短距離重合斷面掘進(jìn)的制造方法
【專利摘要】一種短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)，依次由刀盤、驅(qū)動(dòng)、護(hù)盾、推進(jìn)及支撐系統(tǒng)、尾部支撐系統(tǒng)、出渣輸送機(jī)連接而成，其特征是：所述的推進(jìn)及支撐系統(tǒng)由至少兩個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)組成；每個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)包括主梁、推進(jìn)油缸和撐靴，撐靴呈X型布置，撐靴的每個(gè)方位角上均設(shè)有至少一對(duì)撐靴腳。本發(fā)明通過整機(jī)合理設(shè)計(jì)，尤其是主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，以及撐靴的設(shè)計(jì)達(dá)到多次重合開挖斷面的目的，解決地鐵過站的斷面開挖問題，也為其它掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展改進(jìn)提供一種新的思路。
【專利說明】短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于地鐵過站、非圓形斷面開挖的新型掘進(jìn)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]針對(duì)非圓形斷面的開挖，目前有鉆爆法和全斷面仿形開挖兩種方式。鉆爆法施工一般都人工打眼或鑿巖機(jī)打眼放炮的方式開挖，對(duì)環(huán)境破壞擾動(dòng)較大，有較大的安全隱患。特別對(duì)于城市、煤礦、有易燃易爆氣體的區(qū)域等是限制鉆爆法的使用。全斷面仿形開挖法施工需要全斷面仿形掘進(jìn)機(jī)和相應(yīng)的支護(hù)措施，整機(jī)的投資成本高，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整機(jī)設(shè)備長(zhǎng)，組裝空間限制，施工成本高昂，尤其對(duì)于短距離斷面開挖，如地鐵過站等，而且并不是所有斷面形狀都能夠無盲區(qū)的仿形開挖。
[0003]針對(duì)地鐵過站的施工，使用什么樣的設(shè)備和采用如何方式進(jìn)行施工，是迫切需要解決的問題。此專利“短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)”和“重合開挖工法”主要解決在圍巖可以自穩(wěn)下的地鐵過站、非圓形斷面的開挖問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的是針對(duì)地鐵過站、短距離非圓形斷面的開挖等技術(shù)問題，提供一種短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)。
[0005]為了解決以上技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:一種短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)，依次由刀盤、驅(qū)動(dòng)、護(hù)盾、推進(jìn)及支撐系統(tǒng)、尾部支撐系統(tǒng)、出渣輸送機(jī)連接而成，所述的推進(jìn)及支撐系統(tǒng)由至少兩個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)組成；每個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)包括主梁、推進(jìn)油缸和撐靴，撐靴呈X型布置，撐靴的每個(gè)方位角上均設(shè)有至少一對(duì)撐靴腳。
[0006]所述主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)中的撐靴由撐靴腳、撐靴導(dǎo)向柱、撐靴油缸、撐靴滑動(dòng)架組成；主梁前端與驅(qū)動(dòng)連接，滑動(dòng)架導(dǎo)軌設(shè)置在主梁上，撐靴滑動(dòng)架滑動(dòng)設(shè)置在滑動(dòng)架導(dǎo)軌上，推進(jìn)油缸與滑動(dòng)架導(dǎo)軌平行設(shè)置，推進(jìn)油缸設(shè)置在主梁前端與撐靴滑動(dòng)架之間，撐靴腳和撐靴滑動(dòng)架之間設(shè)有撐靴導(dǎo)向柱和撐靴油缸。
