阅读说明：本技术 一种tbm与钻爆相结合的施工方法 (TBM and drilling and blasting combined construction method ) 是由 秦鹏翔 李建斌 李超毅 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种TBM掘进与钻爆相结合施工方法,包括以下步骤,第一步,环形刀盘上的滚刀破岩时,采用刮板将渣土送到位于环形刀盘上方的皮带输送机出渣,同时钻机可以对中间的岩体进行轴向钻孔或径向钻孔；第二步,环形刀盘掘进一个循环后后退,使环形刀盘中间的岩体脱离TBM,并根据围岩情况进行初期支护或不支护；第三步,采用钻爆法、冲击破碎法、链锯切割法以及液压涨裂法的方法破碎中间岩体,并输送渣土或将岩体输送至TBM后方；第四步,环形刀盘前进接触掌子面,开始下一个循环。这样可减少了滚刀破岩面积,并对围岩进行卸荷；TBM向后退,退到中间岩体外,如遇不良地质可在环形空间内较为方便的进行初期支护,应对不良地质的影响。(The invention discloses a TBM tunneling and drilling explosion combined construction method which comprises the following steps that firstly, when a hob on an annular cutter head breaks rock, a scraper is adopted to send muck to a belt conveyor above the annular cutter head for deslagging, and meanwhile, a drilling machine can axially drill or radially drill a middle rock body; secondly, the annular cutter head is driven for one cycle and then retreated, so that a rock mass in the middle of the annular cutter head is separated from the TBM, and primary support or non-support is carried out according to the surrounding rock condition; thirdly, adopting a drilling and blasting method, an impact crushing method, a chain saw cutting method and a hydraulic expansion cracking method to crush the intermediate rock mass, and conveying slag or conveying the rock mass to the rear of the TBM; fourthly, the annular cutter head advances to contact the tunnel face, and the next cycle is started. Therefore, the rock breaking area of the hob can be reduced, and the surrounding rock is unloaded; the TBM moves backwards and moves out of the middle rock body, and primary support can be conveniently carried out in an annular space if unfavorable geology is met, so that the influence of the unfavorable geology is responded.)

一种TBM与钻爆相结合的施工方法

技术领域

本发明属于隧道开挖设备的技术领域，具体为一种TBM与钻爆法相结合施工装备和施工方法。

背景技术

首先，TBM在硬岩地层掘进时，岩石越硬掘进速度越低，岩渣越细碎，石渣利用率越小；其次，不良地质地层围岩稳定性差，隧洞施工安全风险高，特别是在高地应力地层，岩爆频发，TBM容易被卡住，处理起来非常耗时。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种TBM掘进与钻爆相结合施工方法及装备，有效的解决了背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种TBM与钻爆相结合的施工方法，包括以下步骤，

第一步，环形刀盘上的滚刀破岩时，采用刮板将渣土送到位于环形刀盘上方的皮带输送机出渣，同时钻机可以对中间的岩体进行轴向钻孔或径向钻孔；

第二步，环形刀盘掘进一个循环后后退，使环形刀盘中间的岩体脱离TBM，并根据围岩情况进行初期支护或不支护；

第三步，采用钻爆法、冲击破碎法、链锯切割法以及液压涨裂法的方法破碎中间岩体，并把渣土或岩片输送至TBM后方；

第四步，环形刀盘前进接触掌子面，开始下一个循环。

优选的，所述环形刀盘为空心环形刀盘，且空心环形刀盘上布置有滚刀。

优选的，环形刀盘破岩时，环形刀盘上的刮渣板将岩渣送到位于环形刀盘上方的皮带输送机出渣，同时钻机可以对进入环形刀盘中间的岩体进行轴向钻孔或径向钻孔。

优选的，环形刀盘掘进一定距离后停止掘进并后退，使环形刀盘中间的岩体脱离TBM，当对中间岩体进行轴向钻孔时，可采用钻爆法、冲击破碎法、液压涨裂法等方法将掌子面中间岩体破碎，并将移动扒渣机和刮板输送机运行到环形刀盘附近，开始装载和输送渣土进行出渣。

优选的，环形刀盘掘进一定距离后停止掘进并后退，使环形刀盘中间的岩体脱离TBM。当对中间岩体进行径向钻孔时，可采用钻爆法、液压涨裂法将中间岩体切割为若干个圆饼，并采用托车与输送轨道将岩石圆饼送至TBM后方。

优选的，TBM破岩和排渣设备包括环形刀盘、轴承和驱动系统、皮带输送机，钻爆法破岩和排渣设备有两种方案，一种包括钻机、扒渣机、刮板输送机，另一种包括钻机、托车和输送轨道。

