水刀掘进式盾构机的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高压水射流切割（以下简称水刀)技术及盾构技术，具体而言，是将水 刀与盾构机组合发明创造的一种利用水刀部分替换传统合金刀具，切割隧道、矿山建设过 程中可能遇到的硬岩或不均匀地层，以减少磨损从而降低成本，并综合利用掘进施工地层 所抽取地下水和掘进过程所产生废渣的盾构机。
【背景技术】
[0002] 用现有盾构刀具施工时，会遇到各种复杂地层。均一硬岩地层只需滚刀，但地层不 均匀时必须安装切刀，切刀在破硬岩过程中几乎没有作用，由于贯入角度和高度差的原因， 产生瞬间冲击荷载，切刀会被磨平甚至崩断。在巨砾地层中，有些砾石层中既有硬岩又有软 岩，所以刀盘必须配备切刀和先行刀以对应非硬岩的需要。同理，在软岩和软土地情况下， 本不需安装滚刀，但在由于可能存在硬岩砾石，又必须安装滚刀，导致滚刀严重损坏，失去 破岩功能。因此亟需一种减少刀具磨损的技术改进方案。
[0003] 当前，我国的水刀与盾构技术日臻成熟。但由于现有土压平衡、泥水平衡盾构技术 建设成本高昂，如北京地铁采用土压平衡盾构法施工的隧道区间，平均每建设一千米地铁 隧道需要耗费约16亿元人民币。且传统盾构施工前必须大量抽取地下水，不但浪费严重，而 且增大了地表沉降的风险。因此，必须设计一系列减少磨损，减少浪费，减少次生灾害风险， 来降低盾构技术成本的方案。
[0004] 若遇到岩溶发育区，则传统的土压平衡、泥水平衡盾构技术涉及的盾构机容易受 到突水事故的威胁，如宜万铁路施工时的一次岩溶突水事故，不但将盾构机等设备大部分 冲毁，而且将原先敷设的隧道盾片及铁轨全部冲毁，因此亟须一种减少突水事故的威胁的 盾构方案，以及改进的盾构机。
[0005] 当前仅有手掘式盾构技术等机械化程度较低的盾构技术运用于采矿，和传统采矿 一样会在地下留下巨大空间。与现有无底柱崩落法喷浆的采空区不同，机械化的盾构技术 留下的空间是相对稳定的，因此可以将采空部分建设矿井避难所，或者地下仓库、人防设 施、地下居住场所、地下实验室等，实现空间综合利用。同时，机械化的盾构技术等效于将盾 片构成的空心筒间的矿石以近似78.5%的比例取出，可以获取较无底柱崩落法等技术更多 且分选更好的矿石，减少炸药使用。另外，宝玉石矿产开采的矿石块度越大价值越高，需要 尽量保持矿石的完整性，必须尽量避免使用炸药，而当前使用的矿山法使用炸药较多，使用 盾构技术无炸药开采尚无先例。
【发明内容】
[0006] 本发明目的在于提供一种减少地下水浪费、刀具磨损、综合利用废渣，以降低成本 的盾构机。此盾构机的应用范围也应较原有盾构机更为广泛，如应用于岩溶区的隧道建设， 减少突水风险;应用于矿山开采，以减少矿山热害、透水事故风险，提高回采率与矿石质量。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供水刀掘进式盾构机，即一种采用水刀掘进的盾构机， 基本组成包括:掘进设备，其特征在于将现有盾构机部分或全部合金刀具替换为水刀，置于 盾构机最前端;环形(或外壁)保持设备，其特征在于截面形状和所需隧道外壁形状相同，呈 短管状，与已有盾构机的环形保持装置相比增设纵向的千斤顶和防突水挡板槽，具有保持 隧道形状稳定、拼装板片、固定和保护掘进设备的作用；砂水循环利用设备，抽取盾构机掘 进过程中产生的岩肩、渣土和地层下渗的地下水，经分选后，抽取的地下水被掘进设备的水 刀再利用，抽取的岩肩、渣土一部分作为加砂水刀的磨砂再利用，一部分与混凝土混合作为 盾构的板片原料;运载设备，包括轨道、牵引机械、切割设备，拖曳、切断、运移切下的岩石圆 柱，并运载所需的其它设备就位；
[0008] 控制室，控制盾构机各部分的运动，收集并处理传感器数据，为人员提供安全工作 的空间。
