一種雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，包括刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)，用于破碎巖石；護(hù)盾裝置，包括依次連接的前盾、中盾和后盾；驅(qū)動(dòng)裝置，安裝于所述前盾，與所述刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)連接，用于驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)；所述前盾和所述中盾主動(dòng)鉸接，所述中盾和所述后盾被動(dòng)鉸接。由于該掘進(jìn)機(jī)護(hù)盾裝置的前盾和中盾主動(dòng)鉸接，中盾和后盾被動(dòng)鉸接，即護(hù)盾裝置采用雙鉸接結(jié)構(gòu)，從而能夠適應(yīng)斜井隧道中緩和坡段與斜坡連接處曲率半徑小的工況，轉(zhuǎn)彎能力較強(qiáng)，且便于整機(jī)姿態(tài)調(diào)整。
【專利說明】一種雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及掘進(jìn)機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，鐵路工程、公路交通、煤礦建設(shè)的隧道工程不斷增多，在進(jìn)行長(zhǎng)隧道施工時(shí)，通常會(huì)設(shè)置斜井，以增加工作面，縮短工期。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)在斜井巖石隧道施工方面，主要采用鉆爆法施工，或者改為豎井施工，施工速度和效率低，而且安全性和環(huán)保性較低。專門用于斜井巖石隧道施工的掘進(jìn)機(jī)的研發(fā)和使用有限，由于斜井巖石隧道的設(shè)計(jì)中，整個(gè)斜井隧道每隔一段距離需要設(shè)置一緩和坡段，該緩和坡段可作為運(yùn)輸車的長(zhǎng)距離下坡的緩沖段，以減輕制動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，還可作為車輛的臨時(shí)檢修空間，緩和坡段與斜坡連接處的曲率半徑較小，所以，在斜井巖石隧道的施工過程中，面臨著轉(zhuǎn)彎、上軟下硬等復(fù)雜地質(zhì)條件的限制，常規(guī)的應(yīng)用于水平隧道的掘進(jìn)機(jī)無法適應(yīng)該環(huán)境，轉(zhuǎn)彎能力較弱，整機(jī)姿態(tài)不便調(diào)整。
[0004]此外，斜井巖石隧道同水平隧道一樣，會(huì)因?yàn)榈貙邮諗繉?dǎo)致卡機(jī)，降低掘進(jìn)效率。而且，斜井多應(yīng)用于煤礦巷道，而，煤礦巷道含有煤塵和瓦斯，常用的掘進(jìn)機(jī)由于包括電氣系統(tǒng)等，如果應(yīng)用于煤礦巷道作業(yè)，難免會(huì)因產(chǎn)生電火花而發(fā)生災(zāi)難性事故。
[0005]有鑒于此，如何設(shè)計(jì)出一種雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，能夠適應(yīng)斜井隧道中緩和坡段與斜坡連接處曲率半徑小的工況，轉(zhuǎn)彎能力強(qiáng)，整機(jī)姿態(tài)便于調(diào)整，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖井掘進(jìn)機(jī)，該掘進(jìn)機(jī)能夠適應(yīng)斜井隧道中緩和坡段于斜坡連接處曲率半徑小的工況，轉(zhuǎn)彎能力強(qiáng)，整機(jī)姿態(tài)便于調(diào)整。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，包括:
[0008]刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)，用于破碎巖石；
[0009]護(hù)盾裝置，包括依次連接的前盾、中盾和后盾；
[0010]驅(qū)動(dòng)裝置，安裝于所述前盾，與所述刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)連接，用于驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)；
[0011]所述前盾和所述中盾主動(dòng)鉸接，所述中盾和所述后盾被動(dòng)鉸接。
[0012]由于該掘進(jìn)機(jī)護(hù)盾裝置的前盾和中盾主動(dòng)鉸接，中盾和后盾被動(dòng)鉸接，即護(hù)盾裝置采用雙鉸接結(jié)構(gòu)，從而能夠適應(yīng)斜井隧道中緩和坡段與斜坡連接處曲率半徑小的工況，轉(zhuǎn)彎能力較強(qiáng)，且便于整機(jī)姿態(tài)調(diào)整。
[0013]優(yōu)選地，所述前盾和所述中盾之間設(shè)置有防扭轉(zhuǎn)裝置。
[0014]優(yōu)選地，所述防扭轉(zhuǎn)裝置包括連接塊和扭轉(zhuǎn)缸，所述扭轉(zhuǎn)缸固設(shè)于所述中盾，所述連接塊的一端與所述前盾固接，另一端卡置于兩所述扭轉(zhuǎn)缸之間。
[0015]優(yōu)選地，所述刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心線位于所述護(hù)盾裝置的中心線上方。
[0016]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)裝置的下端設(shè)有抬升裝置。
