[发明专利]一种便于隧道范围外超前加固的岩石掘进机刀盘及使用方法

说明书

本发明公开了一种便于隧道范围外超前加固的岩石掘进机刀盘及使用方法，包括刀盘本体，在刀盘本体端面上开设有滑槽，在滑槽内设置有油缸和伸缩臂，油缸的底端固定设置在滑槽的底端内壁上，油缸的活动端与伸缩臂的末端固定连接；在伸缩臂上位于刀盘本体端面一侧的侧壁上设有正滚刀刀座，在伸缩臂前端设有边滚刀刀座，在正滚刀刀座、边滚刀刀座上分别安装有正滚刀和边滚刀。本发明可实现隧道范围外施作超前加固工作空间的快速开挖，使用方法简单有效，便于操作。大大提高TBM不良地质适应性，具有较高的推广价值。

技术领域

本发明涉及岩石隧道掘进机技术领域，具体涉及一种便于隧道范围外超前加固的岩石掘进机刀盘及使用方法。

背景技术

岩石隧道掘进机（TBM）是一种用于岩石地层隧道快速开挖的专用机械，是山岭隧道机械化修建的重要工具。TBM刀盘一般为圆形，刀盘后面连接TBM驱动、推进等系统，对于需要进行超前加固的不良围岩，超前加固措施实施困难，若不提前超前加固，则可能导致TBM被困。目前，需要施作超前管棚等超前加固措施时，需要在圆形区域外人工开挖导洞，施作劳动强度大、速度慢、危险性高。可见，现有的圆形刀盘严重制约了TBM对不良地质的适应性，因此研究一种便于隧道范围外超前加固的岩石掘进机刀盘有利于这一难题的解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作方便、劳动强度低、施作效率高且安全性高的便于隧道范围外超前加固的岩石掘进机刀盘及使用方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种便于隧道范围外超前加固的岩石掘进机刀盘，包括刀盘本体，在所述刀盘本体端面上开设有滑槽，在所述滑槽内设置有油缸和伸缩臂，所述油缸的底端固定设置在所述滑槽的底端内壁上，所述油缸的活动端与所述伸缩臂的末端固定连接；在所述伸缩臂上位于刀盘本体端面一侧的侧壁上设有正滚刀刀座，在所述伸缩臂前端设有边滚刀刀座，在所述正滚刀刀座、边滚刀刀座上分别安装有正滚刀和边滚刀。

在上述技术方案中，在刀盘本体的端面上开设滑槽，滑槽内设置的伸缩臂可在油缸的带动下伸出到刀盘本体的外部，当刀盘开挖到需要超前加固的不良围岩时，通过转动刀盘本体，使伸缩臂转动到待开挖的不良围岩的中间区域（通常位于隧道顶部），此时刀盘本体带动伸缩臂做左右摆动运动，设置在伸缩臂前端的边滚刀用于对待开挖的隧道范围外边缘区域进行破岩，设置在伸缩臂侧壁上的正滚刀用于对待开挖的不良围岩的正面区域进行破岩，如此即可实现对需要超前加固的不良围岩的开挖。

优选的，所述滑槽沿刀盘本体端面的径向开设。

优选的，在所述滑槽内设有直线位移传感器，所述直线位移传感器的固定部固定设置在所述滑槽的底端内壁上，所述直线位移传感器的活动端固定在所述伸缩臂上。用于获取伸缩臂相对于刀盘本体中心的径向位置，

优选的，在所述油缸上设有角位移传感器，用于获取伸缩臂随刀盘本体摆动的角位移。

本发明还涉及一种上述便于隧道范围外超前加固的岩石掘进机刀盘的使用方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）当刀盘开挖到需要超前加固的不良围岩时，首先旋转刀盘本体，使伸缩臂旋转至需要超前加固围岩区域的中间位置，通常位于隧道顶部；

（2）通过给油缸大腔供油，使伸缩臂沿滑槽伸出刀盘本体的开挖范围以外，伸缩臂伸出到位后，刀盘本体带动伸缩臂做左右摆动运动，通过安装在边滚刀刀座、正滚刀刀座上的边滚刀和正滚刀进行隧道范围外岩石破碎，在隧道圆形范围外形成弧形区域，为隧道超前加固提供作业空间；

（3）当需要超前加固的不良围岩开挖完毕后，伸缩臂在油缸的带动下缩回到滑槽内，刀盘本体在隧道圆形范围内做回转运动，进行圆形断面隧道范围开挖。

优选的，步骤（2）中通过设置在滑槽内的直线位移传感器反馈伸缩臂的伸出距离，通过设置在油缸上的角位移传感器获取伸缩臂随刀盘本体摆动的角位移。