[0009] 优选地，所述的水刀掘进式盾构机，其掘进设备包括:水刀，替代原有盾构机的部 分或全部合金刀具，当岩石不均匀、较硬或易产生有害粉尘时使用，每个水刀有独立的传感 器并可被单独控制，可拆卸替换;合金刀具，部分或全部被水刀替代，当岩石均匀且较软(小 于200Mpa)时使用；刀环，分为转动型和非转动型两种，圆环形盾构采用转动型，异形盾构采 用非转动型;水刀探头，所述水刀探头为前端具有水刀，后端具有压力传感器的可伸缩的金 属杆，位于岩石圆柱底面圆心或刀环的几何中心向盾构机前进方向推进;传感器，以通过压 敏电阻、热敏电阻、电极的电流变化反映其位置的压力、温度、地下水溶解盐类浓度等性质 变化;推进装置，由控制室控制的多个水平、斜向方向的千斤顶组成，每个千斤顶相互独立；
[0010] 切断装置，所述切断装置包括刀盘、传送带、垂直千斤顶，破碎、切割、运送岩石圆 柱离开掌子面；
[0011] 底座，所述底座沿隧道内轨道前端切线方向，至少包括两根相互平行的狭长组件， 引导轨道敷设。
[0012] 优选地，其中掘进设备特征在于:所述掘进设备截面形状和所需隧道外壁形状相 同，将原有盾构机的刀盘变换为刀环，或与异形盾构的隧道外壁形状的闭合环形，即刀具分 布于闭合环形平面区域，掘进时只直接破碎岩石（圆）柱侧面的岩石。
[0013] 优选地，其中环形(或外壁)保持设备特征在于:所述环形(或外壁)保持装置为圆 筒形或异形，其中圆筒形者可绕轴转动，轴的投影位于环形保持装置的圆心，与水刀探头共 处一条直线，采用六角、八角或十二角放射形支架连接转轴中心或环形保持装置圆形截面 三个三等分点进行转动，支架与岩石圆柱之间用可向前进方向后端折叠的挡板隔开，其推 进器为均匀分布的液压千斤顶，置于环形保持装置外围后端，筒形环形保持装置内壁具有 环形的垂直于掘进方向的凹槽，异形环形保持装置内壁具有垂直于掘进方向的两条凹槽， 凹槽前端具有搅拌器与抽泥栗，用于搅拌地下水和泥浆并通过抽水抽砂管导向砂水循环利 用设备的沉淀槽。
[0014] 优选地，其中切断装置特征在于:所述切断装置为切断或分割岩石圆柱的装置，其 位于环形保持装置竖直下方的并牌两列共底座的垂直千斤顶，以及岩石圆柱后方的刀盘； 可凭借垂直千斤顶的升降，利用岩石圆柱自身重力使之自行断裂，或凭借岩石圆柱后方的 刀盘直接切削。
[0015] 优选地，其中砂水循环利用设备特征在于：
[0016] 所述砂水循环利用设备包括：
[0017] 搅拌器，在刀环底端被动搅拌盾构机掘进过程中产生的岩肩、渣土和地层下渗的 地下水；
[0018] 抽泥栗，所述抽泥栗连通抽水抽砂管，为抽取盾构机掘进过程中产生的岩肩、渣土 和地层下渗的地下水提供动力；
[0019] 抽水抽砂管，所述抽水抽砂管为抽取盾构机掘进过程中产生的岩肩、渣土和地层 下渗的地下水过程中的通道；
[0020] 过滤网，所述过滤网为具孔的双层传送带，筛孔单向可变，截面瓣膜状，选取'Ο-? 50 目的 岩石碎 肩送入沉淀槽 ，其至少两个传动滚筒旋转轴互相平行， 倾斜于水平面放置， 当过滤网的传动滚筒为两个大小不等的传动滚筒时，远离掘进端的传动滚筒半径大于另一 传动滚筒半径的3倍，当过滤网的传动滚筒为三个大小相等的传动滚筒时，较远离掘进端的 两个传动滚筒所夹斜面与水平面夹角为锐角，当过滤网的传动滚筒为三个大小相等的传动 滚筒时，较远离掘进端的三个传动滚筒所夹两个斜面与过滤网其他部分闭合夹成燕尾形， 两个斜面较低者与水平面夹角为锐角，较高者夹角为钝角；
[0021] 沉淀槽，所述沉淀槽浸没过滤网的部分分为三层，与未浸没过滤网的部分以具漏 斗状连通管的挡板隔开，分层部分上层中层暂存加砂水刀所需的水与砂，并浸没过滤网，下 层暂存污泥；
[0022] 加压舱，所述加压舱同时属于加压设备，将沉淀槽内的上清液与经过滤网的岩石 碎肩分离地加压，并送入加砂水刀执行射流；
[0023] 排渣口，所述排渣口位于沉淀槽底端过滤网倾斜向下一侧的底面或竖直侧面，大 小可调节，以排出颗粒过小的污泥与颗粒过大的砾石。
[0024] 优选地，其中运载设备特征在于:所述运载设备放置于轨道上的部分，由双层盘形 可转动机车平台牵引和运载;上盘与下盘间以至少六根水平和竖直方向的等大插销固定， 插销插入后凭借螺母与插销一端的螺丝拧紧固定;