多模式新型TBM及其出渣系统的制作方法

645 编辑：中冶有色技术网来源：中国铁建重工集团股份有限公司

2023-09-22 10:51:21

一种多模式新型tbm及其出渣系统

技术领域

1.本技术涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种多模式新型tbm及其出渣系统。

背景技术：

2.岩石隧道掘进机(tbm)因其在经济、安全以及掘进效率等方面的巨大优势，越来越受到各行各业的重视，在铁路隧道、公路隧道、引水隧洞、煤矿隧道以及城市地铁隧道等地下工程建设中得到了广泛应用。虽然tbm应用越来越多，但是作为传统全断面开挖tbm，在环保、能耗及岩渣再利用方面还是存在不足，为解决环形断面和全断面的多模式新型tbm刀盘出渣问题，一种具备开挖环形断面和全断面的多模式新型tbm随之提出。

3.目前tbm出渣装置主要有中心皮带机出渣和螺旋输送机出渣两种方式。中心皮带机出渣是目前全断面tbm最常用的出渣方式，其出渣效率高，结构相对简单，直接在具备全断面开挖功能的刀盘中心背部区域设置安装一套皮带机出渣装置接口。tbm掘进时，岩渣随刀盘旋转至高位，在重力作用下滑落掉入皮带机，随之将岩渣输送出去。这种出渣装置安装在主驱动变速箱内部，适用于全断面开挖tbm。而环形开挖断面tbm在掘进时，其中心部位是不再开挖，存在一段岩石柱，使得其中心部位不具备布置皮带机出渣装置的可能性，无法实现环形开挖时出渣。

4.螺旋输送机出渣在tbm领域使用相对较少，主要有中心螺旋出渣和底部螺旋出渣。中心螺旋出渣和中心皮带机出渣同样需配置一个集渣斗用于汇集岩渣；底部螺旋出渣存在一段斜度，需将岩渣输送到一定高度方便落渣。因为，tbm一般都是在敞开常压环境下掘进，无法构建螺旋输送机与出口之间的压力差，因此其出渣效率低，不易维保，整体经济形差，在tbm领域应用不广泛。

技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种多模式新型tbm的出渣系统，适用于能够在环形断面开挖和全断面开挖中进行模式转换的多模式新型tbm，实现环形开挖断面tbm在掘进中高效出渣，且在tbm转换至全断面开挖时，可实现双出渣装置同时工作。本技术的另一目的是提供一种多模式新型tbm。

6.为实现上述目的，本技术提供一种多模式新型tbm的出渣系统，所述出渣系统适用于一种多模式新型tbm，该多模式新型tbm能够在环形断面开挖和全断面开挖中进行模式转换；

7.所述出渣系统包括：

8.主出渣装置，所述主出渣装置设置于护盾内部且位于主驱动的外部上方；和

9.辅助出渣装置，所述辅助出渣装置可根据多模式新型tbm的模式转换进行快速安装和拆卸；在安装时，所述辅助出渣装置设置于护盾内部且位于主驱动的内部中心。

10.在一些实施例中，所述主出渣装置包括第一皮带输送机，所述第一皮带输送机的进料端配置有顶部集渣斗，所述顶部集渣斗为变径结构，所述顶部集渣斗的大径口向上设

置。

11.在一些实施例中，所述主出渣装置还包括滑轨，所述滑轨配置于所述第一皮带输送机的底部，所述滑轨用于使所述第一皮带输送机滑动以调节位置。

12.在一些实施例中，所述辅助出渣装置包括第二皮带输送机，所述第二皮带输送机的进料端配置有中心集渣斗，所述中心集渣斗为变径结构，所述中心集渣斗的大径口向上设置。

13.在一些实施例中，所述辅助出渣装置还包括螺栓紧固结构，所述螺栓紧固结构配置于所述第二皮带输送机，所述螺栓紧固结构用于通过螺栓安装于主驱动中心内部位置且可快速安装和拆卸。