[0007]所述的刀盤為平面刀盤或錐形刀盤，驅(qū)動(dòng)主要由箱體、馬達(dá)、減速裝置、主軸承、密封、環(huán)件組成，刀盤通過法蘭與驅(qū)動(dòng)的環(huán)件相連，護(hù)盾布置在驅(qū)動(dòng)的四周，主梁前端通過法蘭與驅(qū)動(dòng)的箱體連接，尾部支撐系統(tǒng)與主梁后端連接，出渣輸送機(jī)設(shè)置在尾部支撐系統(tǒng)后部。
[0008]所述的尾部支撐系統(tǒng)包括尾部滑動(dòng)架、尾部垂直調(diào)整油缸、尾部撐靴腳、尾部導(dǎo)向柱、尾部支撐油缸、尾部水平調(diào)整油缸、尾部支撐架；尾部滑動(dòng)架設(shè)置在主梁后端，尾部滑動(dòng)架上設(shè)有尾部垂直調(diào)整油缸和尾部水平調(diào)整油缸，尾部支撐架活動(dòng)設(shè)置在尾部滑動(dòng)架上，尾部撐靴腳和尾部支撐架之間設(shè)有尾部導(dǎo)向柱和尾部支撐油缸。
[0009]依次由刀盤、驅(qū)動(dòng)、護(hù)盾、兩個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)、尾部支撐系統(tǒng)、出渣輸送機(jī)連接而成并由控制系統(tǒng)進(jìn)行控制；刀盤在驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下切削巖面，通過刀盤集渣斗收集巖渣由出渣輸送機(jī)出渣，每個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)配置一個(gè)X型布置的撐靴。
[0010]半工掘進(jìn)模式時(shí)的工作過程如下:開始掘進(jìn)時(shí)，主梁上的所有撐靴撐緊巖壁，尾部支撐系統(tǒng)收起離開底部巖壁，刀盤、護(hù)盾、驅(qū)動(dòng)、主梁在推進(jìn)油缸作用下，向前掘進(jìn)一個(gè)油缸行程，尾部支撐系統(tǒng)伸出撐緊支撐在底部巖壁上，主梁上的所有撐靴縮回離開巖壁，推進(jìn)油缸復(fù)位帶動(dòng)撐靴恢復(fù)到初始狀態(tài)，開始下一工作循環(huán)準(zhǔn)備，一個(gè)換步掘進(jìn)的工作模式完成。
[0011]全工掘進(jìn)模式時(shí)的工作過程如下:包括兩個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)，分別命名為第一主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)、第二主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)；第一主梁上的第一撐靴撐緊巖壁，第一撐靴在第一推進(jìn)油缸的伸出作用下掘進(jìn)一個(gè)行程，刀盤、護(hù)盾、驅(qū)動(dòng)、第一主梁、第二主梁、第二推進(jìn)油缸、第二撐靴、尾部支撐系統(tǒng)向前移動(dòng)一個(gè)推進(jìn)油缸一的行程，此時(shí)第二撐靴撐緊巖壁，第一撐靴縮回，第二推進(jìn)油缸伸出一個(gè)油缸行程，推進(jìn)油缸快速回收復(fù)位，準(zhǔn)備下一個(gè)交替掘進(jìn)狀態(tài)。
[0012]本發(fā)明短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)可以多次重合開挖和掘進(jìn)模式特點(diǎn)是其他掘進(jìn)機(jī)所不具備的。本發(fā)明精化設(shè)備，又降低設(shè)備及施工成本。在使用本發(fā)明進(jìn)行地鐵過站施工、及巷道施工后，可以根據(jù)需要斷面情況對(duì)斷面進(jìn)行人工修正得到最終的斷面形狀。
[0013]本發(fā)明考慮了多次重合開挖、無支護(hù)連續(xù)掘進(jìn)對(duì)撐靴布置空間的要求，通過合理布局撐靴的撐靴腳的方位角，撐靴支撐點(diǎn)在上部，使短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)重合掘進(jìn)，完成非圓形斷面開挖，不同于其它掘進(jìn)機(jī)的支撐方式。在圍巖可以自穩(wěn)地質(zhì)下，使巖石承受的局部應(yīng)力減小，分散了對(duì)巖石的擾動(dòng)，對(duì)軟圍巖的有良好適應(yīng)性，能夠?qū)崿F(xiàn)多次重合掘進(jìn)得到需要的斷面。
[0014]本發(fā)明具有進(jìn)行半工掘進(jìn)模式和全工掘進(jìn)模式。半工掘進(jìn)模式換步時(shí)，不能進(jìn)行掘進(jìn)，即只有撐靴撐緊巖壁時(shí)，才能掘進(jìn)；全工掘進(jìn)模式，不需要后支撐進(jìn)行換步，采用主梁推進(jìn)撐靴交替推進(jìn)掘進(jìn)。
