全断面岩石掘进机

摘要： 侧向力对全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀和刀盘设计具有重要影响.根据盘形滚刀空间运动规律,利用D-H矩阵法分析滚刀侧向受力的运动学原因,基于岩石断裂力学理论,采用光滑粒子流(SPH)方法和有限元方法混合建模,模拟盘形滚刀动态破岩过程,得到滚刀侧向力.利用试验和美国科罗拉多矿业学院的预测模型(CSM),验证数值模型的准确性和可行性.通过仿真得到不同刀位安装半径的侧向力分布规律,进而分析了刀间距及滚刀加载次序对侧向力的影响.结果 表明:内侧滚刀先行破岩时侧向受力较小,可为TBM滚刀设计、刀盘优化布局和实际施工提供理论参考.

摘要： 刀间距是全断面岩石掘进机(TBM)的主要参数,也是研究的热点和难题.通过对TBM盘形滚刀实际破岩作业过程分析,以及确定刀间距的盘形滚刀压痕试验、线性切槽试验和圆形滚压破碎岩石试验的分析,将确定TBM刀间距的试验研究,理论概况为刀间距的一维确定方法、二维确定方法和三维确定方法,并对其各自发展的历程和特点、试验成果等进行了综述,发现目前较普遍应用的是刀间距二维确定方法,而符合实际情况的刀间距三维确定方法尚处于探索研究阶段.此外,对学者研究的Hwangdeung花岗岩,采用Drucker-Prage岩石本构模型,在贯入度为4 mm和设定刀间距条件下进行软件模拟,盘形滚刀二维破碎岩石的平均切向力和比能都较其三维破碎岩石的平均切向力和比能要小,平均分别减小17.73％ 和29.47％,从而揭示了盘形滚刀二维破岩和三维破岩机理的差异.所作总结和分析方法在该领域尚属首次,希望为研究TBM刀间距和关心TBM发展的学者提供有益参考.

摘要： 为了研究盘形滚刀刀圈在轧制过程中的变形特点,提高盘形滚刀刀圈的综合性能,本文通过建立刀圈轧制成形的有限元分析模型,研究刀圈在轧制成形过程中等效应力场、等效应变场的演变规律和流线分布特点,并研究刀圈初始轧制温度、主辊摩擦因子和主辊转速对刀圈成形件质量的影响规律.利用D53K-800立式轧环机对刀圈进行轧制试验研究,并对轧制后的刀圈进行金属流线分析.刀圈轧制后金属流线沿其截面几何形状分布,流线光滑且封闭.结果表明:刀圈等效应变随温度变化不大,其值在1.93左右;主辊摩擦因子过大或过小,刀圈等效应变和应力的平均值和标准差均会增加;主辊转速为2.632 rad/s时等效应力的标准差最大.

摘要： Full-face tunneling machine has been widely used in various tunnel excavation projects, and this technology has gradually been adopted in coal mine excavation industry. This paper introduces the composition and structure of the main full-face rock roadheaders in other non-coal industries, analyzes the characteristics of the geological environment of underground mining, demonstrates the feasibility of using full-face rock road heading technology in coal mines, and proposes some key points needing attention in the design and production process of full-face rock roadheaders for coal mines in accordance with the requirements of coal mine safety production, which are traditional full-face rock roadheaders. How to rationally apply cross-section tunneling technology in coal mine production provides some reference suggestions, and also provides technical basis for the introduction of various related standards, regulations and certification standards in the industry.%全断面掘进设备已经广泛应用于各种隧洞挖掘工程中,煤矿掘进行业也逐步开始采用这种技术.介绍了其他非煤行业的主要全断面岩石掘进机的组成结构,同时分析了煤矿井下掘进地质环境的特点,论证了煤矿使用全断面掘进技术的可行性,并且结合煤矿安全生产要求,提出了煤矿用全断面巷道掘进机在设计生产过程中需要注意的一些关键点,为传统全断面掘进技术如何合理应用在煤矿生产中提供了一些参考建议,也为行业的各种相关标准、规程、认证准则的推陈出新提供了技术依据.

