[发明专利]一种全断面硬岩隧道掘进机

说明书

本发明的目的在于提供一种全断面硬岩隧道掘进机，以解决现有技术中的TBM在硬岩破碎区域掘进时刀盘易被塌陷的碎石卡刀的技术问题。全断面硬岩隧道掘进机包括刀盘和护盾，护盾包括盾体，在盾体中设有主驱动和插刀防护机构，插刀防护机构沿盾体周向间隔排布有多个，插刀防护机构包括铰接在盾体上的摆臂，摆臂上连接有驱动摆臂俯仰摆动的摆臂驱动机构，摆臂上沿摆臂的长度方向活动安装有插刀；摆臂上还设有驱动插刀沿摆臂的长度方向上往复运动的插刀驱动机构，在摆臂驱动机构驱动摆臂向盾体外摆动后，插刀驱动机构能够驱动插刀向前运动自刀盘径向外侧前插至摆臂前侧的围岩中。

技术领域

本发明涉及掘进机技术领域，具体涉及一种全断面硬岩隧道掘进机。

背景技术

全断面硬岩隧道掘进机(TBM)常应用于岩石地层或硬性地质的隧道掘进和开发，TBM包括盾体以及盾体前端安装的刀盘，在盾体中设有驱动刀盘进行旋转和驱动盾体前进的主驱动。TBM能够随着动力系统的推进，使刀盘对硬岩掌子面进行切割掘进，进而挖掘出工程隧道。其中，盾体和刀盘之间存在着一定的间隙，以使盾体的外壳能够避让旋转的刀盘，避免两者间发生干涉。

然而，现有技术中的TBM在遇到围岩破碎区域时，破岩相对于硬岩地质易落易碎，在TBM掘进的过程中，刀盘上方的碎石时常造成刀盘卡刀，或者在护盾掘进的过程中，刀盘上方的碎石也会整体塌陷，从侧向或盾体和刀盘间的间隙卡入刀盘中，使TBM出现卡刀的情况，造成设备无法正常挖掘。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全断面硬岩隧道掘进机，以解决现有技术中的TBM在硬岩破碎区域掘进时刀盘易被塌陷的碎石卡刀的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的一种全断面硬岩隧道掘进机的技术方案是：

一种全断面硬岩隧道掘进机，包括刀盘和处于刀盘后侧的护盾，护盾包括盾体，在盾体中设有驱动刀盘进行旋转的主驱动，所述护盾还包括插刀防护机构，插刀防护机构沿盾体周向间隔排布有多个，插刀防护机构包括铰接在盾体上的摆臂，摆臂上连接有驱动摆臂俯仰摆动的摆臂驱动机构，摆臂上沿摆臂的长度方向活动安装有插刀；所述摆臂上还设有驱动插刀沿摆臂的长度方向上往复运动的插刀驱动机构，在摆臂驱动机构驱动摆臂向盾体外摆动后，插刀驱动机构能够驱动插刀向前运动自刀盘径向外侧前插至摆臂前侧的围岩中；所述插刀防护机构具有水平防护状态和前插防护状态，当插刀防护机构处于水平防护状态时，各摆臂前后延伸并围成处于刀盘后侧的刀盘后侧防护空间，插刀防护机构处于前插防护状态时，插刀在插刀驱动机构的作用下前插至摆臂前侧的围岩中，各摆臂及摆臂上的插刀围成防护刀盘的刀盘防护空间。

有益效果：通过在刀盘后的盾体上设置插刀防护机构，在掘进常规硬岩地质时，插刀防护机构未开启，摆臂直接作为盾体外壳使用，起到支撑和防护的作用，在刀盘后侧形成防护空间。当掘进破碎带硬岩时，插刀防护机构开启并将插刀插入破碎带中，各插刀防护机构互相配合，在盾体外沿刀盘的周向形成对刀盘的防护空间，插刀防护机构能够随着刀盘的掘进而前进，并将刀盘和盾体间的间隔盖住，阻止碎石进入刀盘内部。通过插刀防护机构形成的防护空间，有效地阻挡刀盘外部的落石和破碎带的碎石坍塌，刀盘可正常工作掘进，有效地解决了现有技术中的TBM在硬岩破碎区域掘进时刀盘易被塌陷的碎石卡刀的技术问题。

优选地，所述摆臂为中空的筒状结构，所述插刀驱动机构设置在摆臂的内腔中，在插刀防护机构处于水平防护状态时，插刀的至少一端处于摆臂内与摆臂的内腔前后导向配合。插刀驱动机构设置在摆臂中能够使摆臂对插刀驱动机构进行保护，防止插刀驱动机构外露而影响插刀的驱动过程，插刀的至少一端处于摆臂内也能够使插刀在摆臂内被插刀驱动机构驱动而在摆臂上滑动往复，连接紧凑，结构巧妙。

优选地，所述插刀的一端为在插刀防护机构处于水平防护状态时插入摆臂内的导向配合端，另一端为在插刀防护机构在水平防护状态时处于摆臂内腔外的前插端，前插端设置有处于摆臂外的刀头，刀头背向护盾内腔的侧面与摆臂背向护盾内腔的侧面平齐。刀头处于前侧，能够切削地层供摆臂行进，减小摆臂的磨损。