[发明专利]一种破岩掘进装置及其破岩方法

说明书

本发明公开了一种破岩掘进装置，包括驱动装置，刀盘和清理机构，还包括高能发射装置、脉冲液体射流系统、实时监测系统、温度监控装置、智能控制系统和回收利用系统，信息采集装置对所述实时监测系统的数据信息进行采集。所述智能控制系统对所述信息采集装置、实时监测系统、温度监控装置输出的各种物理量信号进行调理和识别，控制所述高能发射装置和脉冲液体射流系统的工作，控制刀盘的工作。本发明的破岩掘进装置，能根据地质特性选择合适的破岩模式，提高了破岩效率，减少了刀具磨损程度，延长了设备使用寿命，节省了施工成本，实现了复杂性地质的高效破碎。本发明还提供了上述破岩掘进装置的破岩方法。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种破岩掘进装置及其破岩方法。

背景技术

目前，岩层的隧道掘进主要是依靠盘型滚刀挤压岩石达到破碎岩体的目的，其主要克服的是岩石的抗压强度。但掘进机掘进过程中碰到孤石和较硬的岩石时，滚刀挤压破岩的效率会下降，滚刀异常磨损和更换频率会增加，同时在掘进上软下硬、软硬不均等严重不均匀地质时，传统的金属刀具极易发生异常损坏。更换刀具不仅成本高、风险大，而且严重影响掘进效率。现有的破岩模式单一，对复杂地质的适应性差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种破岩掘进装置，能根据地质特性选择合适的破岩模式，提高了破岩效率，减少了刀具磨损程度，延长了设备使用寿命，节省了施工成本，实现了复杂性地质的高效破碎。

本发明还提供了上述破岩掘进装置的破岩方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种破岩掘进装置，包括驱动装置，刀盘和清理机构，还包括：

高能发射装置，其高能输出口设置在所述刀盘的正面，高能辐照岩石使得岩石萌生裂纹；

脉冲液体射流系统，其液体喷射口设置在所述刀盘的正面，所述液体喷射口设置在所述高能输出口的周围，用于喷射低温液体使得岩石温度骤降；

实时监测系统，包括传感器系统，通过所述传感器系统对掘进过程中待挖掘的掌子面的相应数据进行采集，所述传感器系统与信息采集装置电连接；

温度监控装置，掘进前，探测岩石温度性能，判断是否为热岩，传输信号至智能控制系统；掘进中，监控所述高能发射装置对待掘进的掌子面的加热部分的加热温度；

智能控制系统，根据所述实时监测系统和温度监控装置输出的各种信号，智能决策破岩模式并控制所述高能发射装置和脉冲液体射流系统的工作，控制刀盘的工作。

可选地，所述高能发射装置为激光发生装置、高频电脉冲发生装置、电弧发生装置中的一种或多种。

可选地，所述高能输出口设置有若干行，每行包括若干个所述高能输出口，每行的若干个所述高能输出口沿所述刀盘的径向分布；

所述液体喷射口设置有若干行，每行包括若干个所述液体喷射口，每行的若干个所述液体喷射口沿所述刀盘的径向分布。

可选地，所述脉冲液体射流系统包括液体回收利用系统，所述液体回收利用系统包括依次连通设置的排气检测装置、固气分离装置、CO2气体制冷换热器、颗粒状干冰制得装置和脉冲射流液体高压注入泵。

可选地，所述传感器系统包括压力传感器和超声波传感器，所述压力传感器用于监测待掘进掌子面的岩石硬度，所述超声波传感器用于监测待挖掘位置的地质条件；

所述温度监控装置，包括红外温度传感器、微处理单元和无线通信模块，所述红外温度传感器用于监测掘进前和掘进中的掌子面的温度，所述微处理单元用以处理所述红外温度传感器感测的温度信息，所述无线通信模块将温度信息传递给所述智能控制系统。

可选地，所述实时监测系统还包括图像可视模块，所述图像可视模块用于监测掘进处的工作情况。