[发明专利]一种多功能岩石隧道掘进机支护系统及支护方法

说明书

本发明公开了一种多功能岩石隧道掘进机支护系统及支护方法，该支护系统包括护盾、钢拱架安装器、前置式混喷器、管片安装器和锚杆钻机；所述护盾设置在掘进机主梁前部和刀盘之间，所述钢拱架安装器、前置式混喷器、管片安装器和锚杆钻机依次可滑动设置在所述护盾后侧的主梁上，其中所述钢拱架安装器和前置式混喷器紧邻设置；在所述锚杆钻机下方设有喂片机，所述喂片机通过牵引机构与掘进机相连接。本发明集多种支护方式于一体，可实现多种支护方法的联合使用，增强了开敞式TBM对软弱破碎地层适应性，能够实现围岩的及时封闭，提高掘进效率和支护强度。

技术领域

本发明涉及岩石隧道掘进机技术领域，具体涉及一种多功能岩石隧道掘进机支护系统及支护方法。

背景技术

岩石隧道掘进机（TBM）是一种先进的山岭隧道施工机械，开敞式TBM是利用旋转刀盘上的盘形滚刀滚压破岩，但支护方式依然采用新奥法的初期支护形式，即以喷射混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等进行初期支护。目前，开敞式TBM在软弱破碎地层掘进时，钢拱架、钢筋网、锚杆等作业可在围岩出护盾后及时施作，但湿喷混凝土的位置往往距离护盾位置超过50m，导致围岩不能及时封闭；为了及时封闭围岩，也有采用人工干喷或潮喷的方式喷射混凝土，但劳动强度大，且导致隧道作业环境恶劣。另外，当开敞式TBM在破碎或岩爆地层掘进，采用新奥法的支护方式无法控制破裂围岩的掉落，导致机器被砸、人员伤亡、隧道底部清渣量大的问题，严重制约了开敞式TBM的施工进度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可同时用于围岩整体性好或差的作业环境内、可实现及时封闭围岩、工作效率高、劳动强度低的多功能岩石隧道掘进机支护系统及支护方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多功能岩石隧道掘进机支护系统，包括护盾、钢拱架安装器、前置式混喷器、管片安装器和锚杆钻机；

所述护盾设置在掘进机主梁前部和刀盘之间，所述钢拱架安装器、前置式混喷器、管片安装器和锚杆钻机依次可滑动设置在所述护盾后侧的主梁上，其中所述钢拱架安装器和前置式混喷器紧邻设置；在所述管片安装器下方设有喂片机，所述喂片机通过牵引机构与掘进机相连接；

所述管片安装器包括设置在所述主梁上的环形移动架、与所述环形移动架可旋转安装的回转工作盘、在所述回转工作盘外侧对称设置的两个提升油缸，以及管片抓取机构，所述管片抓取机构的两端分别与两个所述提升油缸的伸缩端固定连接；

所述喂片机包括支撑架、设置在所述支撑架两侧上方的起升托架、在所述支撑架内部设置的滑动油缸，以及与所述滑动油缸的伸缩端铰接的运送板；在所述起升托架的内侧设有滑道，所述运送板的两侧分别设有与所述滑道相匹配的滑块，使运送板沿起升托板滑动。

在上述技术方案中，护盾起到临时支护的作用，前置混喷器设置在钢拱架安装器的一侧，可以实现围岩的及时封闭，增加作业环境的安全性，无需人工操作，劳动强度小；管片安装器用于开敞式TBM在破碎或岩爆地层掘进时的支护，有效控制破裂围岩的掉落，改善隧道工作环境，有效增加施工进度；喂片机用来为管片安装器提供管片，滑动油缸带动运送板做往复运动，运送板沿起升托架滑动，起到定位作用，使运送板滑动更加稳定。

优选的，所述前置式混喷器包括设置在主梁两侧的弧形轨道和分别设置在所述弧形轨道内的混喷小车。混喷小车沿弧形轨道移动，喷射范围广，喷射效果好，支护更加及时和稳固。

优选的，在所述护盾内壁等间距设有多个用于管片定位的伸缩液压杆。伸缩液压杆用来对管片定位和临时固定的作用，方便管片安装器对管片的定位，避免管片的移动。

优选的，在所述抓取机构的一侧设有微调油缸；在位于所述管片安装器内部的主梁上设有与所述环形移动架固定连接的平移油缸。微调油缸用来对抓取机构的位置进行微调节，避免因抓取管片位置偏离造成的管片在移动途中脱落；平移油缸用来带动管片安装器做水平移动。