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。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的敞开式TBM清渣方法的流程简图。

本发明实施例公开了一种敞开式TBM清渣方法，其关键改进点，在隧道底部采用挖掘设备清渣，清渣成本较低且效率较高。

本发明所提供的敞开式TBM清渣方法，步骤包括：

S1、隧道底部的挖掘设备将挖掘的石渣运送至翻渣设备。挖掘设备具体可以是小型挖掘机，能沿隧道自由往复行走。小型挖掘机可以是人工操纵，也可以是无人驾驶。小型挖掘机既不受敞开式TBM掘进及停机影响，也无需随敞开式TBM掘进前移清渣，清渣范围大，清渣过程灵活且高效。

S2、翻渣设备自下而上将石渣提升至指定高度，并在指定高度处翻转将石渣卸入落料设备。翻渣设备包括翻渣斗、提升装置和翻转装置，其中，翻渣斗用于盛放石渣，其体积大于挖掘设备的铲斗体积，可一次性转运大量的石渣，利于高效转运石渣。提升装置可以是配置有伺服电机及传动链的链式结构，也可以是液压缸，或其他类似结构。翻渣斗固设于提升装置上，提升装置带动翻渣斗自上而下移动。翻转装置固设于提升装置，翻转装置包括与翻渣斗相铰接的翻转主轴和与翻转主轴相固连的翻转电机，当提升装置将翻渣斗提升至指定高度处时，启动翻转电机，翻转电机通过翻转主轴带动翻渣斗翻转180度，翻渣斗完全倒出石渣。

S3、落料设备内的石渣依靠重力滑落至输送设备；落料设备包括承载架和落料斗，承载架的一端铰接设置，其另一端设有调节缸，调节缸优选为液压缸。通过调整调节缸的长度，调节承载架的倾斜角度，而落料斗固定在承载架，由此可根据石渣的湿度及粒度，按需灵活调节落料斗的倾斜角度，确保落料斗内的石渣完全依靠重力落下，避免石渣堵塞落料斗。落料斗的两相对侧平行设有挡渣板，防止渣料坠落。

S4、输送设备将石渣输送至洞外。输送设备具体可以是输送带。

综上所述，本发明所提供的敞开式TBM清渣方法，可利用挖掘设备清理隧道底部的石渣，再依次借助翻渣设备、落料设备及输送设备将渣石转送至洞外。利用挖掘设备取代现有的手动铲渣或智能机械爪，既能降低劳动强度，施工效率较高，又能避免频繁故障，便于长时间持续施工，施工成本较低。因此，本发明所提供的敞开式TBM清渣方法能够高效且低成本的清渣。

在隧道底部的挖掘设备将挖掘的石渣运送至翻渣设备之后，步骤还包括S11，判断隧道内的石渣是否清理完毕，若是，则挖掘设备开出隧道外，这样挖掘设备不占用设备空间，方便后续施工；若否，则挖掘设备继续挖掘石渣，直至清理完全部石渣。

在翻渣设备自下而上将石渣提升至指定高度之前，步骤还包括S20，判断翻渣设备是否装满石渣，若是，则翻渣设备自下而上将石渣提升至指定高度；若否，意味着翻渣设备的翻渣斗未装满，则翻渣设备不动作，挖掘设备继续向翻渣斗转运石渣，直至翻渣斗被石渣填满。如此，可使翻渣设备高效转运石渣，利于提升清渣效率。具体地，可在翻渣设备的翻渣斗内增设障碍物传感器，利用障碍物传感器检测翻渣设备是否装满石渣。当然，检测方式不限于此。

在翻渣设备自下而上将石渣提升至指定高度之后，步骤还包括S21，判断翻渣设备是否抵达指定高度处，若是，则翻渣设备翻转将石渣卸入落料设备，在指定高度处，翻渣设备的翻渣斗翻转180度可刚好对准落料设备的入料口，确保石渣完全由翻转斗卸入落料斗，避免石渣泄漏，清渣效率较高；若否，则翻渣设备继续提升石渣，直至翻渣设备抵挡指定高度处。文中的指定高度是指翻渣设备翻转后刚好对准落料设备时翻渣设备所处的高度。具体地，可增设距离检测传感器或行程开关等检测件来检测翻渣设备是否抵达指定高度处。

在指定高度处翻转将石渣卸入落料设备之前，步骤还包括S30，判断翻渣设备是否与落料设备对接，若是，则翻转将石渣卸入落料设备；若否，则调整翻渣设备与落料设备二者的相对位置。落料设备的位置可调，通过单方面调节落料设备的位置，使翻渣设备与落料设备相对接，避免石渣泄漏，利于提升清渣效率。

落料设备内的石渣依靠重力滑落至输送设备的步骤包括S31，判断落料设备的料道是否堵塞，若是，则发出报警提醒，提醒施工人员及时清理落料设备，避免影响石渣转运。具体地，可在落料设备的落料斗内增设用于检测石渣流速的速度检测传感器或摄像头，方便自动提醒。

请参考图2和图3，图2为本发明一种具体实施例所提供敞开式TBM清渣系统的主视图；图3为图2的侧视图。

本发明公开一种敞开式TBM清渣系统，应用于上述1至6任一项的敞开式TBM清渣方法，包括挖掘设备1、翻渣设备2、落料设备3和输送设备4，挖掘设备1用于在隧道底部挖掘石渣，翻渣设备2用于将挖掘设备1运送的石渣自下而上提升至指定高度，落料设备3用于引导翻渣设备2在指定高度处翻转卸下的石渣滑落，输送设备4用于将落料设备3转运的石渣输送至洞外。显然，本发明所提供的敞开式TBM清渣系统的技术方案与本发明所提供的敞开式TBM清渣方法完全相同，具有相同的有益效果。

本发明所提供的敞开式TBM清渣系统还包括巡逻检测设备和控制设备，巡逻检测设备装有行走轮，可以沿隧道自动行走。巡逻检测设备搭载有摄像头等图像识别设备，用于沿隧道巡逻定位出各个石渣堆积点。训练检测设备将收集的各石渣堆积点反馈至控制装置，控制装置判断石渣堆积点是否大于零，若是，意味着隧道石渣并未清理完，此时控制装置自动生成包含各石渣堆积点的预设轨迹，并控制挖掘设备1沿预设轨迹逐一挖掘各石渣堆积点所堆积的石渣，实现自动高效清渣；若否，则意味着隧道内石渣已完全清理干净，此时控制设备发送信号至挖掘设备1，提醒驾驶员将挖掘设备1开出隧道外，或直接控制无人驾驶的挖掘设备1行驶至隧道外，避免挖掘设备1占用空间。

本发明所提供的敞开式TBM清渣系统还包括高度检测设备，用于判断翻渣设备2是否抵达指定高度处，若是，则控制设备根据高度检测设备反馈的信号控制翻渣设备2自动翻转，将石渣卸入落料设备3，自动化程度高，清渣效率较高；若否，则控制设备控制翻渣设备2继续提升石渣。高度检测设备的类型可参照上述内容，在此不再详述。

本发明所提供的敞开式TBM清渣系统还包括对接检测设备，用于判断翻渣设备2是否与落料设备3对接，若是，则控制设备根据对接检测设备反馈的信号控制翻渣设备2自动翻转，将石渣卸入落料设备3，自动化程度较高，利于提升清渣效率；若否，则控制设备调整翻渣设备2与落料设备3二者的相对位置，直至翻渣设备2与落料设备3对接。对接检测设备具体可以是障碍物检测传感器，但不限于此。

以上对本发明所提供的敞开式TBM清渣方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。