TBM掘进效率，延长盘形滚刀使用寿命。
为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：
本实用新型所述具备PDC钻头辅助破岩的TBM刀盘，包括TBM刀盘本体，所述TBM刀盘本体由刀盘、布置在所述刀盘工作面上的多个盘形滚刀、均布在刀盘工作面边缘上的四个铲斗组成；多个所述盘形滚刀的运行轨迹线为环形；刀盘工作面上设置有多个PDC钻头，多个所述PDC钻头分别沿所述盘形滚刀的运行轨迹线布置或位于两运行轨迹线之间布置，并布置于盘形滚刀运行的前进方向；在刀盘的背面设置有用于连通外部水源的供水回转接头、用于与TBM主控制室电气连接的供电回转接头和刀盘固定架，所述供水回转接头、供电回转接头位于刀盘的回转中心；所述供水回转接头通过供水管道与刀盘上布置在PDC钻头附近的水力喷嘴相连通；所述供电回转接头通过供电线路与所述TBM主控制室电气连接。
本实用新型通过吸收、借鉴石油等行业的PDC钻头破岩技术，将传统TBM的掘进技术和PDC钻头破岩技术结合起来，形成PDC钻头辅助破岩的TBM刀盘，为超硬岩隧洞工程施工提供一种全新高效的施工设备。其优点体现在以下方面：
1、掘进过程中，由PDC钻头形成的环状切槽和盘形滚刀的挤压产生有效耦合，大大提高盘形滚刀的贯入度，减少TBM推力，简化机体推力结构布置；
2、由于PDC钻头自钻及跟随刀盘转动过程中形成的微裂缝和切槽，大大增加了盘形滚刀沿径向破岩效率，一定程度上减少了盘形滚刀阻力和刀具磨损，使得盘形滚刀使用寿命得以延长；
3、在掘进过程中遇到超硬岩地层时，可以整体提高TBM施工效率，降低设备能耗；
4、由于盘形滚刀磨损减小，更换刀具数总体减少，节省了TBM设备的运行维护费用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的I部放大结构示意图。
图3是图1的左视结构示意图（PDC钻头沿盘形滚刀的运行轨迹线布置）。
图4是图1的左视结构示意图（PDC钻头在盘形滚刀的运行轨迹线之间布置）。
图5是本实用新型所述PDC钻头的结构示意图。
具体实施方式
如图1-5所示，本实用新型所述具备PDC钻头辅助破岩的TBM刀盘，包括TBM刀盘本体， TBM刀盘本体由刀盘1、布置在刀盘1工作面上的多个盘形滚刀2、均布在刀盘工作面边缘上的四个铲斗3组成；多个盘形滚刀2的运行轨迹线4为环形；刀盘1工作面上设置有多个PDC钻头5及水力喷嘴10，多个PDC钻头5分别沿盘形滚刀2的运行轨迹线4布置（如图3所示），或运行轨迹线4之间布置（如图4所示），并布置于盘形滚刀2运行的前进方向，水力喷嘴10紧邻PDC钻头5布置；在刀盘1的背面设置有用于连通外部水源的供水回转接头6、用于与TBM主控制室电气连接的供电回转接头7和刀盘固定架8，述供水回转接头6、供电回转接头7位于刀盘1的回转中心；供水回转接头6通过供水管道与刀盘1上布置在PDC钻头5附近的水力喷嘴10相连通，由TBM刀盘喷淋系统管道9供水；供电回转接头7通过供电线路11与TBM主控制室电气连接。
本实用新型工作原理简述如下：
隧洞掘进时，在启动刀盘转动的同时启动PDC钻头5及水力喷嘴10，PDC钻头5高速自转对掌子面岩石进行切削破碎形成切槽；随着刀盘1的转动，盘形滚刀2压入已产生微裂缝切槽的掌子面岩石中，并切割、挤压、破碎岩石，岩石在PDC钻头5辅助成槽和盘形滚刀2切割挤压共同作用下迅速剥落脱离岩体，岩渣通过铲斗3进入出渣皮带机，从而实现隧洞快速掘进施工。同时，本实用新型将传统TBM刀盘单纯的压力贯入改变为“切削+压力”的复合贯入，减小了盘形滚刀2贯入推力，降低了盘形滚刀2的磨损。
PDC钻头供电系统通过供电回转接头7采用有线方式连接至TBM主控制室，便于对PDC钻头5辅助成槽进行监控。
Claims (1)
1.一种具备PDC钻头辅助破岩的TBM刀盘，包括TBM刀盘本体，所述TBM刀盘本体由刀盘、布置在所述刀盘工作面上的多个盘形滚刀、均布在刀盘工作面边缘上的四个铲斗组成；多个所述盘形滚刀的运行轨迹线为环形；其特征在于：刀盘工作面上设置有多个PDC钻头，多个所述PDC钻头分别沿所述盘形滚刀的运行轨迹线布置或位于两运行轨迹线之间布置，并布置于盘形滚刀运行的前进方向；在刀盘的背面设置有用于连通外部水源的供水回转接头、用于与TBM主控制室电气连接的供电回转接头和刀盘固定架，所述供水回转接头、供电回转接头位于刀盘的回转中心；所述供水回转接头通过供水管道与刀盘上布置在PDC钻头附近的水力喷嘴相连通；所述供电回转接头通过供电线路与所述TBM主控制室电气连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109899079A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-06-18 | 黄河勘测规划设计研究院有限公司 | 具备pdc钻头辅助破岩的tbm刀盘 |
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