摘要： 刀盘是全断面岩石掘进机的核心部件,其形变对全断面岩石掘进机作业稳定性及盘形滚刀寿命都有重大影响.通过分析刀盘结构,将刀盘分成刀盘面板域、刀具更换室域和刀盘大轴承座等3大区域,并将刀盘面板近似看成外缘固定的弹性薄板.建立刀盘面板弯曲理论模型,求解该模型发现,若使刀盘形变均匀,其厚度应不低于0.25 m,最好大于0.35 m.

摘要： 刀盘一直是全断面岩石掘进机研究领域的难题.论文通过对背后换刀形式的全断面岩石掘进机刀盘系统的分析,定义了刀盘联接板并建立了其形变微分方程;确定了刀盘联接板与刀盘间互为固定联接关系并导出了刀盘联接板挠度方程解析式,因此发现:刀盘联接板上任一点的挠度值与刀盘联接板厚度的三次幂成反比;刀盘联接板的挠度随其厚度的增大逐渐趋于均匀,当其厚度为0.04m时,刀盘联接板的挠度已足够均匀.论文研究方法和相应结论可为TBM刀盘理论的发展和设计理论的建立提供参考.

摘要： 通过对全断面岩石掘进机刀盘结构的分析,定义了刀盘面板边界力学条件,通过分析其弯曲特点,给出了刀盘面板自由振动方程,从而建立了刀盘面板固有振动频率计算式并揭示:在全断面岩石掘进机刀盘面板材料一定的条件下,其固有振动频率只与刀盘面板厚度有关,且成正比例关系.研究结论为全断面岩石掘进机工程应用及刀盘设计提供了借鉴.%The paper analyzed the structure of the cutterhead of the full face rock tunnel boring machine (TBM),and defined the boundary mechanical condition of the cutterhead panel.After analyzing its bending features,it offered its free vibration equations,and established the formula for calculating the natural vibration frequency of the cutterhead panel.In addition,it was concluded that once the material of the cutterhead panel was given,its natural vibration frequency was only related to the thickness of the cutterhead panel with direct proportion.The conclusion offered reference for engineering application of the full face rock TBM and the design of the cutterhead.

摘要： 引汉济渭工程秦岭输水隧洞全断面岩石掘进机(TBM)掘进施工在试掘进阶段因遭遇高磨蚀性硬岩地层,滚刀发生异常磨损,施工进度严重滞后计划进度.为了减少刀具更换时间,节约施工成本,加快施工进度,必须找出滚刀异常磨损的规律并采取相应的处置措施.运用统计分析方法,通过对前2 km试掘进段的正面、过渡段及边缘区域滚刀磨损情况进行详细分析,找出发生滚刀异常磨损现象的原因,研究滚刀磨损规律,确定滚刀磨损定量计算方法并提出相应的处置措施.结果表明,TBM滚刀发生异常磨损的原因为岩渣在开挖面底部堆积导致滚刀发生二次磨损.刀盘正面区域滚刀只发生一次磨损;刀盘边缘区域和过渡区域滚刀的磨损为直接破岩发生的一次磨损与重复破岩发生的二次磨损的叠加,刀盘过渡区域处的滚刀发生二次磨损最为严重,导致掘进过程中频繁换刀.施工中要及时停机并清理掉落物,及时更换磨损铲斗,避免岩渣在开挖面底部堆积.研究成果对降低高磨蚀性硬岩地层TBM滚刀异常磨损具有一定的参考价值,也为刀具设计及刀具消耗预测的研究提供依据.

摘要： 刀盘是全断面岩石掘进机的关键部件,通过螺栓联接到刀盘大轴承并成为主机的重要组成部分.由于螺栓和刀盘都属弹性材料,刀盘与其轴承间的支撑联接关系在掘进过程中对刀盘形变有决定性影响,因此,论文通过对刀盘弹性变形理论模型的构建,分别给出了刀盘在简支和夹支支撑条件下的中面弯曲弹性变形方程并通过刀盘外载荷确定给出了两种支撑条件下刀盘变形曲线;通过有限元分析发现,刀盘的实际支撑应介于简支和夹支之间,其中简支约占12％～16％,夹支约占84％～88％,而刀盘弹性变形最大处位于其中心r=0.28 m的圆域内.此结论为全断面岩石掘进机施工过程中刀盘形变分析提供了借鉴.