[0017]優(yōu)選地，所述抬升裝置包括舉升油缸和調(diào)節(jié)所述舉升油缸伸縮方向的導(dǎo)向裝置，所述舉升油缸的活動(dòng)端與所述驅(qū)動(dòng)裝置的下端連接。
[0018]優(yōu)選地，所述前盾、所述中盾和所述后盾三者的徑向尺寸依次減小。
[0019]優(yōu)選地，所述刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的刀盤為雙向旋轉(zhuǎn)刀盤。
[0020]優(yōu)選地，所述刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)包括土壓平衡模式回轉(zhuǎn)接頭和TBM模式回轉(zhuǎn)接頭。
[0021]優(yōu)選地，所述掘進(jìn)機(jī)整機(jī)的電設(shè)備及液壓設(shè)備均為防爆設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所提供雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)在TBM模式下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明所提供雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)在土壓平衡模式下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明所提供的雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)在斜井緩和坡段的工作示意圖；
[0025]圖4為圖1中防扭轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5為圖1中A-A向剖面示意圖；
[0027]圖6為圖1中B-B向剖面示意圖；
[0028]圖7為圖1中C-C向剖面示意圖；
[0029]圖8為圖1中D-D向剖面示意圖；
[0030]圖9為圖1中E-E向剖面示意圖。
[0031]圖1-9 中:
[0032]刀盤1、溜渣板2、驅(qū)動(dòng)裝置3、前盾4、前盾穩(wěn)定器5、前鉸接油缸6、推進(jìn)裝置7、中盾8、中盾穩(wěn)定器9、除塵裝置10、后盾11、后鉸接油缸12、管片安裝機(jī)13、主機(jī)皮帶機(jī)14、管片15、螺旋機(jī)座16、防扭轉(zhuǎn)裝置17、螺旋輸送機(jī)18、封板19、雙向刮渣板101、滾刀102、舉升油缸301、導(dǎo)向裝置302、連接塊171、扭轉(zhuǎn)缸172、安裝座173。

【具體實(shí)施方式】
[0033]本發(fā)明的核心是提供一種雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖井掘進(jìn)機(jī)，該掘進(jìn)機(jī)能夠適應(yīng)斜井隧道中緩和坡段于斜坡連接處曲率半徑小的工況，轉(zhuǎn)彎能力強(qiáng)，整機(jī)姿態(tài)便于調(diào)整。
[0034]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0035]請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)在TBM (Tunnel Boring Machine,硬巖掘進(jìn))模式下的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]該實(shí)施例中，雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)包括:
[0037]刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)，用于破碎巖石；
[0038]護(hù)盾裝置，包括依次連接的前盾4、中盾8和后盾11 ；
[0039]其中，前盾4和中盾8的上部可分別設(shè)置前盾穩(wěn)定器5和中盾穩(wěn)定器9，掘進(jìn)過程中，可以吸收主機(jī)的振動(dòng)，換刀時(shí)也可防振并穩(wěn)定護(hù)盾裝置。
[0040]驅(qū)動(dòng)裝置3，安裝于所述前盾，與所述刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)連接，用于驅(qū)動(dòng)刀盤I旋轉(zhuǎn)；
[0041]其中，如盾4和中盾8王動(dòng)絞接，中盾8和后盾11被動(dòng)絞接。
[0042]前盾4和中盾8通過前鉸接油缸6主動(dòng)鉸接，前鉸接油缸6沿前盾4和中盾8交接處的周向布置。這里，主動(dòng)鉸接是指前鉸接油缸6主動(dòng)伸縮調(diào)節(jié)掘進(jìn)機(jī)前盾4和中盾8的彎折角度，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎；具體地，根據(jù)隧道曲線的半徑調(diào)節(jié)前鉸接油缸6的行程差，可以精確控制前鉸接油缸6的行程，準(zhǔn)確控制掘進(jìn)機(jī)前后部之間的角度。
[0043]中盾8和后盾11通過后絞接油缸12被動(dòng)絞接，后絞接油缸12沿中盾8和后盾11交接處的周向布置；這里，被動(dòng)鉸接是指后鉸接油缸12依靠外力伸縮，從而使掘進(jìn)機(jī)中盾8和后盾11之間形成彎折角度。
[0044]請(qǐng)一并參考圖3，圖3為本發(fā)明所提供的雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)在斜井緩和坡段的工作示意圖。