[0015]本發(fā)明通過整機(jī)合理設(shè)計(jì)，尤其是主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，以及撐靴的設(shè)計(jì)達(dá)到多次重合開挖斷面的目的，解決地鐵過站的斷面開挖問題，也為其它掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展改進(jìn)提供一種新的思路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1A-A方向的剖視圖。
[0018]圖3為圖1B-B方向的剖視圖。
[0019]圖4為主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)施工工法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，一種短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)，依次由刀盤1、驅(qū)動(dòng)2、護(hù)盾3、推進(jìn)及支撐系統(tǒng)、尾部支撐系統(tǒng)7、出渣輸送機(jī)8連接而成并由控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。推進(jìn)及支撐系統(tǒng)由兩個(gè)串聯(lián)設(shè)置的主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)組成，具有換步掘進(jìn)模式和不換步掘進(jìn)模式兩種模式應(yīng)對(duì)不同的圍巖，并且主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)中撐靴的布置方位使掘進(jìn)機(jī)可以進(jìn)行多次重合開挖，每一個(gè)撐靴由多對(duì)撐靴腳分散撐靴對(duì)巖石的局部應(yīng)力，減小對(duì)巖石的擾動(dòng)。[0022]刀盤1為平面刀盤或錐形刀盤，刀盤1通過法蘭與驅(qū)動(dòng)2的環(huán)件相連，刀盤進(jìn)行巖石破碎并通過集渣斗收集巖渣。驅(qū)動(dòng)2主要由箱體、馬達(dá)、減速裝置、主軸承、密封、環(huán)件組成，驅(qū)動(dòng)2的作用是為刀盤1的旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力扭矩。護(hù)盾3布置在驅(qū)動(dòng)2的四周，可以調(diào)節(jié)與圍巖巖壁的壓力和減震的作用。尾部支撐系統(tǒng)7設(shè)置在最后一個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)的后部，用于換步時(shí)的支撐和調(diào)向。出渣輸送機(jī)8設(shè)置在尾部支撐系統(tǒng)7后部，用于掘進(jìn)機(jī)的出渣處理。
[0023]如圖2、4所示，每個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)均包括主梁4、推進(jìn)油缸5、和撐靴6，撐靴由撐靴腳6-1、撐靴導(dǎo)向柱6-2、撐靴油缸6-3、撐靴滑動(dòng)架6-4和滑動(dòng)架導(dǎo)軌6_5組成。主梁4通過法蘭與驅(qū)動(dòng)2的箱體連接，主梁4上設(shè)有推進(jìn)油缸5及呈X型布置的撐靴，撐靴6的每個(gè)方位角上均設(shè)有一對(duì)撐靴腳6-1，撐靴腳撐緊巖壁，提供反力?；瑒?dòng)架導(dǎo)軌6-5設(shè)置在主梁4上，滑動(dòng)架導(dǎo)軌6-5是撐靴6的移動(dòng)軌道。撐靴滑動(dòng)架6-4滑動(dòng)設(shè)置在滑動(dòng)架導(dǎo)軌6-5上，推進(jìn)油缸5與滑動(dòng)架導(dǎo)軌6-5平行設(shè)置，推進(jìn)油缸5設(shè)置在主梁前端與撐靴滑動(dòng)架之間，撐靴滑動(dòng)架6-4是撐靴6的載體通過推進(jìn)油缸5在滑動(dòng)架導(dǎo)軌6-5上滑動(dòng)。撐靴油缸6-3和撐靴導(dǎo)向柱6-4連接在撐靴滑動(dòng)架與撐靴腳之間，撐靴油缸執(zhí)行伸出或縮回?fù)窝ツ_的動(dòng)作；撐靴導(dǎo)向柱是撐靴腳的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，保證撐靴腳能正確方位撐緊巖壁。
[0024]撐靴的多對(duì)撐靴腳的布置分散了對(duì)巖石的擾動(dòng)，使巖石承受的局部應(yīng)力減小，對(duì)軟圍巖的有良好適應(yīng)性。撐靴頂天立地的支撐方式，保證短距離重合掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行多次重合開挖時(shí)，撐靴能夠有效支撐巖壁。
