[发明专利]一种TBM搭载式岩石粉末取样装置及其方法

说明书

本公开提供了一种TBM搭载式岩石粉末取样装置及方法，包括防护装置、立柱、液压臂、冲击钻机、吹扫装置、装样瓶、转盘、喷码机以及控制系统。防护装置保护整个取样装置。立柱起到支撑液压臂的作用。液压臂的收缩来控制冲击钻的移动。冲击钻机的前端设置有集料舱，冲击钻机负责将隧道围岩进行粉碎并通过集料舱对粉末进行收集。吹扫装置负责将取样完成后的集料舱中残留粉料吹扫干，转盘带辅助喷码机对装样瓶的瓶身进行喷码，同时还可对装样瓶中的样品重量进行称量。喷码机连接TBM主控室的微机，可将其采样里程信息传输到喷码机中并喷印到装样瓶的瓶身上。控制系统控制液压臂、冲击钻机、吹扫装置、转盘和喷码机的工作和停止。

技术领域

本公开属于岩土含量测定领域，具体涉及一种TBM搭载式岩石粉末取样装置及其方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

隧道全断面岩石掘进机简称TBM，是一种专门用在坚硬岩石地层中隧道施工设备，当深长隧道的长径比达到或超过600～1000时，采用TBM法施工最宜。该方法具有掘进速度快、施工扰动小、成洞质量高、综合经济社会效益高等优势，但TBM对地质条件的适应能力较差，施工过程中常遭遇涌突水、塌方、大变形等灾害，导致掘进机卡机、损坏、报废甚至人员伤亡的重大事故。另外，TBM还会遭遇刀盘磨损严重进而导致刀盘系统破岩性能下降、掘进效率低下等问题。

因此，在TBM施工过程中需要及时了解地层岩性特征、矿物组合类型及含量，以便分析掌子面前方工程和水文地质条件、预测刀盘磨损情况、及时调整掘进参数等。分析岩石中矿物类型及含量最准确和最快速的方法是粉晶X射线衍射分析法，但该方法测试样品需要的是100目以下的岩石粉末。目前，获取隧道围岩中岩石粉末的方法都是现在隧道内取岩渣或者岩芯，然后用研钵或球磨机等磨粉，再手动筛分后，获取满足X射线衍射分析测试的样品。该方法操作步骤多、耗费时间长，极大的影响了地质预报、掘进参数调整等及时性。因此，研发一台TBM搭载式岩石粉末取样装置，以便能够快速获取围岩中的岩石粉末并用于X射线衍射分析测试是一个亟待解决的问题。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种TBM搭载式岩石粉末取样装置及其方法，本公开可在TBM掘进过程中快速获取围岩中岩石粉末样品，解决了常规方法步骤多、耗时长的问题。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种TBM搭载式岩石粉末取样装置，搭载于敞开式TBM的撑靴侧面，包括液压臂、冲击钻机、吹扫装置、装样瓶、转盘、喷码机以及控制系统，其中：

所述冲击钻机的前端设置有用于安装集料舱的卡槽，卡槽内设置有弹簧，集料舱的一端密封，且与卡槽内的弹簧相连接；另一端设置采集口，冲击钻机的钻头穿过该采集口，冲击钻机负责将隧道围岩进行粉碎并通过集料舱对粉末进行收集；

所述液压臂设置在冲击钻机的后端，用于控制冲击钻机在水平方向上的移动；

所述吹扫装置设置在集料舱顶部，负责将取样完成后的集料舱中残留粉料吹扫干净；

所述装样瓶放置在集料舱粉料出料口下方的转盘上，用来收集岩石粉末；

所述转盘为一可转动的电子秤，所述的转盘可带动装样瓶缓慢转动，辅助喷码机对装样瓶的瓶身进行喷码，同时还可对装样瓶中的样品重量进行称量；

所述喷码机连接TBM主控室的微机，可将其采样里程信息传输到喷码机中并喷印到装样瓶的瓶身上。

所述控制系统控制所述液压臂、冲击钻机、吹扫装置、转盘和喷码机的工作和停止。

作为进一步的技术方案，TBM搭载式岩石粉末取样装置还包括一个防护装置，所述防护装置包括基座、侧壁和顶棚，基座上设置侧壁，侧壁顶端设置有防止落石及渗水的顶棚。