[发明专利]一种硬岩隧道掘进机及其施工方法

说明书

本发明公开了一种硬岩隧道掘进机及其施工方法，解决了现有技术中掘进机刀具易磨损、掘进方式不灵活的问题。本发明包括行走驱动系统，所述行走驱动系统上设有回转机构，回转机构上设有多自由度摆臂机构，多自由度摆臂机构上设有板型链锯机构。本发明为悬臂链锯式掘进机，通过板型链锯机构对掌子面进行分块切割，然后再通过胀裂器裂，提高破岩效率；多自由度摆臂机构能逐级伸缩和多角度旋转，使板型链锯机构灵活切割掌子面。

技术领域

本发明涉及掘进机技术领域，特别是指一种硬岩隧道掘进机及其施工方法。

背景技术

传统的隧道硬岩掘进机（TBM）采用的破岩方式为滚刀机械式破岩，受破岩方式的影响，TBM掘进断面为圆形，掘进距离较长，且岩渣尺寸较小，耗费的能量较高，且刀具磨损严重。针对距离较短的地质较完整的硬岩地层，其断面可能为非圆形，且为了减小能量消耗，渣块可以较大，切割较大岩块时，现有的掘进机不再适用。而现有的大岩块切割装置如申请号为201621263220 .4的一种轨道自移履带式链臂锯，结构形式固定，使用不灵活，不适于隧道掘进。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种硬岩隧道掘进机及其施工方法，解决了现有技术中掘进机刀具易磨损、掘进方式不灵活的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种硬岩隧道掘进机，包括行走驱动系统，所述行走驱动系统上设有回转机构，回转机构上设有多自由度摆臂机构，多自由度摆臂机构上设有板型链锯机构。

所述回转机构包括转台，转台转动设置在行走驱动系统上，且与设置在行走驱动系统上的回转驱动装置相连接，多自由度摆臂机构连接在转台上。

所述多自由度摆臂机构包括依次连接的一级悬臂、二级悬臂、三级悬臂、四级悬臂和五级悬臂，一级悬臂与回转机构相连接，板型链锯机构设置在五级悬臂上。

所述一级悬臂包括一级外筒和一级内筒，一级内筒套设在一级外筒内且通过一级伸缩油缸与一级外筒相连接，一级外筒的一端与回转机构铰接且通过一级俯仰油缸与回转机构相连接；所述一级内筒上设有用于与二级悬臂相连接的竖向摆动马达。

所述二级悬臂包括二级外筒和二级内筒，二级外筒的一端套设有二级内筒、另一端设有摆动座，摆动座与竖向摆动马达相连接，二级内筒通过二级伸缩油缸与二级外筒相连接，二级内筒端部设有用于与三级悬臂相连接的水平摆动马达。

所述三级悬臂包括与二级悬臂相连接的水平摆动座，水平摆动座上设有用于与四级悬臂相连接的铰接座。

所述四级悬臂包括四级外筒和四级内筒，四级外筒的一端套设有四级内筒、另一端设有连接座，连接座与铰接座相连接，四级内筒通过四级伸缩油缸与四级外筒相连接，四级内筒端部设有用于与五级悬臂相连接的轴向摆动马达。

所述五级悬臂包括与轴向摆动马达相连接的轴向座，轴向座上设有竖向伸缩柱，竖向伸缩柱上设有用于支撑板型链锯机构的支撑座。

所述板型链锯机构包括支撑板和驱动马达，支撑板上设有截齿链，截齿链与驱动马达相连接；所述支撑板上设有胀裂器。

所述胀裂器沿支撑板厚度方向伸缩，且当胀裂器处于收缩状态时，胀裂器的高度小于等于支撑板的厚度。

所述支撑板的外沿设置滚动支撑件，截齿链通过滚动支撑件与支撑板相连接。

一种硬岩隧道掘进机的掘进方法，步骤如下：

S1：掘进机通过行走驱动系统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，调节板型链锯机构至与掌子面处于合适位置；

S3：板型链锯机构的截齿链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；