[发明专利]一种TBM刀盘结构

说明书

本发明公开了一种TBM刀盘结构，包括刀盘主驱动系统以及同轴套设的内环和外环，所述内环与所述刀盘主驱动系统连接，且所述内环能够在所述刀盘主驱动系统的作用下实现旋转推进运动；所述外环与所述内环之间可相对转动，且所述外环与所述内环之间设置有实现两者扣合或脱离的锁死闸门；所述外环上设置有多组的侧推装置；所述侧推装置包括侧推组件、阻隔组件和推力系统，该TBM刀盘结构在切割质量较差或破碎的岩层时被卡死后，通过上述系统对刀盘外环首先进行脱困，并以此带动内环脱困，以达到刀盘整体脱困的目的。本发明优点是：TBM刀盘采用可分离的外部环状设计，在同一套主驱动系统提供的扭力作用下，刀盘外环和内环主刀盘可分别单独进行转动。

技术领域

本发明涉及隧道及地下工程技术领域，特别涉及一种TBM刀盘结构。

背景技术

TBM(岩石掘进机)头部为直接接触岩石的部分，称为刀盘，其工作原理是通过后方推进系统的多组液压油缸提供支撑力，同时前部刀盘通过刀盘驱动系统的电机提供扭力带动刀盘旋转，刀盘上方的多组滚刀在刀盘旋转及油缸推力共同作用下，旋转切割破岩，破碎岩石通过刀盘上设置的铲斗，在旋转的同时重力作用下掉落至刀盘后方集渣槽，在通过出渣系统运送至洞外。

目前的TBM刀盘均为整体性设计，存在以下不足：适用开挖岩体完整性较好的岩层，其破碎岩块大小主要取决于滚刀间距，破碎机理是因切割并施加正向推力的综合作用下分块垮塌，当遭遇破碎地层时，刀盘前方上部破碎岩石未经切割容易自行垮塌掉落，掉落的大小不一的块石充填在滚刀和岩壁之间，造成滚刀难以接触需切割的完整岩壁，同时垮塌造成渣量过大，此时如果块石造成的阻力大于刀盘电机额定功率，则刀盘无法转动被卡，而刀盘无法转动又造成出渣困难，因此造成TBM刀盘卡死，不能继续作业，只能靠人工扩挖进行脱困，该方式处理不仅时间长还会对设备会产生不利影响，如爆破震动影响。此外人工处理费用且高工期不可控。

发明内容

本发明提供一种TBM刀盘结构，该TBM刀盘在切割质量较差或破碎的岩层被卡死后，通过首先对外环进行脱困的方式对刀盘进行分步脱困，最终实现刀盘的整体脱困。

本发明通过下述技术方案实现：

一种TBM刀盘结构，包括刀盘主驱动系统以及同轴套设的内环和外环，所述内环与所述刀盘主驱动系统连接，且所述内环能够在所述刀盘主驱动系统的作用下实现旋转推进运动；所述外环与所述内环之间可相对转动，且所述外环与所述内环之间设置有实现两者扣合或脱离的锁死闸门；所述外环上设置有多组的侧推装置，多组所述侧推装置沿所述外环中轴线周向分布至所述外环上；所述侧推装置包括侧推组件、阻隔组件和推力系统，所述侧推组件固定于所述外环上且具有伸缩端，所述阻隔组件安装于内环上，并可在所述推力系统的作用下，沿所述内环的径向移动至所述外环处，所述推力系统与所述主驱动系统连接传动连接；所述侧推装置至少具有一种工作状态：所述阻隔组件在所述推力系统的作用下移动至所述外环处，所述侧推组件的伸缩端能够与所述阻隔组件相互接触并形成支撑反力；所述外环上加工有联通槽，当所述内环和所述外环相对旋转时，所述内环上的铲斗能够与所述外环上的所述联通槽部分或全部连通。

现有技术是当遭遇破碎地层时，刀盘前方上部破碎岩石未经切割容易自行垮塌掉落，大小不一的块石充填在滚刀之间，造成滚刀难以接触需切割的完整岩面，同时垮塌造成渣量过大，此时如果块石造成的阻力大于刀盘电机额定功率，则刀盘无法转动被卡，而刀盘无法转动又造成出渣困难，因此造成TBM刀盘卡死，不能继续作业；并且当刀盘受卡不能正常旋转后，一般难以靠设备自身脱困，只能人工打开刀盘后方的护盾，采取人工爆破扩挖并出渣，增加刀盘部位岩体空隙的手段进行脱困，该方式处理不仅时间长还会使护盾变形，对设备会产生不利影响，爆破费用高且工期不可控，并且人工处理刀盘卡死会存在一定的安全隐患。