优选的，所述环形刀盘表面上设置有可快速拆装的橡胶垫，以避免用于爆炸产设的岩渣撞击TBM造成破坏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用空心TBM掘进，在TBM上方出渣，同时采用钻机对进入环形刀盘中间的岩体进行钻孔。这样可减少了滚刀破岩面积，并对围岩进行卸荷；

2、TBM向后退，退到中间岩体外，如遇不良地质可在环形空间内较为方便的进行初期支护，应对不良地质的影响；

3、采用橡胶等具有弹性的材料对TBM刀盘进行防护；

4、采用钻爆法等方法对中心岩体进行爆破开挖。可降低爆破对周围岩体的扰动，可利用钻爆法对岩渣的体积大小进行控制；

5、采用扒渣机和刮板输送机对爆破后的岩渣进行出渣。

6、将中间圆柱形岩体切割成圆饼后，采用托车和输送轨道出渣会大幅提高出渣效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的第一种实施方式的整体结构示意图；

图2为本发明的刮渣板结构示意图；

图3为本发明的橡胶垫结构示意图；

图4为本发明的第二中实施方式的结构示意图；

图5为本发明托车的一侧结构示意图。

图中：1、环形刀盘；2、轴承和驱动系统；3、皮带输送机；4、钻机；5、扒渣机；6、刮板输送机；7、刮渣板；8、橡胶垫；9、中间圆柱形岩体；10、托车；11、输送轨道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由图1-5给出，本发明公开了一种TBM掘进与钻爆相结合施工方法，包括以下步骤，第一步，环形刀盘1上的滚刀破岩时，采用刮板将渣土送到位于环形刀盘1上方的皮带输送机3出渣，同时钻机4可以对中间的岩体进行轴向钻孔，或者采用其它钻机对中间岩体进行径向钻孔；

第二步，环形刀盘1掘进一个循环后后退，使环形刀盘1中间的岩体脱离TBM，并根据围岩情况进行初期支护或不支护；

第三步，如果在第一步时在中间岩体上打了轴向孔，则采用钻爆法破碎中间岩体，并采用扒渣机5和刮板输送机6输送渣土。如果在第一步时在中间岩体上打了径向孔，则采用钻爆法、液压涨裂法等方法将中间岩体切割为若干个圆饼(即岩片)，并采用托车10和输送轨道11将岩石圆饼送至TBM后方。此外，还可采用冲击破碎法、链锯切割法等方法将中间岩体破碎或切割为圆饼；

第四步，环形刀盘前进接触掌子面，开始下一个循环。

采用空心环形刀盘1，环形刀盘1上布置有滚刀。

环形刀盘1破岩时，采用环形刀盘1上的刮渣板7将岩渣送到位于环形刀盘1上方的皮带输送机3出渣，同时钻机4可以对中间的岩体进行钻孔。

环形刀盘1掘进一定距离后停止掘进并后退，使环形刀盘1中间的岩体脱离TBM，并采用钻爆法、冲击破碎法、切割法等方法将掌子面中间岩体破碎。

采用钻爆法破碎中间岩体时，TBM刀盘外可加装橡胶垫等具有良好弹性的防撞击材料，保护TBM刀盘免受爆破时飞石的撞击。

中间岩体被破碎成岩渣后，可移动扒渣机5和刮板输送机6运行到环形刀盘1附近，开始装载和输送渣土或采用TBM刀盘直接出渣。

一种TBM掘进与钻爆相结合施工方法用装备，包括环形刀盘1、轴承和驱动系统2、皮带输送机3、钻机4、扒渣机5与刮板输送机6，环形刀盘1，环形刀盘1中间有一个孔，环形刀盘1上装有滚刀。环形刀盘的轴承和驱动系统2，保证环形刀盘1旋转。皮带输送机3，用于输送环形刀盘1掘进时产生的岩渣。钻孔机4，用于在中间岩体上打孔；可移动扒渣机5，用于将爆破产生的岩渣装载到刮板输送机6上；可移动刮板输送机6，用于输送岩渣。

环形刀盘1位于皮带输送机3的一侧，且与皮带输送机3的输送方向垂直，轴承与驱动系统2用于驱动环形刀盘1转动，钻机4安装在皮带输送机3的下方，扒渣机5与刮板输送机6位于钻机4的下方，且扒渣机5与刮板输送机6安装在一起。

环形刀盘1的一侧表面上设置有刮渣板7，环形刀盘1正面结构图见图2，刮渣板7，拥有将滚刀破岩产生的岩渣刮到图1中3所示的皮带输送机上。

环形刀盘1的另一侧表面上设置有橡胶垫8，环形刀盘1防护装置见图3，图3中8是橡胶垫等具有一定弹性的防护装置，防止钻爆施工时刀盘被飞石撞击。

TBM和钻爆相结合的设备可称为“掘爆机”。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。