[发明专利]一种搭载悬切刀破岩的多臂式悬臂掘进机及其施工方法

说明书

本发明公开了一种搭载悬切刀破岩的多臂式悬臂掘进机及其施工方法，解决了现有掘进机对短距离、硬岩、异形隧道难以开挖时的问题。本发明包括主体机构，主体结构下部安装有反力支撑机构、出渣装置和行走机构，主体结构前部上下对称设有两个回转台，两个回转台的前部均设有俯仰油缸，回转台上铰接有至少一个悬臂，悬臂的内部设有转轴，悬臂均通过转轴与刀盘连接，悬臂的中部与俯仰油缸铰接，刀盘上设有悬切刀。本发明采用双回转台上加装多悬臂、并在刀盘上加装悬切刀，可使所有的刀盘可同时开挖，扩大了同时破岩工作范围，提高了开挖效率，适用于开挖短距离隧道、异形断面和硬岩隧道。

技术领域

本发明涉及掘进机悬臂技术领域，特别是指一种搭载悬切刀破岩的多臂式悬臂掘进机及其施工方法。

背景技术

目前隧道施工中所用悬臂掘进机多用于硬度较低的全岩巷道和半煤巷道，对于硬岩隧道的应用较少。现有的悬臂掘进机为单个悬臂，掘进施工时悬臂开挖结构贴紧掌子面，悬臂左右、上下摆动，从一侧到另一侧顺序切割岩石，开挖效率比较低下。所以需要一种可用于短距离、硬岩、异形隧道开挖的悬臂掘进机。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的现有掘进机对短距离、硬岩、异形隧道难以开挖时的问题，本发明提出了一种搭载悬切刀破岩的多臂式悬臂掘进机及其施工方法。

本发明的技术方案是：一种搭载悬切刀破岩的多臂式悬臂掘进机，包括主体机构，主体机构前部上下对称设有两个回转装置，回转装置上活动设有至少一个悬臂，悬臂的前部与刀盘转动连接，刀盘上设有悬切刀。

所述主体机构下部安装有反力支撑机构和行走机构，主体机构内部设有出渣系统，出渣系统延伸出主体机构后部。

所述回转装置包括回转台，回转台活动设在主体机构前部，主体机构内部设有驱动回转台旋转的液压回转油缸，回转台的前部设有俯仰油缸，悬臂铰接在回转台上。

所述回转台上设有耳座，悬臂的后部铰接在耳座上。

所述悬臂前部设有转轴，悬臂的内部设有驱动转轴转动的旋转电机，悬臂通过转轴与刀盘转动连接。

所述悬切刀上部的刀刃延伸出刀盘的边沿外部，悬切刀的下部通过螺栓固定在刀盘上。

所述的搭载悬切刀破岩的多臂式悬臂掘进机的施工方法，包括如下步骤：S1：启动行走机构驱动主体机构到达施工现场，反力支撑架抵住地面对主体机构进行固定，对岩层切割点进行定点；

S2：主体机构内的驱动油缸通过齿轮传动进而带动回转台进行旋转运动，回转台带动悬臂进行转动，俯仰油缸驱动悬臂上下运动，调整刀盘的位置，使刀盘边沿上的上悬切刀的刀刃抵达切割点；

S3：主体机构内的驱动油缸通过齿轮传动进而带动回转台进行旋转运动，每个回转台带动对应的悬臂和刀盘同时进行水平转动，俯仰油缸驱动悬臂进而带动刀盘进行竖向运动，使得所有的刀盘可以在同一岩石表层内任意移动进行获得更大的破岩范围；

S4：主体机构驱动悬臂内的旋转电机转动，与旋转电机的输出轴连接的转轴带动刀盘进行旋转，刀盘带动悬切刀进行旋转；悬切刀的刀刃受到压力斜向切入岩石，开挖面岩石在悬切刀的刀刃滚压产生的斜向切应力下产生裂缝进而崩落；

S5：崩落的岩石碎渣通过出渣系统被运送到主体机构后部，当此处岩石表层破岩完毕后，行走机构驱动主体机构继续前进；

S6：重复S1~S5，直至破岩工程结束。

本发明采用双回转台上加装多悬臂、并在刀盘上加装悬切刀的方式，可使所有的刀盘可同时开挖，扩大了同时破岩工作范围，提高了开挖效率，适用于开挖短距离隧道；回转台驱动悬臂在水平面上左右摆动，俯仰油缸驱动悬臂在竖直面上进行上下移动，使刀盘可在掌子面任一点进行破岩工作，可用于开挖异形断面；开挖时，刀盘上的悬切刀斜向切入岩石，进而通过悬切刀施加的斜向切应力破开岩石，可适用于开挖硬岩隧道。