[0025]如圖3所示，尾部支撐系統(tǒng)7包括尾部滑動(dòng)架7-1、尾部垂直調(diào)整油缸7-2、尾部撐靴腳7-3、尾部導(dǎo)向柱7-4、尾部支撐油缸7-5、尾部水平調(diào)整油缸7-6、尾部支撐架7_7 ;尾部滑動(dòng)架設(shè)置在主梁后端，尾部滑動(dòng)架上設(shè)有尾部垂直調(diào)整油缸和尾部水平調(diào)整油缸，尾部支撐架活動(dòng)設(shè)置在尾部滑動(dòng)架上，尾部撐靴腳和尾部支撐架之間設(shè)有尾部導(dǎo)向柱和尾部支撐油缸。
[0026]兩種掘進(jìn)模式詳細(xì)說明:
半工掘進(jìn)模式時(shí)，工作過程是:掘進(jìn)機(jī)開始掘進(jìn)時(shí)，主梁上的所有撐靴撐緊巖壁，尾部支撐系統(tǒng)收起離開底部巖壁，刀盤、護(hù)盾、驅(qū)動(dòng)、主梁在推進(jìn)油缸作用下，向前掘進(jìn)一個(gè)油缸行程，尾部支撐系統(tǒng)伸出撐緊支撐在底部巖壁上，主梁上的所有撐靴縮回離開巖壁，推進(jìn)油缸復(fù)位帶動(dòng)撐靴恢復(fù)到初始狀態(tài)，開始下一工作循環(huán)準(zhǔn)備，一個(gè)換步掘進(jìn)的工作模式完成。
[0027]全工掘進(jìn)模式時(shí)，工作過程是:包括兩個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)，分別命名為第一主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)、第二主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)。第一主梁上的第一撐靴撐緊巖壁，第一撐靴在第一推進(jìn)油缸的伸出作用下掘進(jìn)一個(gè)行程，刀盤、護(hù)盾、驅(qū)動(dòng)、第一主梁、第二主梁、第二推進(jìn)油缸、第二撐靴、尾部支撐系統(tǒng)向前移動(dòng)一個(gè)推進(jìn)油缸一的行程，此時(shí)第二撐靴撐緊巖壁，第一撐靴縮回，第二推進(jìn)油缸伸出一個(gè)油缸行程，推進(jìn)油缸快速回收復(fù)位，準(zhǔn)備下一個(gè)交替掘進(jìn)狀態(tài)。
[0028]由以上兩個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)下的掘進(jìn)機(jī)兩種掘進(jìn)模式可知，若是多個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)下，可以進(jìn)行主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)的分組實(shí)現(xiàn)全工掘進(jìn)模式。同時(shí)說明，半工掘進(jìn)模式下，撐靴接觸巖壁的面積多，對(duì)巖石擾動(dòng)下，更適應(yīng)巖石軟弱的地質(zhì)，而全工掘進(jìn)模式，更適用巖石堅(jiān)硬的地質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)快速的掘進(jìn)。
[0029]如圖5所示，短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)施工工法即掘進(jìn)機(jī)采用一次以上重合開挖的方式得到開挖斷面的施工方法，保證了一次開挖后截面，能夠滿足二次開挖時(shí)撐靴支撐巖壁要求。
【權(quán)利要求】
1.一種短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)，依次由刀盤、驅(qū)動(dòng)、護(hù)盾、推進(jìn)及支撐系統(tǒng)、尾部支撐系統(tǒng)、出渣輸送機(jī)連接而成，其特征是:所述的推進(jìn)及支撐系統(tǒng)由至少兩個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)組成；每個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)包括主梁、推進(jìn)油缸和撐靴，撐靴呈X型布置，撐靴的每個(gè)方位角上均設(shè)有至少一對(duì)撐靴腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)，其特征是:所述主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)中的撐靴由撐靴腳、撐靴導(dǎo)向柱、撐靴油缸、撐靴滑動(dòng)架組成；主梁前端與驅