[发明专利]一种硬岩隧道掘进机及其施工方法

权利要求书

1.一种硬岩隧道掘进机，包括行走驱动系统（1），其特征在于：所述行走驱动系统（1）上设有回转机构（2），回转机构（2）上设有多自由度摆臂机构（3），多自由度摆臂机构（3）上设有板型链锯机构（4）。

2.根据权利要求1所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于：所述回转机构（2）包括转台（201），转台（201）转动设置在行走驱动系统（1）上，且与设置在行走驱动系统（1）上的回转驱动装置（202）相连接，多自由度摆臂机构（3）连接在转台（201）上。

3.根据权利要求1或2所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于：所述多自由度摆臂机构（3）包括依次连接的一级悬臂（301）、二级悬臂（302）、三级悬臂（303）、四级悬臂（304）和五级悬臂（305），一级悬臂（301）与回转机构（2）相连接，板型链锯机构（4）设置在五级悬臂（305）上。

4.根据权利要求3所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于：所述一级悬臂（301）包括一级外筒（1-1）和一级内筒（1-2），一级内筒（1-2）套设在一级外筒（1-1）内且通过一级伸缩油缸（1-3）与一级外筒（1-1）相连接，一级外筒（1-1）的一端与回转机构（2）铰接且通过一级俯仰油缸（1-4）与回转机构（2）相连接；所述一级内筒（1-2）上设有用于与二级悬臂（302）相连接的竖向摆动马达（1-5）。

5.根据权利要求4所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于：所述二级悬臂（302）包括二级外筒（2-1）和二级内筒（2-2），二级外筒（2-1）的一端套设有二级内筒（2-2）、另一端设有摆动座（2-3），摆动座（2-3）与竖向摆动马达（1-5）相连接，二级内筒（2-2）通过二级伸缩油缸（2-4）与二级外筒（2-1）相连接，二级内筒（2-2）端部设有用于与三级悬臂（303）相连接的水平摆动马达（2-5）。

6.根据权利要求4或5所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于：所述三级悬臂（303）包括与二级悬臂（302）相连接的水平摆动座（3-1），水平摆动座（3-1）上设有用于与四级悬臂（304）相连接的铰接座（3-2）。

7.根据权利要求6所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于：所述四级悬臂（304）包括四级外筒（4-1）和四级内筒（4-2），四级外筒（4-1）的一端套设有四级内筒（4-2）、另一端设有连接座（4-3），连接座（4-3）与铰接座（3-2）相连接，四级内筒（4-2）通过四级伸缩油缸（4-4）与四级外筒（4-1）相连接，四级内筒（4-2）端部设有用于与五级悬臂（305）相连接的轴向摆动马达（4-5）。

8.根据权利要求7所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于：所述五级悬臂（305）包括与轴向摆动马达（4-5）相连接的轴向座（5-1），轴向座（5-1）上设有竖向伸缩柱（5-2），竖向伸缩柱（5-2）上设有用于支撑板型链锯机构（4）的支撑座（5-3）。

9.根据权利要求1、2、4、5、7、8任一项所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于：所述板型链锯机构（4）包括支撑板（401）和驱动马达（402），支撑板（401）上设有截齿链（403），截齿链（403）与驱动马达（402）相连接；所述支撑板（401）上设有胀裂器（404）。

10.根据权利要求9所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于：所述胀裂器（404）沿支撑板（401）厚度方向伸缩，且当胀裂器（404）处于收缩状态时，胀裂器（404）的高度小于等于支撑板（401）的厚度。

11.根据权利要求10所述的硬岩隧道掘进机，其特征在于：所述支撑板（401）的外沿设置滚动支撑件，截齿链（403）通过滚动支撑件与支撑板（401）相连接。

12.一种硬岩隧道掘进机的掘进方法，其特征在于：步骤如下：

S1：掘进机通过行走驱动系统（1）运动至待开挖掌子面处；

S2：根据掌子面与掘进机之间的距离和方位，调节板型链锯机构（4）至与掌子面处于合适位置；

S3：板型链锯机构（4）的截齿链（403）对掌子面进行先锯裂开挖，形成切缝，然后通过胀裂器对切缝进行胀裂，将切缝两侧的岩石从母体剥离；

S4：重复步骤S3，在多自由度摆臂机构（3）的作用下，板型链锯机构（4）对掌子面进行分块切割，形成网格切缝，加快对掌子面的开挖。