[发明专利]一种基于隧道岩石破碎的掘进设备

说明书

本发明公开了一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，包括其上安装有滚刀的切割头，切割头上还设置有第二流体管、第一流体管，切割头上还设置有孔道，孔道内设有伸缩机构，伸缩机构的伸缩端设有用于对孔道封堵的活动头；所述滚刀通过连接杆与活动头连接；孔道内壁上还设有封堵块，封堵块能够沿孔道径向移动，对孔道进行封堵且与活动头形成冷却腔；活动头内还设有与第一流通管连通的进水管。本发明利用设置的伸缩机构能够驱动滚刀缩回至切割头的孔道内，能够对滚刀起一定的保护作用，利用设置的封堵块能够避免破碎的石块进入至孔道内，造成孔道的堵塞，设置的冷却腔能够与切割头进行热交换，达到对切割头降温的作用，延长其使用寿命。

技术领域

本发明涉及隧道施工设备理技术领域，具体涉及一种基于隧道岩石破碎的掘进设备。

背景技术

目前在城市中心区域隧道施工中受周边既有建(构)筑物变形敏感性限制，爆破开挖的局限性较强。特别是在轨道、高铁保护区较近区域，沉降及爆破震速等参数的控制尤为严格，即便是采用控制爆破或静态爆破等工艺，掘进速度与变形控制的平衡仍然很难接受。传统的机械开挖在硬质围岩工况下掘进速度较慢，影响施工进度、过度磨损掘进钻头。

现阶段，有技术文献(专利，如申请号为：CN201711487312.X、CN202110520401.X提供的技术方案)从热胀冷缩的原理出发，在隧道TBM掘进机刀盘上面安装冷热作用装置，先通过热膨胀和冷收缩率先破坏岩石，以提升后续掘进效率以及整体掘进效率。

对热胀冷缩技术在岩土掘进上运用进一步优化，无疑对推进隧道施工技术的发展具有积极意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，目的在于提供一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，利用设置的伸缩机构能够驱动滚刀缩回至切割头的孔道内，从而在利用高温灼烧隧道岩石时，能够对滚刀起一定的保护作用，同时在进行掘进的过程中，利用设置的封堵块能够避免破碎的石块进入至孔道内，造成孔道的堵塞，同时形成的冷却腔能够与切割头进行热交换，达到对切割头降温的作用，延长其使用寿命。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于隧道岩石破碎的掘进设备，包括其上安装有滚刀的切割头，所述切割头上还设置有用于喷出可燃流体的第二流体管、用于喷出冷却流体的第一流体管，所述切割头上还设置有孔道，孔道内设有伸缩机构，伸缩机构的伸缩端设有用于对孔道封堵的活动头；

所述滚刀通过连接杆与活动头连接；

所述孔道内壁上还设有封堵块，所述封堵块能够沿孔道径向移动，对孔道进行封堵且与活动头形成冷却腔；

所述活动头内还设有与第一流通管连通的进水管，冷却流体能够通过进水管进入冷却腔内。

针对现有技术中，在利用掘进机对隧道岩石进行掘进的过程中，现有的方式利用高温作用于硬岩内部产生膨胀力，超过了岩石的抗压强度，产生岩石结构性损伤，而迅速降温引起岩石内部的张拉应力，进一步引起岩石强度降低，然后再加温后岩体进行冷却，利用岩石在温度变化下产生的温度应力引起岩石劣化，而后再采用机械式掘进，有利于掘进速率的提升和减小切割头的机械磨损，但是上述方式在对隧道岩石掘进的过程中，由于掘进机的切割头靠近于岩石，因此在对岩石进行热胀冷缩的过程中，切割头上的滚刀也容易在热胀冷缩的作用下发生损坏，为此，本技术方案在切割头的内部设置有若干孔道，且孔道内均设置有与滚刀连接的伸缩机构，在利用第二流体管向岩石喷洒可燃流体时，利用设置的伸缩机构将切割头上的滚刀缩回至孔道内，使得滚刀处于保护的状态，通过避免或减少所述冷却用流体对滚刀的冷却割作用、通过避免或减少所述可燃流体燃烧时对滚刀的加热作用，使得滚刀在整个使用周期内温度变化幅度以及程度更小，避免或减小因为温度变化给滚刀材料带来的如高温蠕变问题、热应力疲劳问题，从而达到利于保障滚刀使用寿命的目的。