14.在一些实施例中，所述主出渣装置水平设置，在所述主出渣装置和所述辅助出渣装置的出渣方向上，所述辅助出渣装置朝向所述主出渣装置倾斜设置。

15.本技术还提供了一种多模式新型tbm，采用上述出渣系统。

16.在一些实施例中，包括护盾以及安装于所述护盾中心部位的主驱动，所述主驱动配合安装有第一刀盘，所述第一刀盘呈环形，所述主驱动用于驱动所述第一刀盘开挖环形断面。

17.在一些实施例中，还包括呈圆形的第二刀盘，所述第二刀盘的外径小于等于所述第一刀盘的内径，所述第二刀盘可在所述第一刀盘的内部与所述第一刀盘安装紧固；在所述第二刀盘与所述第一刀盘安装紧固时，所述主驱动用于驱动所述第一刀盘及所述第二刀盘开挖全断面。

18.在一些实施例中，所述第一刀盘配置有滚刀、铲刀和导渣通道，所述滚刀和所述铲刀位于所述第一刀盘的开挖面，所述导渣通道用于将所述第一刀盘开挖面的岩渣导入所述第一刀盘的背部。

19.相对于上述背景技术，本技术所提供的多模式新型tbm的出渣系统适用于一种多模式新型tbm，该多模式新型tbm能够在环形断面开挖和全断面开挖中进行模式转换；该出渣系统包括主出渣装置和辅助出渣装置，且辅助出渣装置可根据多模式新型tbm的模式转换进行快速安装和拆卸；在主出渣装置和辅助出渣装置的安装中，主出渣装置和辅助出渣装置设置于护盾内部，主出渣装置位于主驱动的外部上方，辅助出渣装置位于主驱动的内部中心。

20.在该多模式新型tbm的出渣系统的使用过程中，根据多模式新型tbm的模式转换进行辅助出渣装置的快速安装和拆卸；在全断面开挖时，可实现主出渣装置和辅助出渣装置的同时工作，在环形断面开挖时，可实现环形开挖断面tbm在掘进中高效出渣。

附图说明

21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

22.图1为本技术实施例提供的多模式新型tbm的环形断面开挖纵断面示意图；

23.图2为本技术实施例提供的多模式新型tbm的全断面开挖纵断面示意图；

24.图3为本技术实施例提供的第一刀盘的正面视图；

25.图4为本技术实施例提供的第二刀盘的正面视图。

26.其中：

27.1-岩层、101-中心岩柱、2-第一刀盘、201-滚刀、202-铲刀、203-导渣通道、204-连接螺柱、3-护盾、4-主出渣装置、401-顶部集渣斗、402-滑轨、5-第二刀盘、6-辅助出渣装置、601-中心集渣斗、602-螺栓紧固结构、7-主驱动。

具体实施方式

28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。

29.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。

30.请参考图1至图4，其中，图1为本技术实施例提供的多模式新型tbm的环形断面开挖纵断面示意图，图2为本技术实施例提供的多模式新型tbm的全断面开挖纵断面示意图，图3为本技术实施例提供的第一刀盘的正面视图，图4为本技术实施例提供的第二刀盘的正面视图。

31.在第一种具体的实施方式中，本技术提供了一种多模式新型tbm的出渣系统，该出渣系统适用于一种多模式新型tbm，该多模式新型tbm能够在环形断面开挖和全断面开挖中进行模式转换。

32.在本实施例中，该出渣系统主要包括两部分，即主出渣装置4和辅助出渣装置6；其中，辅助出渣装置6可根据多模式新型tbm的模式转换进行快速安装和拆卸。

33.在多模式新型tbm处于环形断面开挖的模式下时，拆卸辅助出渣装置6，仅有主出渣装置4进行出渣工作；在多模式新型tbm处于全断面开挖的模式下时，安装辅助出渣装置6，同时有主出渣装置4和辅助出渣装置6进行出渣工作。

34.在主出渣装置4和辅助出渣装置6的安装中，主出渣装置4和辅助出渣装置6设置于多模式新型tbm的护盾3内部，主出渣装置4位于多模式新型tbm的主驱动7的外部上方，辅助出渣装置6位于主驱动7的内部中心。