摘要： 为解决开敞式掘进机在软弱围岩条件下无法掘进和双护盾式掘进机在遇到收缩性围岩或经过断层破碎带时容易出现卡机无法通过的问题,本文介绍了一种DSU-C多功能全断面岩石掘进机,该掘进机优化了结构设计——盾体呈倒锥形并缩短了主机长度,减小了盾体与隧道壁之间的摩擦力,有效避免了在遇到收缩性围岩或经过断层破碎带时卡机事故的发生;性能方面采用大推力和大扭矩设计,脱困能力强;此外,该掘进机具有多种掘进模式,适用于开敞式掘进机的典型应用领域,具有双护盾掘进机的所有优点,使掘进操作更加容易和简便.最后通过具体工程案例的介绍,验证了该掘进机应对各类复杂的地质条件具有不可比拟的优越性.

摘要： 全断面岩石掘进机(TBM)是工厂化地下连续施工设备.在施工中采用了19英寸大直径滚刀,在TBM转场控制了关键工序,在快速遏制围岩收敛变形都进行了有益的尝试和探讨,并取得了好的效果.

摘要： 全断面岩石隧道掘进机为机、电、液一体化的庞大长大隧道施工连续作业系统。常用于硬岩，配置了钢拱架安装器和喷锚等辅助设备，以适应地质的变化。采取有效支护手段后也可应用于软岩隧道。结合多项TBM施工重大工程，建立一整套具有自主的开敞式TBM设计、施工、使用维护一体化，适应于软、硬各种不同围岩条件的长大隧道掘进机安全掘进技术体系。由于任何隧道的地质状况、围岩性质都有显著的变异性、以及非均质性等特点。具备在不借助其它手段和措施的条件下，具有通过软弱围岩、断层等不良地质的能力，可独立完成不良地质隧道的掘进。在硬岩、中硬岩掘进中，强大的支撑系统为刀盘提供了足够的推力和破岩能力。可以直接观测到被开挖岩面，有利于对己开挖隧道进行综合地质描述，及时调整掘进参数。开挖和支护并行作业，合理配置对应不良地质地段的设施，有效地对不稳定围岩进行及时支护，提高了作业的安全性和掘进效率。适应复杂地质条件下的TBM选型设计、对应各种不良地质灾害装置的配置以及TBM重大装备国产化任然是当前研究的重点和热点问题。

摘要： 全断面岩石掘进机(以下简称TBM)近年来在我国使用日渐广泛,本文以辽宁省大伙房水库输水工程为背景,结合工程实际数据,总结计算TBM石方开挖的单价分析过程,力求完整、真实地反映TBM在开挖过程中的直接消耗及发生的费用,对于以后使用TBM作为开挖机械的业主或承包商有一定借鉴意义.

摘要： 全断面岩石掘进机(TBM)隧洞施工技术具有高效、优质、安全、经济、对岩体扰动小、有利于环境保护和降低劳动强度等优点，已在很多国家的水利水电、铁路、交通、矿山、城市建设等隧洞与地下工程施工中得到广泛应用。rn 上世纪九十年代以来，我国水利工程建设中也开始应用TBM开挖大量隧洞，探讨TBM施工技术对促进我国水利隧洞机械化施工有着非常重要的意义。

摘要： 水工隧洞设计受水力学条件及运行条件限制，无法布置成利于排水的“人”字底坡，衬砌结构要确保在放空状态下能承受外水及围岩压力结构体安全，同时要避免内水外渗导致流量损失及围岩水力劈裂，因而建造工艺要求高，深埋长大水工隧洞开挖方法和支护系统的确定受制于工程的功能实现工程进度、工程成本、不可完全遇见的地质灾害风险、安全与环境等多重因素影响，因而是一项高风险决策。深埋长大水工隧洞的施工方法主要有钻爆法和TBM法两种。

摘要： 水工隧洞设计受水力学条件及运行条件限制，无法布置成利于排水的“人”字底坡，衬砌结构要确保在放空状态下能承受外水及围岩压力结构体安全，同时要避免内水外渗导致流量损失及围岩水力劈裂，因而建造工艺要求高，深埋长大水工隧洞开挖方法和支护系统的确定受制于工程的功能实现工程进度、工程成本、不可完全遇见的地质灾害风险、安全与环境等多重因素影响，因而是一项高风险决策。深埋长大水工隧洞的施工方法主要有钻爆法和TBM法两种。

