[发明专利]移动式地下隧道掘进机装置

说明书

公开了一种移动式隧道掘进单元，其包括由第一驱动装置驱动的支撑体，该第一驱动装置包括与隧道地面接触的一对间隔开的履带，以及用于使该履带移动的相关履带驱动装置。切割器头驱动装置位于掘进单元的可操作前端，可旋转的切割器头可以配合至切割器头驱动装置并且被旋转地驱动。切割器头被布置成允许切屑穿过切割器头以排放到渣土料斗中并且到达第一输送机装置上，切割器头驱动装置和切割器头的后部部分限定对准的中央孔口以适应渣土料斗和第一输送机装置的前部。提供了可伸缩的护罩装置以防护掘进单元。

技术领域

本发明涉及一种移动式地下隧道掘进机装置。

背景技术

隧道掘进机(TBM)是一种用于穿过各种土壤和岩石开挖具有圆形横截面的隧道的机器。隧道直径的范围可以从1米(使用微型TBM完成)到大约19米。直径小于1米左右的隧道通常使用水平方向钻凿而不是TBM进行。

隧道掘进机可替代在岩石中钻凿和爆破的方法，以及在土壤中的常规“手工开采”方法。TBM的优点是可以限制对周围地面的干扰并产生平滑的隧道壁。这大大降低了衬砌隧道的成本，并且使其适合在城市化程度较高的地区使用。主要缺点是成本，因为TBM的构造成本高昂且可能难以运输。隧道越长，隧道掘进机相对于钻凿爆破方法的相对成本就越低。这是因为使用TBM进行隧道开挖更加有效，并且缩短了完成时间(因此相对更安全)。

现代的TBM通常由旋转的切割轮(称为切割器头)、其后的主轴承、推力系统和尾接支撑装置组成。所用机器的类型取决于项目的特定地质、存在的地下水量和其他因素。在通常TBM被最常使用的硬岩中，可以使用护罩或者开放式TBM。另外，TBM既可以用于“湿切割”应用(其中将雾喷射在切割器头上)中，也可以用于“干切割”应用(其中不喷射任何雾)中。但是，在所有情况下，TBM都使用安装在切割器头上的圆盘切割器开挖硬岩。圆盘切割器会在岩石上产生压应力裂缝，从而使机器前的岩石(称为隧道面)被切下。开挖出的岩石(称为渣土)通过切割器头上的开口转移到带输送机，然后其穿过带输送机到达输送系统或者渣土车以从隧道中移出。

开放式TBM没有护罩，因此不受支撑，从安全角度考虑，这是不理想的。为了前进，该机器使用了夹持器系统，该夹持器系统顶着隧道的侧壁。然后，机器将向前推动夹持器，从而获得推力。在冲程结束时，机器的后腿下降，夹持器和推力缸缩回。推力缸的缩回使夹持器组件重新定位，以进行下一个掘进循环。夹持器延伸，后腿抬起，然后重新开始掘进。开放式TBM通常使用地面支撑方法，诸如环形梁、岩石锚栓、喷射混凝土、钢带、环形钢和金属丝网。

因此，本发明的目的是提供一种移动式地下隧道掘进机装置，该装置解决了与传统TBM相关联的大多数固有问题或者缺点，同时仍保留并利用了与现有TBM相关联的已证明的优点。

发明内容

第一示例

根据本发明，提供了一种移动式地下隧道掘进机装置，包括：

移动式隧道掘进单元，包括：第一驱动装置，用于驱动该移动式隧道掘进单元；夹持器装置，其通过提供夹持力和推力来促进掘进；和可旋转的切割器头，其配备有切割器，用于掘进隧道表面；以及

至少一个备用单元，尾接在移动式隧道掘进单元后面，每个备用单元包括用于驱动备用单元的第二驱动装置和在第二驱动装置顶部的支撑框架。

在掘进机装置的第一变型中，夹持器装置包括前夹持器组件和后夹持器组件，每个夹持器组件包括支撑体和四个可移动夹持器元件，所述夹持器元件可以使用第一致动器相对于支撑件延伸和缩回。在延伸位置，夹持器元件夹持隧道壁，而在缩回位置，可以操作第一驱动装置以使移动式隧道掘进单元移动。

在一个实施例中，夹持器元件采取配合在圆球形接头上的夹持器垫的形式。在一个实施例中，四个可移动夹持器元件围绕支撑体以45度角延伸，以限定“X”形。在一个实施例中，前夹持器组件和后夹持器组件被配合到扭矩轴壳体的任一端，并且第二致动器被布置成使前夹持器组件的支撑体和切割器头相对于扭矩轴壳体延伸和缩回。