[发明专利]硬岩隧道掘进方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道掘进技术领域，特别涉及一种硬岩隧道掘进方法。

背景技术

20世纪50年代以来，岩石掘进机获得了重大的发展。新机器、新材料和新工艺大大改进了刀具的能力以及推力和扭矩，使掘进机能对付硬的和磨蚀性强的岩石。不同类型的掘进机有：支撑式的、EPB式、泥水式、双护盾式、混合式盾构，以及工作模式可转换的盾构机等都已经设计出来，以适应不同的地层条件。掘进机在技术上已经达到了一个阶段：它能够在几乎任何类型的岩石和地层中开挖隧道，而且其可靠性和性能也能达到其它隧道掘进方法的水平。隧道掘进机除主机外，还必须配备配套系统，称为后配套系统。通常主机和配套系统总长度达150～300m。后配套系统包括运渣、运料系统、支护设备、激光导向系统、供电装置、供水系统、排水系统、通风防尘系统和安全保护系统，用于水工隧洞的还有注浆系统等。TBM法与钻爆法相比，其主要优点是工作相对安全、掘进速度较快，所以后配套系统是满足连续快速掘进的关键因素，其运输布置、运输能力、供水、排水流量、通风方式及风压、风量、喷锚、混凝土管片安装、豆砾石喷射、灌浆的速度，必须与掘进速度相匹配。然而，迄今为止，各种形式岩石掘进机的基本掘进原理没有改变，都是利用很高的压力来破碎岩石，从而实现掘进，其明显的缺陷在于：1、由于高压来自于撑靴，而撑靴以及掌子面上对岩石的巨大压力极可能诱发岩爆和塌方；2、掘进摩擦力很大，对刀具及掘进机的磨损很高；3、由于掘进原理限制，掘进速度较慢，导致工期很长；4、若整体刀盘破损，需整个掘进机退出隧道，更换刀盘后再前进到加工位置，操作复杂，耗时长。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种切削效率高、掘进速度快、安全可靠的硬岩隧道掘进方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：硬岩隧道掘进方法，它包括以下步骤：

A、钻探孔取样； 

B、钻挖掘导向孔；

C、沿导向孔高速切削扩孔，所述的切削扩孔的方法是：首先用切削半径较小的切削刀盘进行切削扩孔，然后用切削半径逐渐增大的切削刀盘依次切削扩孔；

D、把从工作面上分离的切削物排出隧道；

E、在完成掘进段喷混凝土固定，并设置安防支架；

F、重复步骤A～E，分段完成整个隧道的掘进。

它还包括一个换刀的步骤。

在所述的切削扩孔步骤中，根据每个切削段的取样结果采用不同材料的切削刀具。

更换切削刀具的操作为在线更换。

切削物沿切削刀体的排渣孔排出隧道。

本发明具有以下优点：

本发明采用高速切削技术，用高速扩孔的方式进行掘进，采用了与现有隧道掘进方法完全不同的原理，可以显著提高切削效率，掘进速度快，设计最大掘进速度上相比现有技术至少提高1倍以上，理论上最大掘进速度甚至比现有技术至少提高了3倍以上；采用高速切削可显著降低切削所需要的附加压力，从而降低破碎岩石过程中对围岩的扰动力，有效的防止了岩爆和塌方的发生；另一方面，采用扩孔加工方式，系统适应围岩变形能力显著增强；本发明实现了在线换刀，即在不停止加工工作的情况下完成换刀工作，极大的减少了因换刀花费的时间，同时高速切削刀具系统通过模块化设计后，便于大规模工业化生产，有利于提高质量、降低成本。

附图说明

图1 为本发明的切削刀体的结构示意图

图2 为本发明的切削刀体的左视结构示意图

图3 为本发明的切削单元的结构示意图

图中，1-切削刀体，2-切削刀盘，3-切削单元，4-排渣孔，5-换刀机械手，6-切削刀具。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述：硬岩隧道掘进方法，它包括以下步骤：

A、钻探孔取样； 

B、钻挖掘导向孔；

C、沿导向孔高速切削扩孔，所述的切削扩孔的方法是：首先用切削半径较小的切削刀盘2进行切削扩孔，然后用切削半径逐渐增大的切削刀盘2依次切削扩孔；

如图1所示，切削刀体1具有四层切削刀盘2，且随着切削刀体1的给进，切削刀盘2的外径逐渐增大，逐次加工，从而实现切削扩孔的加工过程；