摘要： 水工隧洞设计受水力学条件及运行条件限制，无法布置成利于排水的“人”字底坡，衬砌结构要确保在放空状态下能承受外水及围岩压力结构体安全，同时要避免内水外渗导致流量损失及围岩水力劈裂，因而建造工艺要求高，深埋长大水工隧洞开挖方法和支护系统的确定受制于工程的功能实现工程进度、工程成本、不可完全遇见的地质灾害风险、安全与环境等多重因素影响，因而是一项高风险决策。深埋长大水工隧洞的施工方法主要有钻爆法和TBM法两种。

摘要： TBM在引大入秦工程长隧洞施工中，发挥了高速度、高质量和高效益。安全地创出了最高日成洞进尺75.2 m，最高月成洞进尺1400 m，平均月成洞进尺860 m-1100 m的记录。对管片式衬砌结构的设计计算与应用中的技术问题进行了探讨。TBM与钻爆法施工费用做了对比，对TBM应用于南水北调西线工程进行了浅析和推荐并提出了一些初步建议。

摘要： TBM在引大入秦工程长隧洞施工中，发挥了高速度、高质量和高效益。安全地创出了最高日成洞进尺75.2 m，最高月成洞进尺1400 m，平均月成洞进尺860 m-1100 m的记录。对管片式衬砌结构的设计计算与应用中的技术问题进行了探讨。TBM与钻爆法施工费用做了对比，对TBM应用于南水北调西线工程进行了浅析和推荐并提出了一些初步建议。

摘要： 本发明涉及一种用于全断面掘进机的刀盘和一种包括该刀盘的全断面掘进机。其中，该刀盘包括：主转块，在主转块上设有位于主转块的中央部的且用于装配中央滚刀的一个第一装刀区及用于装配正滚刀的且与第一装刀区相间隔开的多个第二装刀区；环绕在主转块的外周上的多个从转块，从转块与主转块之间的连接为可拆卸连接，在从转块的边缘处上设有用于装配边滚刀的第三装刀区。本发明的用于全断面掘进机的刀盘适用开挖两种以上不同直径的隧道，并且操作过程比较省时省力。

摘要： 本发明涉及土层或岩层掘进设备领域，特别是涉及到了一种用于全断面掘进机的盾体及全断面掘进机。用于全断面掘进机的盾体包括盾壳，盾壳上至少在部分位置处设有滚动体安装座，滚动体安装座具有与盾壳内腔隔开的滚动体安装腔，所述滚动体安装腔内安装有用于在盾体前后移动时与隧道洞壁滚动配合的滚动体，滚动体凸出于所述盾壳的外壁面，凸出高度小于或等于盾体所配套的刀盘在相应位置处的开挖范围。本发明颠覆了现有技术中盾体减阻所采用的加润滑剂的思路，首次提出在盾体的盾壳上通过滚动体安装座设置滚动体，将原有的滑动摩擦转化为滚动摩擦，通过在盾壳上布置滚动体来达到减阻目的，解决了全断面掘进机盾体减阻成本高、结构复杂的问题。

摘要： 本发明涉及一种用于全断面掘进机的刀盘和一种包括该刀盘的全断面掘进机。其中，该刀盘包括：主转块，在主转块上设有位于主转块的中央部的且用于装配中央滚刀的一个第一装刀区及用于装配正滚刀的且与第一装刀区相间隔开的多个第二装刀区；环绕在主转块的外周上的多个从转块，从转块与主转块之间的连接为可拆卸连接，在从转块的边缘处上设有用于装配边滚刀的第三装刀区。本发明的用于全断面掘进机的刀盘适用开挖两种以上不同直径的隧道，并且操作过程比较省时省力。

摘要： 本申请公开了一种矿用全断面岩石隧道掘进机及其始发掘进方法，矿用全断面岩石隧道掘进机包括掘进机主机以及后配套模块，所述掘进机主机用于隧洞硬岩掘进，所述后配套模块包括液压泵站拖车、管线延伸拖车、后配套设备，液压泵站拖车及管线延伸拖车依次连接于所述掘进机主机后端，后配套设备置于隧洞内，后配套设备与所述掘进机主机通过管线连接。上述矿用全断面岩石隧道掘进机，主机和后配套分体式设置，并且整机长度短，适用于组装、始发场地空间受限的场合。

