非圆形隧道掘进装备及开挖方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115749807A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211706694.1(22)申请日2022.12.29(71)申请人湖北水利水电职业技术学院地址430070湖北省武汉市珞狮路306号(72)发明人刘艺林(74)专利代理机构武汉维盾知识产权代理事务所(普通合伙)42244专利代理师刘翠霞(51)Int.Cl.E21D9/00(2006.01)E21D11/10(2006.01)E21D11/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称非圆形隧道掘进装备及开挖方法(57)摘要本发明提供一种非圆形隧道掘进装备，掘进机主体的前端面设有多个游动刀盘装置，游动刀盘装置上设有可转动的切削刀盘，切削刀盘的工作面朝向隧道的掌子面，游动刀盘装置还设有刀盘滑块；在掘进机主体的前端面设有多个沿着前端面分布的滑道，刀盘滑块由驱动装置驱动沿着滑道游动。以具有倒“U”形前端面的掘进机主体，利用游动刀盘装置在隧道中开挖倒“U”环形的隧道；在开挖形成的芯岩端面设置多个注浆孔，用管路将柱塞压力机与注浆孔连接，在注浆孔注入压力介质，使芯岩破碎；在破碎的芯岩之后设置铣平装置，使隧道地面平整；通过以上步骤实现非圆形隧道的快速掘进。本发明结构简单，驱动方便，能够通过提高转速来提高开挖速度。CN115749807ACN115749807A权利要求书1/2页1.一种非圆形隧道掘进装备，其特征是：掘进机主体（4）的前端面（43）设有多个游动刀盘装置（2），游动刀盘装置（2）上设有可转动的切削刀盘（201），切削刀盘（201）的工作面朝向隧道（1）的掌子面，游动刀盘装置（2）还设有刀盘滑块（214）；在掘进机主体（4）的前端面设有多个沿着前端面（43）分布的滑道，刀盘滑块（214）由驱动装置驱动沿着滑道游动。2.根据权利要求1所述的非圆形隧道掘进装备，其特征是：所述的前端面（43）为倒“U”形结构，前端面（43）的外缘与隧道（1）的内壁贴合，前端面（43）的内壁贴合芯岩（5）的外壁；滑道的形状为相应的倒“U”形；多个游动刀盘装置（2）的移动轨迹覆盖整个前端面（43）。3.根据权利要求1所述的非圆形隧道掘进装备，其特征是：所述的前端面（43）设有至少一个阶台（17），在每个阶台对应的前端面均设有游动刀盘装置（2）。4.根据权利要求1~3任一项所述的非圆形隧道掘进装备，其特征是：游动刀盘装置（2）的结构为，刀盘滑块（214）与滑道滑动连接，切削刀盘（201）与刀盘主轴（203）固定连接，刀盘主轴（203）与用于驱动刀盘主轴（203）旋转的驱动装置连接；在刀盘滑块（214）上还设有沿着滑道的行走主轴（213），在滑道的侧壁设有螺旋齿驱动槽（301），在行走主轴（213）上设有螺旋齿轮，螺旋齿轮与螺旋齿驱动槽（301）啮合连接，以通过螺旋齿轮的旋转带动刀盘滑块（214）沿着滑道行走；行走主轴（213）与用于驱动行走主轴（213）旋转的驱动装置连接。5.根据权利要求4所述的非圆形隧道掘进装备，其特征是：所述的螺旋齿轮至少为两个，每个螺旋齿轮的螺纹圈数在1~2之间，其中一个螺旋齿轮与行走主轴（213）固定连接，另一个螺旋齿轮与行走主轴（213）以可调节位置的方式固定连接，以调节螺旋齿轮与螺旋齿驱动槽（301）之间的间隙。6.根据权利要求1或5所述的非圆形隧道掘进装备，其特征是：在掘进机主体（4）内还设有柱塞压力机（15），柱塞压力机（15）的输出管汇（14）与压力介质分配器（13）连接，压力介质分配器（13）通过管路与芯岩（5）上的各个注浆孔（51）连接，柱塞压力机（15）用于输出压力介质使芯岩（5）破碎。7.根据权利要求6所述的非圆形隧道掘进装备，其特征是：在压力介质分配器（13）上设有多个自控阀（12），用于控制每个管路的进液，在每个管路上设有压力传感器。8.根据权利要求1或5所述的非圆形隧道掘进装备，其特征是：在掘进机主体（4）内还设有铣平装置（11），铣平装置（11）上设有水平布置的滑道，滑道内设有游动刀盘装置（2），游动刀盘装置（2）的刀盘滑块（214）由驱动装置驱动沿着滑道游动。9.一种采用权利要求1~8任一项所述的非圆形隧道掘进装备的开挖方法，其特征是包括以下步骤：S1、以具有倒“U”形前端面（43）的掘进机主体（4），利用游动刀盘装置（2）在隧道（1）中开挖倒“U”环形的隧道；S2、在开挖形成的芯岩（5）端面设置多个注浆孔（51），注浆孔（51）的轴线与隧道（1）的轴线平行，用管路将柱塞压力机（15）与注浆孔（51）连接，在注浆孔（51）注入压力介质，使芯岩（5）破碎；S3、在破碎的芯岩（5）之后设置铣平装置（11），利用游动刀盘装置（2）使隧道（1）地