微波破巖輔助裝置及復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機的制作方法

本發(fā)明涉及一種掘進(jìn)機械，尤其涉及一種微波破巖輔助裝置及復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機。

背景技術(shù)：

隧道建設(shè)中，為了減少隧道開挖產(chǎn)生的振動和噪音環(huán)境的影響，以及為了避免由于爆破帶來的一系列安全問題，并考慮到施工成本，近年來對由爆破轉(zhuǎn)變?yōu)閼冶劬蜻M(jìn)機的機械開挖施工技術(shù)的需求在不斷增加。但是用懸臂掘進(jìn)機開挖100mpa以上硬巖時存在技術(shù)難題，一般情況下，在全風(fēng)化的各種巖石、強風(fēng)化的較硬巖和弱風(fēng)化的較軟巖中，巖石強度在60mpa以內(nèi)，懸臂式掘進(jìn)機掘進(jìn)容易，機具損耗也較小，適合施工。但是巖石強度超過60mpa時，常規(guī)的截割方法已經(jīng)不適用，通常采用沖擊和振動截割的破巖方法，但是這些方法對懸臂掘進(jìn)機截割頭上的截齒磨損巨大，導(dǎo)致機械利用率低，也會要求更高的機器功率。特別是用懸臂掘進(jìn)機開挖100mpa以上的硬巖時，由于巨大的截齒磨損，導(dǎo)致懸臂掘進(jìn)機的掘進(jìn)性能降低和施工不連續(xù)。雖然近幾年來tbm(tunnelboringmachine)掘進(jìn)機在硬質(zhì)巖隧道中得到了一定的應(yīng)用，但是其在隧道中不靈活，開挖成型的斷面只能是圓形，不能用于任何形狀斷面的隧道，而且一次投入成本高，不經(jīng)濟。與tbm相比懸臂掘進(jìn)機小巧，在隧道中具有較大的靈活性，能夠成型任何形狀的斷面，且一次投入成本低。

傳統(tǒng)的懸臂掘進(jìn)機施工方法已經(jīng)不在適用于100mpa以上的硬巖隧道，因此尋求一種新的懸臂掘進(jìn)機施工方法實現(xiàn)100mpa以上的硬巖隧道連續(xù)施工一直是機械方法施工硬質(zhì)巖隧道的目標(biāo)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可有效解決基于100mpa以上硬巖隧道掘進(jìn)機施工困難問題的微波破巖輔助裝置，及將微波技術(shù)與懸臂掘進(jìn)機掘進(jìn)技術(shù)結(jié)合的復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機。

本發(fā)明提供一種微波破巖輔助裝置，用于硬質(zhì)巖隧道，包括安裝架，所述安裝架具有兩個位于同一側(cè)且上、下間隔設(shè)置的孔，與上位置孔鉸接有伸縮油缸，與下位置孔鉸接有擺動油缸，所述擺動油缸的另一側(cè)與所述伸縮油缸的缸部鉸接，所述伸縮油缸的活塞桿上設(shè)有一鉸接耳，在所述鉸接耳遠(yuǎn)離缸部的位置處設(shè)有一微波組件。

優(yōu)選的，所述微波組件包括具有收容空間的盒體和蓋設(shè)于盒體遠(yuǎn)離鉸接耳一側(cè)的蓋子，在所述收容空間內(nèi)依次設(shè)置的微波發(fā)生模塊、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、波導(dǎo)和微波天線。

優(yōu)選的，還包括設(shè)于所述安裝架下方可帶動安裝架及伸縮油缸、擺動油缸水平旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)油缸和設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)油缸下方的底座。

本發(fā)明天還提供一種復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機，包括掘進(jìn)機本體、設(shè)于所述掘進(jìn)機本體上方且向外延伸的截割臂及設(shè)于所述截割臂末端的截割頭，所述截割臂上方設(shè)有微波破巖輔助裝置。

優(yōu)選的，所述微波破巖輔助裝置的底座與所述截割臂連接，所述微波破巖輔助裝置的延伸方向與截割臂的延伸方向相同。

優(yōu)選的，所述微波破巖輔助裝置固定在截割臂遠(yuǎn)離截割頭設(shè)置，所述微波組件臨近所述截割頭設(shè)置。

與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明提供的微波破巖輔助裝置通過微波快速加熱巖石，顯著降低其點荷載強度、單軸抗壓強度和抗拉強度等力學(xué)特性。本發(fā)明還提供一種復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機，將微波技術(shù)與懸臂掘進(jìn)機掘進(jìn)技術(shù)結(jié)合，通過微波技術(shù)解決懸臂掘進(jìn)機截割頭上截齒易磨損的問題，充分發(fā)揮懸臂掘進(jìn)機破巖的優(yōu)勢，從而提高巖石截割的效率和降低巖石截割的成本。將微波破巖輔助裝置合理的設(shè)置在懸臂掘進(jìn)機的截割頭上方，使截割頭在截割巖石時能夠發(fā)出微波能，提高截割頭的性能和工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的微波破巖輔助裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的微波組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機全斷面施工工藝圖；

