[发明专利]TBM自动撑靴控制方法、控制装置及TBM

说明书

本发明公开了一种TBM自动撑靴控制方法、控制装置及TBM。控制方法包括：S1：获取当前预设钢拱架基准间距；S2：控制推进油缸带动回缩状态下的撑靴前移，实时接收识别装置的扫描结果；S3：根据扫描结果判断是否识别到钢拱架，若是，确定当前钢拱架的位置后，进入S4；S4：判断撑靴凹槽当前的待前移距离是否大于预设结构距离且小于预设结构距离和当前预设钢拱架基准间距之和，若是，进入S5，否则，进入S2；S5：在撑靴凹槽前移至当前钢拱架后，控制撑靴伸出以压紧围岩且撑靴凹槽扣合于当前钢拱架。该方法中，在设置钢拱架的围岩段，基于识别装置的识别结果再结合撑靴凹槽当前的待前移距离，可更准确地避免钢拱架与撑靴的干涉。

技术领域

本发明涉及掘进设备技术领域，特别涉及一种TBM自动撑靴控制方法、控制装置及TBM。

背景技术

全断面硬岩隧道掘进机(TBM)是集机、电、液、光、气等系统于一体的大型隧道施工装备，包括敞开式TBM、单护盾TBM和双护盾TBM，可用于掘进、支护、出渣等施工工序并进行连续作业，具有掘进速度快、环保、综合效益高等优点，在中国铁道、水电、交通、矿山、市政等隧洞工程中的应用迅猛增长。

撑靴作为TBM的关键部件，在掘进中起到撑紧洞壁、为TBM向前掘进提供推力的作用。TBM中，如图1所示，刀盘位于TBM的最前部，用于切削围岩，刀盘通过护盾等结构连接于主梁。主梁与鞍架通过导轨与导轨槽连接，撑靴油缸通过十字销轴与鞍架连接，并通过左右两个竖向扭矩油缸悬挂在鞍架上，推进油缸一端通过销轴与撑靴前端相连，另一端与主梁相连。掘进过程中，撑靴油缸伸出，撑靴撑紧洞壁，推进油缸依靠撑靴提供的反力推进整个主机向前掘进。掘进行程结束，撑靴收回，推进油缸收回，带动撑靴及鞍架沿主梁向前滑动。

根据地质情况，洞壁上可能会搭建钢拱架，钢拱架在TBM钢拱架拼装机上拼好一环后撑紧到洞壁，相应地，撑靴的压紧面上设有撑靴凹槽以扣住钢拱架上。然而，在撑靴撑紧过程中，若与钢拱架产生干涉，即撑靴压紧面上不设置撑靴凹槽的部分压在钢拱架上，会造成撑靴失效、支护损坏，甚至引起二次坍塌、设备受损、人员受伤等严重后果。

现有技术中，对于撑靴避让钢拱架没有完整的控制策略，基于人工判断钢拱架与撑靴的位置关系进行操作，控制精度受操作人员水平影响较大，在调节撑靴避免与钢拱架产生干涉的过程中，调节精度低、速度慢、效率差，施工质量和施工效率难以保证。

因此，如何更加准确地避免钢拱架与撑靴之间的干涉，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种TBM自动撑靴控制方法，能够更加准确地避免钢拱架与撑靴之间的干涉。本发明的另一目的是提供一种应用上述TBM自动撑靴控制方法的TBM自动撑靴控制装置及TBM，能够更加准确地避免钢拱架与撑靴之间的干涉。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种TBM自动撑靴控制方法，包括：

S1：获取当前预设钢拱架基准间距，进入S2：

S2：控制带动回缩状态下的撑靴前移，实时接收扫描围岩的识别装置的扫描结果，其中，所述撑靴的撑靴压紧面上设有撑靴凹槽，所述识别装置位于所述撑靴凹槽前方且所述识别装置与所述撑靴凹槽在前后方向上的间距为预设结构距离；

S3：根据所述扫描结果判断是否识别到钢拱架，若是，确定当前钢拱架的位置后，进入S4；

S4：判断撑靴凹槽当前的待前移距离是否大于所述预设结构距离且小于所述预设结构距离和当前预设钢拱架基准间距之和，若是，进入S5，否则，继续进行S2；

S5：在所述撑靴凹槽前移至当前钢拱架后，控制所述撑靴伸出以压紧围岩，且撑靴凹槽扣合于当前钢拱架。

优选地，所述扫描结果为所述识别装置与围岩洞壁之间的当前围岩距离；所述S3中，所述根据所述扫描结果判断是否识别到钢拱架，包括：