[0045]掘進(jìn)機(jī)在通過斜井緩和坡段時(shí)，依靠前鉸接油缸6的主動(dòng)伸縮使前盾4和中盾8發(fā)生彎折，推進(jìn)裝置7的推力作用于掘進(jìn)機(jī)的后部，再通過前鉸接油缸6傳遞到掘進(jìn)機(jī)的前部；利用推進(jìn)裝置7的推進(jìn)油缸推動(dòng)中盾8往前掘進(jìn)，利用后鉸接油缸12牽引后盾11。
[0046]如此，掘進(jìn)機(jī)的護(hù)盾裝置采用雙鉸接結(jié)構(gòu)，能夠很好地適應(yīng)斜井隧道中緩和坡段與斜坡連接處曲率半徑小的工況，轉(zhuǎn)彎能力較強(qiáng)，而且，便于整機(jī)姿態(tài)調(diào)整，適應(yīng)性強(qiáng)。
[0047]請(qǐng)一并參考圖4-9，圖4為圖1中防扭轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5-9分別示出了圖1中A-A向、B-B向、C-C向、D-D向及E-E向的剖面示意圖。
[0048]進(jìn)一步地，前盾4和中盾8之間設(shè)置有防扭轉(zhuǎn)裝置17。在直線段掘進(jìn)時(shí)，可防止前盾4和中盾8發(fā)生扭轉(zhuǎn)。
[0049]具體地，該防扭轉(zhuǎn)裝置17包括連接塊171和扭轉(zhuǎn)缸172，扭轉(zhuǎn)缸172通過安裝座173固設(shè)于中盾8,連接塊171的一端與前盾4固定,另一端卡置于兩扭轉(zhuǎn)缸172之間,不于圖4中。
[0050]進(jìn)一步地，刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心線位于護(hù)盾裝置的中心線上方；如此設(shè)置，掘進(jìn)機(jī)在斜井向下掘進(jìn)時(shí)，處于埋深較大或收斂地質(zhì)變形工況時(shí)，可以防止卡機(jī)。
[0051]更進(jìn)一步地，在驅(qū)動(dòng)裝置3的下端設(shè)有抬升裝置，通過該抬升裝置，可以進(jìn)一步將刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的刀盤I抬升，同時(shí)，刀盤I的滾刀102也進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，能夠擴(kuò)大開挖間隙，進(jìn)一步減小掘進(jìn)機(jī)卡機(jī)的危險(xiǎn)。
[0052]具體地，所述抬升裝置包括舉升油缸301和調(diào)節(jié)舉升油缸301活動(dòng)方向的導(dǎo)向裝置302，舉升油缸301的活動(dòng)端與驅(qū)動(dòng)裝置3的下端連接，如圖6中所示。當(dāng)需要提升刀盤I時(shí)，可控制舉升油缸301的活動(dòng)端伸出，同時(shí)導(dǎo)向裝置302調(diào)節(jié)該活動(dòng)端的運(yùn)動(dòng)方向，使其將驅(qū)動(dòng)裝置3向上抬升，由于驅(qū)動(dòng)裝置3與刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)連接，所以同時(shí)也將刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的刀盤I抬升。
[0053]在此基礎(chǔ)上，護(hù)盾裝置的前盾4、中盾8和后盾11三者的徑向尺寸依次減小設(shè)置，也有利于避免掘進(jìn)機(jī)卡機(jī)。
[0054]進(jìn)一步地，刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的刀盤I為雙向旋轉(zhuǎn)刀盤，即刀盤I在驅(qū)動(dòng)裝置3的帶動(dòng)下能夠正反向旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)地，刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的刮渣板也設(shè)置為雙向刮渣板101，以使刀盤I正反轉(zhuǎn)時(shí)均可出渣。如此設(shè)置，能夠防止掘進(jìn)機(jī)主機(jī)和管片15滾轉(zhuǎn)，具體地，正常掘進(jìn)時(shí)，刀盤I朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)主機(jī)和管片15出現(xiàn)滾轉(zhuǎn)現(xiàn)象，無法繼續(xù)掘進(jìn)時(shí)，可以控制刀盤I朝相反方向旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)掘進(jìn)機(jī)主機(jī)進(jìn)行糾偏。
[0055]進(jìn)一步地，刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)包括土壓平衡模式回轉(zhuǎn)接頭和TBM模式回轉(zhuǎn)接頭，也就是說，該掘進(jìn)機(jī)可以在土壓平衡掘進(jìn)模式和TBM掘進(jìn)模式之間轉(zhuǎn)換，當(dāng)開挖面圍巖能夠自穩(wěn)，巖層穩(wěn)定性較好時(shí)采用TBM模式施工，可參考圖1，當(dāng)開挖面穩(wěn)定性差或者含水較多時(shí)，采用土壓平衡模式施工，可參考圖2。
[0056]具體地，采用TBM掘進(jìn)模式時(shí)，刀盤I上裝有溜渣板2，出渣裝置為主機(jī)皮帶機(jī)14 ；刀盤I在驅(qū)動(dòng)裝置3的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，通過推進(jìn)裝置7的推進(jìn)油缸提供的推力向前方掘進(jìn)，將切削的巖渣輸送到主機(jī)皮帶機(jī)14，同時(shí)除塵裝置10進(jìn)行除塵作業(yè)，降低作業(yè)區(qū)域的粉塵含量；當(dāng)推進(jìn)油缸達(dá)到最大行程時(shí)，停止掘進(jìn)，利用安裝于后盾11下方的管片安裝機(jī)13拼裝管片15 ;依此往復(fù)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)作業(yè)和支護(hù)作業(yè)，隧道一次成型。