圖5為本發(fā)明提供的復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機臺階法施工工藝圖。

具體實施方式

以下將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。為敘述方便，下文中如出現(xiàn)“上”、“下”、“左”、“右”字樣，僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致，并不對結(jié)構(gòu)起限定作用。

如圖1所示，所述微波破巖輔助裝置包括底座7、安裝架6、旋轉(zhuǎn)油缸5、擺動油缸4、伸縮油缸3、鉸接耳2和微波組件1。

所述安裝架6具有兩個位于同一側(cè)且上、下間隔設(shè)置的孔，與上位置孔鉸接所述伸縮油缸3，與下位置孔鉸接所述擺動油缸4。所述擺動油缸4的另一側(cè)與所述伸縮油缸3的缸部鉸接，所述擺動油缸4沿鉸接孔帶動所述伸縮油缸3上、下擺動旋轉(zhuǎn)。

所述旋轉(zhuǎn)油缸5的底部固定在底座7上，上部動力輸出軸與安裝架6連接。所述安裝架6在動力輸出軸的帶動下左右擺動，帶動伸縮油缸3、擺動油缸4一同水平旋轉(zhuǎn)。

所述伸縮油缸3的活塞桿上設(shè)有所述鉸接耳2，在所述鉸接耳2遠(yuǎn)離缸部的位置處設(shè)有所述微波組件1。所述微波組件1在活塞桿的帶動下伸長或回縮。

如圖2所示，所述微波組件1包括具有收容空間的盒體和蓋設(shè)于盒體遠(yuǎn)離鉸接耳一側(cè)的蓋子105，在所述收容空間內(nèi)依次設(shè)置的微波發(fā)生模塊101、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)102、波導(dǎo)103和微波天線104。

如圖3所示，本發(fā)明還提供一種復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機，包括掘進(jìn)機本體8、設(shè)于所述掘進(jìn)機本體8上方且向外延伸的截割臂及設(shè)于所述截割臂末端的截割頭，所述截割臂上方設(shè)有所述的微波破巖輔助裝置。

所述微波破巖輔助裝置1的底座7與所述截割臂連接，且位于截割臂上遠(yuǎn)離截割頭設(shè)置，所述微波組件1臨近所述截割頭設(shè)置。所述微波破巖輔助裝置的延伸方向與截割臂的延伸方向相同。

在使用復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機時，先停止截割頭的運動，啟動伸縮油缸3將微波組件1送到掌子面前方一定距離，打開蓋合105，然后啟動微波組件1并用微波照射掌子面，控制截割臂和擺動油缸4可使微波組件發(fā)出的微波上、下運動照射掌子面，控制旋轉(zhuǎn)油缸5可使微波組件1發(fā)出的微波左右運動照射掌子面，然后關(guān)閉微波組件1，伸縮油缸的活塞桿收回至初始位置，啟動截割頭即可。

請參閱圖4為本發(fā)明提供的復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機全斷面施工工藝圖，先開挖第1部分，開挖前先打開微波發(fā)生模塊101，照射巖體待巖體出現(xiàn)裂縫后，啟動復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機從右下角往上勻速截割巖體。1部分開挖完成以后，為了防止微波照射巖體時對開挖輪廓線以外的巖體造成較大的擾動，關(guān)閉微波發(fā)生模塊101，只有截割頭截割第2部分，成型端面。如此循環(huán)以上步驟。

請參與圖5為本發(fā)明提供的復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機臺階法施工工藝圖，先打開微波發(fā)生模塊101，由下往上開挖第1部分。關(guān)閉微波發(fā)生模塊101，開挖第2部分。再打開微波發(fā)生模塊101，由下往上開挖第3部分。再關(guān)閉微波發(fā)生模塊101開挖第4部分，如此循環(huán)以上步驟。

與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明提供的微波破巖輔助裝置通過微波快速加熱巖石，顯著降低其點荷載強度、單軸抗壓強度和抗拉強度等力學(xué)特性。本發(fā)明還提供一種復(fù)合式懸臂掘進(jìn)機，將微波技術(shù)與懸臂掘進(jìn)機掘進(jìn)技術(shù)結(jié)合，通過微波技術(shù)解決懸臂掘進(jìn)機截割頭上截齒易磨損的問題，充分發(fā)揮懸臂掘進(jìn)機破巖的優(yōu)勢，從而提高巖石截割的效率和降低巖石截割的成本。將微波破巖輔助裝置合理的設(shè)置在懸臂掘進(jìn)機的截割頭上方，使截割頭在截割巖石時能夠發(fā)出微波能，提高截割頭的性能和工作效率。不僅可應(yīng)用在軟弱圍巖的隧道中，還能在100mpa以上硬質(zhì)巖隧道施工中，顯著提高了懸臂掘進(jìn)機截齒的使用壽命，充分發(fā)揮懸臂掘進(jìn)機破巖的優(yōu)勢，從而實現(xiàn)提高懸臂掘進(jìn)機的利用率和降低巖石破碎的成本。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。