[发明专利]水刀掘进式盾构机

摘要

本发明：水刀掘进式盾构机，将水刀技术与盾构技术组合，将环形保持装置前移，掘进时向岩石圆柱外侧的空腔推进；将现有盾构机盘形滚刀刀具改为环形，置于环形保持装置前端，减少磨损；在环形保持装置前端设置可伸缩的压力传感器探头，以方便及时开启水刀；用水刀部分或全部替代合金刀具，当遇到岩性复杂的地层或硬岩层时，使用水刀辅助掘进，减少刀具与岩石的直接碰撞；为了降低水刀用水、用砂成本，改进盾构机的渣土传送装置与抽水装置，回收利用隧道建设过程中抽取的地下水、破碎的废渣，供加砂水刀使用。并设计了适用于矿山的实施例。有利于降低隧道建设成本，并有效减小塌方、废热、透水事故、粉尘的危害，减少对地下水的浪费。

主权项

1.水刀掘进式盾构机，即一种增设水刀掘进的盾构机，其特征在于，基本组成包括：掘进设备，所述掘进设备置于盾构机最前端，至少包括水刀、刀环，可以包括合金刀具但不可完全是合金刀具；水刀，每个水刀可独立的拆卸替换，当岩石不均匀、较硬或易产生有害粉尘时使用水刀；合金刀具，所述合金刀具部分或全部被水刀替代，当岩石均匀且单向抗压强度小于200Mpa时使用；水刀探头，所述水刀探头为前端具有水刀，后端具有压力传感器的可伸缩的金属杆；刀环，分为转动型和非转动型两种，圆环形盾构采用转动型，异形盾构采用非转动型；推进设备，由控制室控制的多个千斤顶组成，每个千斤顶相互独立；切断装置，所述切断装置包括刀盘、传送带、垂直千斤顶，破碎、切割、运送岩石柱离开掌子面；底座，所述底座沿隧道内轨道前端切线方向，至少包括两根相互平行的狭长组件，引导轨道敷设；预警设备，包括水刀探头预警设备、水刀预警设备、合金刀具预警设备、传感器，水刀预警设备和合金刀具预警设备电路相互独立，均采用或门方式连接各个单元，传感器分别以通过压敏电阻电流为依据反映水刀位置的压力，以通过热敏电阻电流为依据反映水刀位置的温度、电极的电流变化为依据反映地下水溶解盐类浓度性质变化，预警设备以串联于干路的电流表记录电流反馈回控制室，当出现断路或漏电的时候以电流增高的变化，反映刀具的断裂或损坏；外壁保持设备，所述外壁保持设备呈短管状，截面形状和所需隧道外壁形状相同，且外壁保持设备必须包括纵向的千斤顶和防突水挡板槽，具有保持隧道形状稳定、拼装板片、固定和保护掘进设备的作用；砂水循环利用设备，抽取盾构机掘进过程中产生的岩屑、渣土和地层下渗的地下水，经分选后，抽取的地下水被掘进设备的水刀再利用，抽取的岩屑、渣土一部分作为加砂水刀的磨砂再利用，一部分与混凝土混合作为盾构的板片原料；所述砂水循环利用设备包括：搅拌器，在刀环底端被动搅拌盾构机掘进过程中产生的岩屑、渣土和地层下渗的地下水；抽泥泵，所述抽泥泵连通抽水抽砂管，为抽取盾构机掘进过程中产生的岩屑、渣土和地层下渗的地下水提供动力；抽水抽砂管，所述抽水抽砂管为抽取盾构机掘进过程中产生的岩屑、渣土和地层下渗的地下水过程中的通道；过滤网，所述过滤网为具筛孔的双层传送带，筛孔单向可变，截面瓣膜状过滤网至少绕过两个传动滚筒，传动滚筒旋转轴互相平行，倾斜于水平面放置；沉淀槽，所述沉淀槽浸没过滤网的部分分为三层，与未浸没过滤网的部分以挡板隔开，挡板通过漏斗状连通管导出污泥，分层部分上层中层暂存加砂水刀所需的水与砂，并浸没过滤网，下层暂存污泥；加压舱，所述加压舱将沉淀槽内的上清液与经过滤网的岩石碎屑分离地加压，并送入加砂水刀执行射流；排渣口，所述排渣口位于沉淀槽底端过滤网倾斜向下一侧的底面或竖直侧面，大小可调节，以排出颗粒过小的污泥与颗粒过大的砾石；运载设备，包括轨道、牵引机械、切割设备，并运载所需的机电设备就位；运载设备放置于轨道上的部分，由双层盘形可转动机车平台牵引和运载；双层盘形可转动机车平台上盘与下盘间以至少六根水平和竖直方向的等大插销固定，插销插入后凭借螺母与插销一端的螺丝拧紧固定；切割设备拖曳、切断、运移切下的岩石柱；控制室，控制盾构机各部分的运动，收集并处理传感器数据，为人员提供安全工作的空间。