[发明专利]一种破岩刀盘、隧道掘进机及隧道掘进方法

说明书

本发明关于一种破岩刀盘、隧道掘进机及隧道掘进方法，该破岩刀盘包括刀盘本体，所述刀盘本体的旋转中心设有通孔，所述通孔用于电磁炮弹丸通过。本发明所述的一种破岩刀盘，其中的所述通孔能够使所述电磁炮弹丸通过，所述电磁炮弹丸通过后冲击并破坏岩体，提高了隧道掘进机的掘进效率，同时能够有效减少刀盘的磨损、缩短施工周期和节约成本。

技术领域

本发明涉及隧道施工建设领域，特别是一种破岩刀盘、隧道掘进机及隧道掘进方法。

背景技术

随着我国西部地区的公路、铁路、水利工程的实施，西部艰险复杂山区孕育了大量深埋长大硬岩隧道(群)工程。面对艰险复杂山区深埋长大硬岩隧道工程，传统的矿山爆破法面临施工速度慢、劳动强度高、安全保障低等问题。

为解决以上长大隧道施工问题，TBM(Tunnel Boring Machine，隧道掘进机)掘进法施工在隧道建设中的重要性日益显现，应用越来越广，TBM独头连续掘进长度已经突破20km。然而，在花岗岩、闪长岩等高硬岩隧道，刀盘极易磨损，需要经常更换刀盘，导致隧道掘进机的效率不高，还极大增加了经济成本和时间成本。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的TBM刀盘极易磨损，需要经常更换刀盘，导致隧道掘进机的效率不高，还极大增加了经济成本和时间成本的问题，提供一种破岩刀盘、隧道掘进机及隧道掘进方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种破岩刀盘，包括刀盘本体，所述刀盘本体的旋转中心设有通孔，所述通孔用于电磁炮弹丸通过。

采用本发明所述的一种破岩刀盘，其中的所述通孔能够使所述电磁炮弹丸通过，所述电磁炮弹丸通过后冲击并破坏岩体，提高了隧道掘进机的掘进效率，同时能够有效减少刀盘的磨损、缩短施工周期和节约成本。

作为本发明优选地技术方案，所述刀盘本体上沿径向设有若干个滚刀，所述滚刀连接于所述刀盘本体的转轴，所述通孔贯穿所述转轴。

作为本发明优选地技术方案，沿所述刀盘本体的径向分为若干层，每一层所述刀盘本体上设有若干个刮刀。

作为本发明进一步优选地技术方案，所述刮刀呈犁头状，所述刮刀翘起一端通过至少一个旋转支撑柱连接所述刀盘本体。

采用这种结构，将所述滚刀固定在所述转轴上，将所述刮刀固定在所述旋转支撑柱上，能够确保所述滚刀和所述刮刀对前方隧道围岩掌子面岩体的破坏力，提高掘进机的掘进速度和效率，增加所述滚刀和所述刮刀的使用寿命。

第二方面，本发明还提供了一种隧道掘进机，包括掘进机本体，所述掘进机本体的前端可拆卸连接如以上任一项所述的破岩刀盘，所述掘进机本体的内设有电磁发射系统，所述电磁发射系统能够发射所述电磁炮弹丸穿过所述通孔。

所述电磁发射系统的技术原理是利用电磁场产生的安培力对所述电磁炮弹丸进行加速，使其达到撞击目标所需的动能。

采用本发明所述的一种隧道掘进机，将电磁发射技术和隧道掘进刀盘结合起来，利用所述电磁发射系统发射所述电磁炮弹丸通过所述通孔后冲击并破坏岩体，提高了隧道掘进机的掘进效率，同时能够有效减少刀盘的磨损、缩短施工周期和节约成本，相对于传统火药爆破进行钻爆法开挖，所述电磁炮弹丸在发射时不产生火焰和烟雾，也不产生冲击波，更加安全、便捷。

作为本发明优选地技术方案，所述电磁发射系统包括导轨炮管、电磁控制设备、电源控制设备和电源设备，所述导轨炮管电连接所述电磁控制设备，所述电磁控制设备电连接所述电源控制设备，所述电源控制设备电连接所述电源设备，所述导轨炮管的内径与所述通孔的内径一致，所述导轨炮管与所述通孔对接。

采用这种结构，可通过所述电磁控制设备和所述电源控制设备对所述电磁发射系统的发射功率进行调节，使得所述电磁炮弹丸具有不同的发射能量，以适配围岩掌子面不同的地质条件。