[发明专利]利用高速粒子冲击破岩的新型全断面隧道掘进机

权利要求书

1.一种利用高速粒子冲击破岩的新型全断面隧道掘进机，包括掘进机主机和与掘进机主机相配合的出渣系统（5），所述的掘进机主机上设有盾体（4），盾体（4）上设有刀盘（1），其特征在于：所述的刀盘（1）为固定刀盘，刀盘（1）上设有粒子喷嘴（2）；所述的粒子喷嘴（2）有多个，所述的刀盘（1）外轮廓为圆形、矩形、类矩形或马蹄形；

与粒子喷嘴（2）相连设有粒子注入系统，所述的粒子注入系统包括高压泵（18）和与高压泵（18）相连的粒子发生罐（6），粒子喷嘴（2）通过高压管路（3）与高压泵（18）相连通；所述的粒子发生罐（6）设置在粒子喷嘴（2）与高压泵（18）之间；所述的高压泵（18）与粒子发生罐（6）之间设有增压器（7），增压器（7）与高压泵（18）之间还设有蓄能器（8）；

与所述的出渣系统（5）相配合设有粒子回收系统，所述的粒子回收系统包括一级皮带机（9）、二级皮带机（20）和筛选机（13），所述一级皮带机（9）的一端设置在出渣系统（5）落料口的下方、另一端通过磁性皮带（12）伸至与筛选机（13）进料口的上方；所述二级皮带机（20）一端设置在筛选机（13）下方、另一端伸出掘进机主机外侧；所述筛选机（13）的出料口与粒子存储箱（17）相连。

2.根据权利要求1所述的利用高速粒子冲击破岩的新型全断面隧道掘进机，其特征在于：所述的出渣系统（5）一端设置刀盘（1）与掌子面之间的下部，另一端伸至一级皮带机（9）上方。

3.根据权利要求1所述的利用高速粒子冲击破岩的新型全断面隧道掘进机，其特征在于：所述的磁性皮带（12）一端设有滚筒式电磁铁（11）、另一端伸至筛选机（13）进料口的上方。

4.根据权利要求3所述的利用高速粒子冲击破岩的新型全断面隧道掘进机，其特征在于：所述的筛选机（13）内设有筛网，筛网下方设有磁选机（14），与磁选机（14）相连设有脱磁机（15），脱磁机（15）的出料口与粒子存储箱（17）相通。

5.根据权利要求1所述的利用高速粒子冲击破岩的新型全断面隧道掘进机，其特征在于：所述的刀盘（1）上设有吸能板（101）和保持架（21），刀盘（1）内部设有管路通道，伸出管路通道的高压管路（3）上设有防护装置，所述的防护装置为包裹在高压管路（3）上的钢板层。

6.一种如权利要求1所述的利用高速粒子冲击破岩的新型全断面隧道掘进机的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：①采用高压泵对流体介质经高压泵加压形成高速运动的流体介质，高速运动的流体介质在高压管道中利用虹吸原理使粒子发生罐中的粒子混入高速运动的流体介质中形成高速粒子流；

②高速粒子流经布置在刀盘上的粒子喷嘴喷出至掌子面，高速粒子流中的粒子作用于掌子面的岩石，使岩石产生破坏，流体介质同时作用于掌子面使岩屑脱落；

③采用粒子回收系统从步骤②脱落的岩屑中回收喷出的高速粒子流中的粒子，并进行再次利用。

7.根据权利要求6所述的利用高速粒子冲击破岩的新型全断面隧道掘进机的施工方法，其特征在于：步骤①所述的高速运动的流体介质是经高压泵增压后，再通过蓄能器稳定系统压力，并经增压器再次加压后形成的。