[发明专利]基于倾斜高压水射流及刮刀布置的无岩脊破岩方法

权利要求书

1.基于倾斜高压水射流及刮刀布置的无岩脊破岩方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：TBM刀盘(4)对准岩石；首先由高压水射流结构(3)喷射的高压水射流垂直射入岩石，在岩体材料上形成高压水切槽(5)；

接着，由机械滚刀结构(2)的机械滚刀滚压由两相邻高压水切槽(5)分割的局部岩石块体，在机械滚刀滚压过后，矩形局部岩石块体在机械滚刀下方形成两道主裂纹(6)，主裂纹(6)从机械滚刀下方贯通局部岩石块体至高压水切槽(5)的底部位置；至此，机械滚刀下方出现梯形状的岩脊(7)；

步骤二：岩脊(7)由高压水射流结构(3)喷射的高压水射流进行再次分割，用机械刮刀去除步骤一中经过机械滚刀滚压后剩余的残余岩体以及步骤二中由高压水射流切槽分割成的三块较小区域的正梯形凸台岩体，刮刀的切割深度为类梯形残余岩脊块体岩石凸台块体的底边线，最终实现切槽深度与机械破岩深度相匹配的有机结合，实现无岩脊破岩；

或采用模块化刮刀(1)直接去除岩脊。

2.根据权利要求1所述的基于倾斜高压水射流及刮刀布置的无岩脊破岩方法，其特征在于：在步骤二中，当岩脊(7)由高压水射流结构(3)喷射的高压水射流进行再次分割时，岩脊(7)分割方式为：高压水射流倾斜射入岩脊(7)，入射角度为45度、且射入点为岩脊(7)斜边的中点。

3.根据权利要求2所述的基于倾斜高压水射流及刮刀布置的无岩脊破岩方法，其特征在于：通过高压水射流结构(3)控制高压水射流的喷射压力和切割速度，直到高压水射流的切槽深度达到岩脊(7)的底边位置。

4.根据权利要求1所述的基于倾斜高压水射流及刮刀布置的无岩脊破岩方法，其特征在于：在步骤二中，当采用模块化刮刀(1)直接去除岩脊(7)时，所述模块化刮刀(1)贯入高压水切槽(5)、切割机械滚刀滚压后残余的岩脊，将岩脊推平至高压水切槽(5)最底部位置。

5.根据权利要求4所述的基于倾斜高压水射流及刮刀布置的无岩脊破岩方法，其特征在于：模块化刮刀(1)包括刮刀刀具(1.1)、机械刮刀框架(1.2)、机械刮刀推力油缸(1.3)和机械刮刀导向连接油缸(1.4)；

刮刀刀具(1.1)通过机械刮刀刀具中轴(1.5)安装在机械刮刀框架(1.2)上；

机械刮刀推力油缸(1.3)与机械刮刀框架(1.2)连接；

机械刮刀导向连接油缸(1.4)与机械刮刀框架(1.2)连接、且位于机械刮刀推力油缸(1.3)两侧；

机械刮刀推力油缸(1.3)和机械刮刀导向连接油缸(1.4)分别与TBM刀盘(4)连接。

6.根据权利要求5所述的基于倾斜高压水射流及刮刀布置的无岩脊破岩方法，其特征在于：在TBM刀盘(4)工作时，机械刮刀推力油缸(1.3)施加推力，机械刮刀导向连接油缸(1.4)伴随机械刮刀框架(1.2)同步运动，机械刮刀推力油缸(1.3)的施加力作用到机械刮刀框架(1.2)上，进而推动刮刀刀具(1.1)。

7.根据权利要求6所述的基于倾斜高压水射流及刮刀布置的无岩脊破岩方法，其特征在于：机械滚刀结构(2)包括机械滚刀(2.1)、机械滚刀框架(2.2)和机械滚刀推力油缸(2.3)；

机械滚刀(2.1)通过机械滚刀刀具中轴(2.4)安装在机械刮刀框架(1.2)上；

机械滚刀推力油缸(2.3)与机械滚刀框架(2.2)连接；

机械滚刀推力油缸(2.3)与TBM刀盘(4)连接。

8.根据权利要求7所述的基于倾斜高压水射流及刮刀布置的无岩脊破岩方法，其特征在于：所述模块化刮刀(1)包括两种状态，分别为刮刀切割岩脊工作状态和刮刀收缩状态；

当机械刮刀模块为刮刀收缩状态时，且刮刀刀具(1.1)伸出TBM刀盘(4)平面的长度与机械滚刀伸出TBM刀盘(4)平面的长度相等，刮刀刀具(1.1)和机械滚刀同时滚压岩石材料，

当机械刮刀模块为刮刀切割岩脊工作状态时，刮刀刀具(1.1)贯入高压水切槽(5)、切割机械滚刀滚压后残余的岩脊(7)，将岩脊(7)推平至高压水切槽(5)最底部位置。