35.在该多模式新型tbm的出渣系统的使用过程中，根据多模式新型tbm的模式转换进行辅助出渣装置6的快速安装和拆卸；在全断面开挖时，可实现主出渣装置4和辅助出渣装置6的同时工作，在环形断面开挖时，可实现环形开挖断面tbm在掘进中高效出渣。

36.请参考图1和图2，多模式新型tbm对岩层1进行不同断面模式的开挖。

37.如图1，多模式新型tbm处于环形断面开挖的模式下，d为环形断面外径，d为环形断面内径，环形断面的外径与内径之间的部分为开挖区域，环形断面的内径部分形成中心岩柱101；此时拆卸辅助出渣装置6，仅有主出渣装置4进行出渣工作。

38.如图2，多模式新型tbm处于全断面开挖的模式下，开挖区域不仅包括环形断面的外径与内径之间的部分，还包括环形断面的内径部分形成的中心岩柱101；此时安装辅助出渣装置6，同时有主出渣装置4和辅助出渣装置6进行出渣工作。

39.在一些实施例中，主出渣装置4包括第一皮带输送机，第一皮带输送机的进料端配置有顶部集渣斗401，顶部集渣斗401为变径结构，顶部集渣斗401的大径口向上设置。

40.在本实施例中，第一皮带输送机用于收集环形断面开挖区域的岩渣，利用顶部集渣斗401实现岩渣的定向收集，并且顶部集渣斗401为漏斗式，提高了对岩渣收集的充分和高效。

41.进一步的，主出渣装置4还包括滑轨402，滑轨402配置于第一皮带输送机的底部，滑轨402用于使第一皮带输送机滑动以调节位置。

42.在本实施例中，主出渣装置4是第一皮带输送机配置有顶部集渣斗401及滑轨402的皮带输送机总成结构，第一皮带输送机安装于主驱动7上方顶部位置，滑轨402可实现第一皮带输送机的快速滑动，使第一皮带输送机在靠近和远离岩层1的方向上移动，方便维保检修。

43.在一些实施例中，辅助出渣装置6包括第二皮带输送机，第二皮带输送机的进料端配置有中心集渣斗601，中心集渣斗601为变径结构，中心集渣斗601的大径口向上设置。

44.在本实施例中，第二皮带输送机用于收集环形断面内径开挖区域的岩渣，利用中心集渣斗601实现岩渣的定向收集，并且中心集渣斗601为漏斗式，提高了对岩渣收集的充分和高效。

45.进一步的，辅助出渣装置6还包括螺栓紧固结构602，螺栓紧固结构602配置于第二皮带输送机，螺栓紧固结构602用于通过螺栓安装于主驱动7中心内部位置且可快速安装和拆卸。

46.在本实施例中，辅助出渣装置6是第二皮带输送机配置有中心集渣斗601及螺栓紧固结构602的结构，通过螺栓安装在主驱动7中心内部位置，可根据多模式新型tbm开挖模式的转换进行快速安装或拆卸。

47.在一些实施例中，主出渣装置4水平设置，在主出渣装置4和辅助出渣装置6的出渣方向上，辅助出渣装置6朝向主出渣装置4倾斜设置。

48.如图2所示，辅助出渣装置6朝向主出渣装置4倾斜，这样做的好处是，便于不同位置的岩渣最终汇集于一处对外排出。

49.本技术还提供了一种多模式新型tbm，采用上述出渣系统。

50.在本实施例中，该多模式新型tbm能够在环形断面开挖和全断面开挖中进行模式转换，如图1所示的环形断面开挖和图2所示的全断面开挖，同时采用上述出渣系统，实现环形开挖断面tbm在掘进中高效出渣，且在tbm转换至全断面开挖时，可实现双出渣装置同时工作，保证全断面掘进出渣效率。