[0057]采用土壓平衡掘進(jìn)模式時(shí)，刀盤I不需要安裝溜渣板2，此時(shí)安裝封板19，為封閉式掘進(jìn)模式；出渣裝置采用螺旋輸送機(jī)18，螺旋輸送機(jī)18傾斜設(shè)置，安裝于螺旋機(jī)座16 ；刀盤I在驅(qū)動(dòng)裝置3帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，通過推進(jìn)裝置7的推進(jìn)油缸提供的推力向前方掘進(jìn)，將切削的巖渣送到螺旋輸送機(jī)18 ;當(dāng)推進(jìn)油缸達(dá)到最大行程時(shí)，停止掘進(jìn)，利用管片安裝機(jī)13拼裝管片15 ;依此往復(fù)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)作業(yè)和支護(hù)作業(yè)，隧道一次成型。
[0058]進(jìn)一步地，掘進(jìn)機(jī)整機(jī)的電設(shè)備及液壓設(shè)備均設(shè)為防爆設(shè)備。具體地，驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用防爆電機(jī)，與電機(jī)相配套的電設(shè)備也均采用防爆設(shè)置；推進(jìn)裝置的推進(jìn)油缸的液壓設(shè)備、鉸接油缸的液壓設(shè)備等均為防爆設(shè)備；實(shí)際上，掘進(jìn)機(jī)上可產(chǎn)生電火花的設(shè)備均采用防爆設(shè)備，也就是說，整機(jī)集成防爆電器、液壓、流體設(shè)備，使得整機(jī)符合國(guó)家防爆標(biāo)準(zhǔn)。如此設(shè)置，可以提高作業(yè)安全性，使掘進(jìn)機(jī)能夠在含爆炸性氣體的隧道內(nèi)進(jìn)行掘進(jìn)，如煤礦巷道等。
[0059]以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，包括: 刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)，用于破碎巖石； 護(hù)盾裝置，包括依次連接的前盾、中盾和后盾； 驅(qū)動(dòng)裝置，安裝于所述前盾，與所述刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)連接，用于驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)； 其特征在于，所述前盾和所述中盾主動(dòng)鉸接，所述中盾和所述后盾被動(dòng)鉸接。
2.如權(quán)利要求1所述的雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，所述前盾和所述中盾之間設(shè)置有防扭轉(zhuǎn)裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，所述防扭轉(zhuǎn)裝置包括連接塊和扭轉(zhuǎn)缸，所述扭轉(zhuǎn)缸固設(shè)于所述中盾，所述連接塊的一端與所述前盾固接，另一端卡置于兩所述扭轉(zhuǎn)缸之間。
4.如權(quán)利要求1所述的雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，所述刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心線位于所述護(hù)盾裝置的中心線上方。
5.如權(quán)利要求4所述的雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置的下端設(shè)有抬升裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，所述抬升裝置包括舉升油缸和調(diào)節(jié)所述舉升油缸伸縮方向的導(dǎo)向裝置，所述舉升油缸的活動(dòng)端與所述驅(qū)動(dòng)裝置的下端連接。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，所述前盾、所述中盾和所述后盾三者的徑向尺寸依次減小。
8.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，所述刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的刀盤為雙向旋轉(zhuǎn)刀盤。
9.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，所述刀盤掘進(jìn)機(jī)構(gòu)包括土壓平衡模式回轉(zhuǎn)接頭和TBM模式回轉(zhuǎn)接頭。
10.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的雙鉸接雙模式防爆型斜井全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，所述掘進(jìn)機(jī)整機(jī)的電設(shè)備及液壓設(shè)備均為防爆設(shè)備。
【文檔編號(hào)】E21D9/087GK104453927SQ201310435586
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】李建斌, 賀飛 申請(qǐng)人:中鐵隧道裝備制造有限公司