[发明专利]一种防地层失稳式掘进装置及其施工方法

权利要求书

1.一种防地层失稳式掘进装置，其特征在于：包括地下施工掘进机，在地下施工掘进机的机体前端设置有机体帽檐，机体帽檐沿掘进机掘进作业截面呈闭环式分布；在机体帽檐上设置有多个推进滑槽，在推进滑槽内设置有与其相匹配的推进滑块，在推进滑块上均设置有防失稳推进单元体，防失稳推进单元体亦沿掘进机掘进作业截面呈闭环式分布；在推进滑块上连接设置有推进动力装置，推进动力装置的动力源由地下施工掘进机提供。

2.根据权利要求1所述的一种防地层失稳式掘进装置，其特征在于：所述的地下施工掘进机包括盾构机、顶管机、敞开式掘进机或闭胸式掘进机；机体帽檐固定安装设置在相应地下施工掘进机的机体前端位置处。

3.根据权利要求1所述的一种防地层失稳式掘进装置，其特征在于：所述的防失稳推进单元体为刚性结构面板或复合承载型结构面板；在防失稳推进单元体的前端均设置有推进刃角。

4.根据权利要求1所述的一种防地层失稳式掘进装置，其特征在于：所述的推进动力装置包括但不限于液压动力装置、气压动力装置、电磁动力装置、螺纹式动力装置、齿轮齿条式动力装置。

5.根据权利要求3所述的一种防地层失稳式掘进装置，其特征在于：在防失稳推进单元体内还设置有增强结构钢梁，增强结构钢梁平行或交错均布设置在防失稳推进单元体内。

6.根据权利要求3所述的一种防地层失稳式掘进装置，其特征在于：在防失稳推进单元体上设置有千斤顶加支撑板的辅助支护单元。

7.根据权利要求1所述的一种防地层失稳式掘进装置，其特征在于：所述的防失稳推进单元体呈一体式结构沿掘进机掘进作业截面布置或分块式结构沿掘进机掘进作业截面布置。

8.根据权利要求7所述的一种防地层失稳式掘进装置，其特征在于：在地下施工掘进机机体上还设置有分布推进控制单元，用于防失稳推进单元体的一体式结构推进/回缩；或分块式结构的分段推进/回缩。

9.一种防地层失稳式掘进装置的施工方法，包括上述1～8中任一项所述的一种防地层失稳式掘进装置，其特征在于，该施工方法包括：

（1）、竖井开挖：完成始发井和接收井施工；

（2）、设备安装：在地下施工掘进机的机体前端安装设置机体帽檐，在机体帽檐的外端面设置防失稳推进单元体；防失稳推进单元体可整体式结构安装或分块式结构安装设置，其断面形状包括但不限于圆形、矩形、类矩形、马蹄形；在防失稳推进单元体与机体帽檐之间安装设置推进动力装置，推进动力装置与推进控制单元相连接；

（3）、始发作业：同步启动地下施工掘进机和推进动力装置，推进动力装置将防失稳推进单元体推送至开挖面前方土层中，在开挖面土体中形成封闭式的稳定层；

（4）、掘进作业：地下施工掘进机向接收井进行掘进/顶进作业施工，在地下施工掘进机进行掘进/顶进作业施工的同时，推进动力装置带动防失稳推进单元体进行同步回缩作业，保持地下施工掘进机与防失稳推进单元体作业施工同步一致；保持地下施工掘进机掘进/顶进作业前方土体始终处于防失稳推进单元体的闭环空间内；通过推进控制单元控制防失稳推进单元体的一体式结构推进/回缩或分块式结构的分段推进/回缩；

（5）、接收作业：重复上述步骤（3）和步骤（4）直至完成施工作业区间，在接收井内对设备进行吊装回收；

（6）、场地恢复：对始发井和接收井进行顶盖施工，恢复场地原貌。

10.根据权利要求9所述的一种防地层失稳式掘进装置的施工方法，其特征在于：在开挖面土体结构层稳定性较好时，防失稳推进单元体保持在机体帽檐的外端面位置处，地下施工掘进机正常进行掘进/顶进作业施工。