51.在一些实施例中，如图1和图3所示，该多模式新型tbm除上述出渣系统以外，还包括第一刀盘2、护盾3和主驱动7等，主驱动7安装于护盾3中心部位，主驱动7配合安装有第一刀盘2，第一刀盘2呈环形，主驱动7用于驱动第一刀盘2开挖环形断面。

52.在本实施例中，第一刀盘2配置有刀具，设置有多处螺栓连接孔位，第一刀盘2通过连接螺柱204和主驱动7连接；护盾3为圆形壳体结构，中心部位安装有主驱动7；主驱动7是一套具备旋转动力驱动的轴承组合系统，其安装在护盾3中心部位，同时第一刀盘2通过螺柱连接方式与其配合安装，主驱动7为第一刀盘2开挖提供旋转及前进动力。

53.在使用时，第一刀盘2导出的岩渣由主出渣装置4排出。

54.示例性的，在第一刀盘2上刀具的布置中，第一刀盘2配置有滚刀201和铲刀202，滚刀201和铲刀202位于第一刀盘2的开挖面；除此以外，第一刀盘2还配置有导渣通道203，导渣通道203在第一刀盘2背部和顶部集渣斗401适配，可快速将第一刀盘2开挖面的岩渣导入第一刀盘2的背部并由顶部集渣斗401送入第一皮带输送机，实现环形断面开挖时快速出渣。

55.在一些实施例中，如图2和图4所示，该多模式新型tbm还包括第二刀盘5。

56.在本实施例中，第二刀盘5呈圆形，同样配置有滚刀201、铲刀202等刀具，和第一刀盘2倒角配置相同。第二刀盘5的外径小于等于第一刀盘2的内径，d为第二刀盘5开挖直径。第二刀盘5在外圆环上设置有多处螺栓连接孔，第二刀盘5可在第一刀盘2的内部与第一刀盘2安装紧固。在第二刀盘5与第一刀盘2安装紧固时，主驱动7用于驱动第一刀盘2及第二刀盘5开挖全断面。

57.在使用时，第二刀盘5导出的岩渣由辅助出渣装置6排出。

58.示例性的，在该多模式新型tbm的工作说明中：

59.多模式新型tbm在开挖环形断面工作时，第一刀盘2配置的滚刀201将岩层滚压破碎形成岩渣，开挖形成外径为d，内径为d的环形槽断面，第一刀盘2中心部位即为直径为d的中心岩柱101。而铲刀202将岩渣铲入第一刀盘2内部的导渣通道203，随着第一刀盘2旋转，岩渣沿导渣通道203导入第一刀盘2背部；主出渣装置4配置有顶部集渣斗401，其设置在导渣通道203落渣口下方，岩渣在重力作用下滑落至顶部集渣斗401内，并随第一皮带输送机运出。

60.多模式新型tbm在转换成开挖全断面工作时，第二刀盘5通过螺栓和第一刀盘2连接成整体，形成具备全断面开挖功能的刀盘组合。辅助出渣装置6通过螺栓可快速的安装在主驱动7中心部位。多模式新型tbm在开挖掘进时，第一刀盘2和第二刀盘5同时破碎岩层，形成直径为d的全断面隧道。多模式新型tbm两套出渣装置可同时工作进行出渣作业，主出渣装置4输送第一刀盘2上铲刀202铲入的岩渣，辅助出渣装置6输送第二刀盘5上铲刀202铲入的岩渣。

61.需要注意的是，本技术中提及的诸多部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

62.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

63.以上对本技术所提供的多模式新型tbm及其出渣系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术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技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。技术特征：