(qū)動(dòng)連接，滑動(dòng)架導(dǎo)軌設(shè)置在主梁上，撐靴滑動(dòng)架滑動(dòng)設(shè)置在滑動(dòng)架導(dǎo)軌上，推進(jìn)油缸與滑動(dòng)架導(dǎo)軌平行設(shè)置，推進(jìn)油缸設(shè)置在主梁前端與撐靴滑動(dòng)架之間，撐靴腳和撐靴滑動(dòng)架之間設(shè)有撐靴導(dǎo)向柱和撐靴油缸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)，其特征是:所述的刀盤為平面刀盤或錐形刀盤，驅(qū)動(dòng)主要由箱體、馬達(dá)、減速裝置、主軸承、密封、環(huán)件組成，刀盤通過法蘭與驅(qū)動(dòng)的環(huán)件相連，護(hù)盾布置在驅(qū)動(dòng)的四周，主梁前端通過法蘭與驅(qū)動(dòng)的箱體連接，尾部支撐系統(tǒng)與主梁后端連接，出渣輸送機(jī)設(shè)置在尾部支撐系統(tǒng)后部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)，其特征是:所述的尾部支撐系統(tǒng)包括尾部滑動(dòng)架、尾部垂直調(diào)整油缸、尾部撐靴腳、尾部導(dǎo)向柱、尾部支撐油缸、尾部水平調(diào)整油缸、尾部支撐架；尾部滑動(dòng)架設(shè)置在主梁后端，尾部滑動(dòng)架上設(shè)有尾部垂直調(diào)整油缸和尾部水平調(diào)整油缸，尾部支撐架活動(dòng)設(shè)置在尾部滑動(dòng)架上，尾部撐靴腳和尾部支撐架之間設(shè)有尾部導(dǎo)向柱和尾部支撐油缸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)，其特征是:依次由刀盤、驅(qū)動(dòng)、護(hù)盾、兩個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)、尾部支撐系統(tǒng)、出渣輸送機(jī)連接而成并由控制系統(tǒng)進(jìn)行控制；刀盤在驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下切削巖面，通過刀盤集渣斗收集巖渣由出渣輸送機(jī)出渣，每個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)配置一個(gè)X型布置的撐靴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)，其特征是半工掘進(jìn)模式時(shí)的工作過程如下:開始掘進(jìn)時(shí)，主梁上的所有撐靴撐緊巖壁，尾部支撐系統(tǒng)收起離開底部巖壁，刀盤、護(hù)盾、驅(qū)動(dòng)、主梁在推進(jìn)油缸作用下，向前掘進(jìn)一個(gè)油缸行程，尾部支撐系統(tǒng)伸出撐緊支撐在底部巖壁上，主梁上的所有撐靴縮回離開巖壁，推進(jìn)油缸復(fù)位帶動(dòng)撐靴恢復(fù)到初始狀態(tài)，開始下一工作循環(huán)準(zhǔn)備，一個(gè)換步掘進(jìn)的工作模式完成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短距離重合斷面掘進(jìn)機(jī)，其特征是全工掘進(jìn)模式時(shí)的工作過程如下:包括兩個(gè)主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)，分別命名為第一主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)、第二主梁推進(jìn)撐靴系統(tǒng)；第一主梁上的第一撐靴撐緊巖壁，第一撐靴在第一推進(jìn)油缸的伸出作用下掘進(jìn)一個(gè)行程，刀盤、護(hù)盾、驅(qū)動(dòng)、第一主梁、第二主梁、第二推進(jìn)油缸、第二撐靴、尾部支撐系統(tǒng)向前移動(dòng)一個(gè)推進(jìn)油缸一的行程，此時(shí)第二撐靴撐緊巖壁，第一撐靴縮回，第二推進(jìn)油缸伸出一個(gè)油缸行程，推進(jìn)油缸快速回收復(fù)位，準(zhǔn)備下一個(gè)交替掘進(jìn)狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】E21D9/08GK103670433SQ201310713367
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】李建斌, 張玉鋒, 李普慶, 寧向可, 賀飛 申請(qǐng)人:中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司