摘要： 本实用新型涉及土层或岩层掘进设备领域，特别是涉及到了一种全断面掘进机主机及全断面掘进机。全断面掘进机主机包括护盾、主驱动以及刀盘，所述主驱动可摆动的安装于护盾，所述护盾与所述主驱动之间连接有用于驱使主驱动相对于护盾摆动的刀盘驱动缸，所述刀盘安装于主驱动，所述主驱动与护盾的配合点靠近护盾，所述刀盘驱动缸靠近所述主驱动的外缘设置。本实用新型将刀盘驱动缸设在了靠近所述主驱动的外缘的位置，从而使得可用于布置刀盘驱动缸的位置大大增加，并且刀盘驱动缸的布置位置更加靠近刀盘外缘，解决了现有的刀盘可相对于护盾摆动的全断面掘进机的伸缩铰接油缸不易控制以及容易损坏的问题。

摘要： 本发明提供了一种用于全断面岩石掘进机的撑靴，包括撑靴体座，该撑靴体座具有弧形的顶面。该撑靴还包括：固定在撑靴体座的顶面上的彼此间隔开的至少两个固定块，以及可拆卸地安装在撑靴体座的顶面上的至少两个可移动块，可移动块分别布置在所述固定块的两侧。

摘要： 本发明公开了一种全断面岩石掘进机刀盘掘进载荷的确定方法，包括：确定刀盘掘进推力和确定刀盘掘进扭矩两部分内容，本发明中刀盘掘进推力和刀盘掘进扭矩随岩石单轴抗压强度按比例变化，随贯入度和刀盘直径按幂函数变化。对于刀盘掘进推力贯入度和刀盘直径的幂指数的加和为2；对于刀盘掘进扭矩，贯入度和刀盘直径的幂指数的加和为3。从本质上揭示了刀盘掘进载荷与各类参数的关系，可计算出整个掘进工程中全断面岩石掘进机在不同地质条件和操作状态下的刀盘掘进载荷；本发明为硬岩掘进装备驱动及传动系统的设计提供基础数据，同时也可为施工过程中推力参数、扭矩参数的设定和实时调整提供依据。

摘要： 本发明提供了一种用于全断面岩石掘进机的撑靴，包括撑靴体座，该撑靴体座具有弧形的顶面。该撑靴还包括：固定在撑靴体座的顶面上的彼此间隔开的至少两个固定块，以及可拆卸地安装在撑靴体座的顶面上的至少两个可移动块，可移动块分别布置在所述固定块的两侧。

摘要： 本发明公开了一种全断面岩石掘进机刀盘掘进载荷的确定方法，包括：确定刀盘掘进推力和确定刀盘掘进扭矩两部分内容，本发明中刀盘掘进推力和刀盘掘进扭矩随岩石单轴抗压强度按比例变化，随贯入度和刀盘直径按幂函数变化。对于刀盘掘进推力贯入度和刀盘直径的幂指数的加和为2；对于刀盘掘进扭矩，贯入度和刀盘直径的幂指数的加和为3。从本质上揭示了刀盘掘进载荷与各类参数的关系，可计算出整个掘进工程中全断面岩石掘进机在不同地质条件和操作状态下的刀盘掘进载荷；本发明为硬岩掘进装备驱动及传动系统的设计提供基础数据，同时也可为施工过程中推力参数、扭矩参数的设定和实时调整提供依据。

摘要： 本案提供的适用于小直径岩石隧道的紧凑型全断面岩石掘进机，驱动电机通过驱动减速机、驱动轴、驱动支撑把扭矩传递给刀盘，带动刀盘旋转。在围岩条件较好时，撑紧油缸通过撑靴撑紧岩石洞壁，推进油缸推动铰接盾和前盾前移，再通过前盾上的驱动支撑推动刀盘，刀盘通过旋转与挤压破碎岩石并由出渣系统转运出去，完成隧道的开挖；待推进油缸达到行程后，撑紧盾内部撑紧油缸缩回，推进油缸缩回，撑紧盾前移，完成一个推进循环。针对软弱围岩的不利工况，在撑紧盾后部设计辅助撑紧机构以应对撑紧力不足，同时可在岩破碎时起到辅助撑紧作用和撑紧盾换步作用。本案具有设计合理、结构紧凑、挖掘效率高、满足岩石隧道施工要求等优点。