1.一种多模式新型tbm的出渣系统，其特征在于，所述出渣系统适用于一种多模式新型tbm，该多模式新型tbm能够在环形断面开挖和全断面开挖中进行模式转换；所述出渣系统包括：主出渣装置(4)，所述主出渣装置(4)设置于护盾(3)内部且位于主驱动(7)的外部上方；和辅助出渣装置(6)，所述辅助出渣装置(6)可根据多模式新型tbm的模式转换进行快速安装和拆卸；在安装时，所述辅助出渣装置(6)设置于护盾(3)内部且位于主驱动(7)的内部中心。2.根据权利要求1所述的出渣系统，其特征在于，所述主出渣装置(4)包括第一皮带输送机，所述第一皮带输送机的进料端配置有顶部集渣斗(401)，所述顶部集渣斗(401)为变径结构，所述顶部集渣斗(401)的大径口向上设置。3.根据权利要求2所述的出渣系统，其特征在于，所述主出渣装置(4)还包括滑轨(402)，所述滑轨(402)配置于所述第一皮带输送机的底部，所述滑轨(402)用于使所述第一皮带输送机滑动以调节位置。4.根据权利要求1所述的出渣系统，其特征在于，所述辅助出渣装置(6)包括第二皮带输送机，所述第二皮带输送机的进料端配置有中心集渣斗(601)，所述中心集渣斗(601)为变径结构，所述中心集渣斗(601)的大径口向上设置。5.根据权利要求4所述的出渣系统，其特征在于，所述辅助出渣装置(6)还包括螺栓紧固结构(602)，所述螺栓紧固结构(602)配置于所述第二皮带输送机，所述螺栓紧固结构(602)用于通过螺栓安装于主驱动(7)中心内部位置且可快速安装和拆卸。6.根据权利要求1所述的出渣系统，其特征在于，所述主出渣装置(4)水平设置，在所述主出渣装置(4)和所述辅助出渣装置(6)的出渣方向上，所述辅助出渣装置(6)朝向所述主出渣装置(4)倾斜设置。7.一种多模式新型tbm，其特征在于，采用如权利要求1至6任一项所述的出渣系统。8.根据权利要求7所述的多模式新型tbm，其特征在于，包括护盾(3)以及安装于所述护盾(3)中心部位的主驱动(7)，所述主驱动(7)配合安装有第一刀盘(2)，所述第一刀盘(2)呈环形，所述主驱动(7)用于驱动所述第一刀盘(2)开挖环形断面。9.根据权利要求7所述的多模式新型tbm，其特征在于，还包括呈圆形的第二刀盘(5)，所述第二刀盘(5)的外径小于等于所述第一刀盘(2)的内径，所述第二刀盘(5)可在所述第一刀盘(2)的内部与所述第一刀盘(2)安装紧固；在所述第二刀盘(5)与所述第一刀盘(2)安装紧固时，所述主驱动(7)用于驱动所述第一刀盘(2)及所述第二刀盘(5)开挖全断面。10.根据权利要求8所述的多模式新型tbm，其特征在于，所述第一刀盘(2)配置有滚刀(201)、铲刀(202)和导渣通道(203)，所述滚刀(201)和所述铲刀(202)位于所述第一刀盘(2)的开挖面，所述导渣通道(203)用于将所述第一刀盘(2)开挖面的岩渣导入所述第一刀盘(2)的背部。

技术总结

本申请公开了一种多模式新型TBM及其出渣系统，所述出渣系统适用于一种多模式新型TBM，该多模式新型TBM能够在环形断面开挖和全断面开挖中进行模式转换；所述出渣系统包括主出渣装置和辅助出渣装置，所述主出渣装置设置于护盾内部且位于主驱动的外部上方，所述辅助出渣装置可根据多模式新型TBM的模式转换进行快速安装和拆卸；在安装时，所述辅助出渣装置设置于护盾内部且位于主驱动的内部中心。上述多模式新型TBM的出渣系统，适用于能够在环形断面开挖和全断面开挖中进行模式转换的多模式新型TBM，实现环形开挖断面TBM在掘进中高效出渣，且在TBM转换至全断面开挖时，可实现双出渣装置同时工作。装置同时工作。装置同时工作。

技术研发人员：刘飞香杜灿勋秦鹏翔阳旭彭正阳龙斌姚满柯威

受保护的技术使用者：中国铁建重工集团股份有限公司

技术研发日：2022.11.16

技术公布日：2023/5/13

声明：

“多模式新型TBM及其出渣系统的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。

我是此专利(论文)的发明人(作者)