[发明专利]盾构土仓破大卵石装置

说明书

一种盾构土仓破大卵石装置，包括六自由度机械手、高像素摄像头、光纤、主控室、激光发生器和激光发射器，六自由度机械手和高像素摄像头安装在盾构机的盾构机土仓内，在六自由度机械手的末端设有激光发射器；主控室和激光发生器安装在后配套部分的台车内，激光发生器、主控室与激光发射器之间通过光纤相互连接；高像素摄像头、六自由度机械手与主控室之间通过控制线连接。优点是：将激光破岩机理用在盾构领域中，提高土仓大卵石破岩效率，减少人员长时间带压进仓的安全隐患；采用六自由度机械手臂，能绕过回转接头等障碍物，精确把激光发射器固定在岩石位置，完全代替人，减少安全隐患，程序控制激光参数，减小激光破岩时对周围土仓壁的不利影响。

技术领域

本发明涉及一种盾构土仓破大卵石装置，主要用于盾构机在掘进过程中，对进入盾构土仓的直径大约20-50cm的巨型卵石或飘石的破碎。

背景技术

盾构机在掘进过程中，遇到直径大约20-50cm的巨型卵石或飘石，刀盘无法破碎而进入盾构机的土仓，由于粒径大，螺旋机又不能排出，这种情况对盾构的推进进度产生直接影响。传统的解决方式是施工人员带压进仓破碎，安全隐患大，效率低下，属于世界盾构行业始终未攻关的课题。但是随着科技的进步和发展，很多破岩技术和装备应运而生，有水射流、激光、超声波破岩等技术，给盾构土仓破大卵石提供了技术储备。

目前土压平衡盾构机对大卵石的处理方法有两种:

1.工作面破碎：提前预测出大卵石位置，在工作面破碎，一般通过地面打孔孔内放炸药的方法破碎大卵石;

2.机内破碎：大卵石通过刀盘上的开口进入土仓，由于大卵石尺寸较大，螺旋输送机不易排出，对螺旋输送机的磨损很严重。一般是人带压进入土仓，采用机械钻孔破碎或机械钻孔放炸药方法破碎，安全隐患大，效率低下。

研究一套盾构机土仓内大卵石破碎技术，显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的就是提供一种盾构土仓破大卵石装置，以解决现有土压平衡盾构机在盾构过程中对大卵石的处理存在的安全隐患大和效率低下的问题。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种盾构土仓破大卵石装置，其特征在于，包括六自由度机械手、高像素摄像头、光纤、主控室、激光发生器和激光发射器，六自由度机械手的底座固定在盾构机主机部分的盾构机土仓内的设备安装平台上，在该盾构机土仓内装有高像素摄像头，在该六自由度机械手的末端设有激光发射器；所述的主控室和激光发生器安装在盾构机的后配套部分的台车内，激光发生器与激光发射器之间光纤连接，主控室通过控制器控制机械手和激光发生器；该高像素摄像头与主控室之间，以及主控室与六自由度机械手之间通过控制线连接。

本发明的优点是：将激光破岩机理用在盾构领域中，提高土仓大卵石破岩效率，减少人员长时间带压进仓的安全隐患；采用六自由度机械手臂，能绕过回转接头等障碍物，精确把激光发射器固定在岩石位置，完全代替人，减少安全隐患，程序控制激光参数，减小激光破岩时对周围土仓壁的不利影响。可以实现盾构土仓快速破碎大卵石，采用机械手臂加持光纤探头，发射高功率激光束破岩石，避免了人远进入土仓破岩带来的安全隐患；采用激光破岩石，施工效率高；采用高速摄像头定位岩石位置，采用程序控制六自由度机械手，灵活避开土仓中刀盘回转接头装置，加持光发射器头精确定位至岩石位置，程序精确控制激光破岩时间破岩，技术水平高。人闸舱设置光纤激光传送通道，密封严格，操作方便。光纤激光发生器配备在后配套台车上，避免设置洞外激光发生器，缩短光纤长度，减少激光功率损耗。

附图说明

图1是本发明安装在盾构机上的整体结构和布置示意图；

图2是图1中主机部分的放大图；

图3是图1中后配套部分的放大图；

图4是图1中人闸舱的放大图；

图5是图4中P处的放大图（人闸舱密封结构剖视图）；