[发明专利]自由断面掘进设备

说明书

本发明提供了一种自由断面掘进设备，包括：整机行走组件，能够沿隧道掘进方向行进；多个激光发生组件，设置在整机行走组件上，多个激光发生组件被配置为发射沿预设轨迹对隧道的掌子面进行切割的激光，以使掌子面形成具有待挤压切口的凹凸状岩体；楔形挤压组件，设置在整机行走组件上并朝向掌子面，楔形挤压组件被配置为从待挤压切口处挤压凹凸状岩体，以使凹凸状岩体破碎脱落。本发明利用激光使完整的掌子面形成具有待挤压切口的凹凸状岩体，掌子面的完整性及连接强度大幅度降低，通过楔形挤压组件对凹凸状岩体的挤压作用，致使凹凸状岩体断裂，从掌子面剥离，实现隧道开挖并能够提高破岩效率。

技术领域

本发明涉及隧道掘进机械领域，具体涉及一种自由断面掘进设备。

背景技术

近年来道路交通，水利水电等基础工程的建设规模逐年增加，传统自由断面掘进机采用截割头搭载金属刀具破岩，针对软弱围岩，其破岩能力尚可，若遇硬岩或极硬岩地层(100Mpa)时，金属刀具的破岩能力明显下降，且刀具的异常磨损概率亦会大幅增加，导致换刀的频率增加，破岩效率降低，增加了隧道开挖的成本。

发明内容

本发明提供了一种自由断面掘进设备，以达到提高破岩效率的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自由断面掘进设备，包括：整机行走组件，能够沿隧道掘进方向行进；多个激光发生组件，多个激光发生组件被配置为发射沿预设轨迹对隧道的掌子面进行切割的激光，以使掌子面形成具有待挤压切口的凹凸状岩体；楔形挤压组件，设置在整机行走组件上并朝向掌子面，楔形挤压组件被配置为从待挤压切口处挤压凹凸状岩体，以使凹凸状岩体破碎脱落。

进一步地，激光发生组件包括：激光发生单元，设置在整机行走组件上并能够产生设定功率的激光；激光发射头，与激光发生单元连接并能够朝向掌子面发射激光。

进一步地，激光发生组件还包括旋转组件，设置在整机行走组件上，激光发射头设置在旋转组件上并能够随旋转组件转动。

进一步地，旋转组件包括：旋转平台电机，与整机行走组件固定连接；旋转平台，与旋转平台电机的旋转轴连接并能够相对于整机行走组件转动；回转平台，激光发射头设置在回转平台上且回转平台能够驱动激光发射头相对于旋转平台转动，回转平台设置在旋转平台上，并且激光发射头和回转平台能够一起随旋转平台转动。

进一步地，激光发生组件还包括水冷装置，设置在整机行走组件上并与激光发生单元连接，水冷装置能够冷却激光发生单元。

进一步地，楔形挤压组件包括：驱动组件，与整机行走组件连接；楔形块，与驱动组件连接，驱动组件能够驱动楔形块挤压掌子面。

进一步地，驱动组件包括：伸缩油缸，其固定端与整机行走组件连接，伸缩油缸的伸缩端与楔形块驱动连接；俯仰油缸，其固定端与整机行走组件连接，俯仰油缸的伸缩端与伸缩油缸的中部驱动连接。

进一步地，楔形挤压组件还包括回转组件，设置在伸缩油缸的伸缩端，楔形块通过回转组件与伸缩油缸的伸缩端连接，且楔形块能够相对于伸缩油缸转动。

进一步地，回转组件包括：回转电机，设置在伸缩油缸的伸缩端；回转平台，与回转电机的回转轴连接，回转平台能够相对于伸缩油缸转动，楔形块设置在回转平台上。

进一步地，整机行走组件远离楔形挤压组件的一端下部设置有撑靴装置，撑靴装置能够与隧道地面抵接。

本发明的有益效果是，利用激光对岩石的击碎、熔化、蒸发作用，在掌子面上产生与激光运动轨迹相同的待挤压切口，掌子面上的待挤压切口使完整的掌子面形成具有许多个凌空面的凹凸状岩体结构，掌子面的完整性及连接强度大幅度降低，最后通过楔形挤压组件对待挤压切口的挤压作用，致使凹凸状岩体结构断裂，从掌子面剥离，实现隧道开挖并能够提高破岩效率。

附图说明