基于不良地质段TBM出渣的皮带防护装置及方法与流程

基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置及方法
技术领域
1.本发明涉及tbm设备技术领域，具体涉及一种基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置及方法。

背景技术：

2.随着经济建设的蓬勃发展，地面空间的开发已趋成熟，地下空间的开发与利用正处于高速发展的阶段，而地下隧道的开挖正是地下空间建设的重要一环。全断面隧道掘进机(tbm)是一种用于地下工程全断面开挖的机械施工设备，在地下隧道建设中具有施工效率高、安全可靠、施工质量高等优点，根据工程实践经验，当隧道的长度与直径之比大于600时，采用tbm进行隧道施工是经济的，因而在国内外得到越来越广泛地使用。
3.多数情况下，隧道施工都面临复杂的地质条件，而tbm掘进通过不良地质区域时，往往会造成tbm刀盘扭矩增大，出渣量极其不稳定，而皮带机输出渣土中往往夹着大量的块石，极易损伤tbm的皮带出渣系统，造成异常损坏，安全风险极大。同时tbm隧道施工洞内皮带主要分为主机皮带、后配套皮带、连续皮带等三条主要运输渣土的皮带，其中连续皮带随着隧道掘进长度增加而衔接增加，而渣土需在不同的输送皮带之间进行下渣转运，其所夹杂的大块石在经过下渣口时极易划破连续皮带，损耗连续皮带的使用寿命；而损坏后在修复连续皮带的过程中需要tbm停机等待，修复时长一般为八小时左右，严重影响了施工进程和效率。
4.公开于该背景技术部分的信息仅用于加深对本公开的背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

5.鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置及方法，将渣石大小进行筛分，小于格栅网片缝隙粒径的渣石直接落入连续皮带上，大于格栅网片缝隙粒径的渣石传送至碎石器中，粉碎后落入连续皮带上。
6.根据本公开的一个方面，提供一种基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置，包括支撑架、过滤组件及驱动组件；所述过滤组件包括格栅网片和导向板，所述驱动组件包括驱动电机和碎石器，所述驱动电机与所述碎石器传动连接且对应安装在所述支撑架上，所述导向板对应安装在所述支撑架的一侧，所述格栅网片一端搭接在所述导向板上，其另一端安装在所述碎石器的进料口端。
7.在本公开的一些实施例中，在所述驱动电机的动力输出端和碎石器的动力输入端分别设有对应的皮带轮，并在两皮带轮之间设有传动皮带。
8.在本公开的一些实施例中，在所述支撑架上设有滑轨/槽，所述驱动电机固定在所述滑轨/槽内，改变驱动电机在所述滑轨/槽内的固定位置以调节所述传动皮带的张紧度。
9.在本公开的一些实施例中，其特征在于，所述格栅网片上设有震动器。
10.在本公开的一些实施例中，所述支撑架上设有加强筋，以增强其结构稳定性。
11.在本公开的一些实施例中，在所述导向板与格栅网片之间设有缓冲弹簧。
12.在本公开的一些实施例中，在所述碎石器与支撑架之间设有橡胶垫，以减少碎石器运行震动对支架的影响。
13.在本公开的一些实施例中，所述碎石器为鄂式破碎机。
14.根据本公开的另一个方面，提供一种不良地质段tbm出渣的皮带防护方法，基于上述皮带防护装置而实施，包括以下步骤：s1，tbm掘进时刀盘旋转，滚刀切入岩石，岩渣受自重掉入洞底，由铲斗铲起渣石进入主机皮带机集渣斗；s2，主机皮带机集渣斗内的渣石落入主机皮带机上，并由主机皮带机带动渣石向主机皮带机尾部传输；s3，主机皮带机尾部的渣土集中落至后配套皮带机集渣斗，经缓冲后渣石落至后配套皮带机上，由后配套皮带机带动渣石进入设置在其尾部多级皮带输送渣石的转接装置；s4，渣石落入格栅网片上，大于格栅网片间缝隙的渣石顺延滚落至碎石器内进行破碎，破碎后的渣石落入底部的连续皮带机上，小于格栅网片间缝隙渣石直接落入位于格栅网片正下方的连续皮带机上；s5，由连续皮带机将渣石转运至洞外。
15.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果或优点：采用了在后配套皮带机的出渣口处设置过滤组件，通过格栅网片对不同粒径的渣石进行筛分，使得小块渣石直接落入连续皮带，大粒径渣石由格栅网片输送至碎石器破碎后再落至连续皮带上，有效解决了tbm在不良地质掘进过程中产生的大块渣石直接落入连续皮带机上对皮带造成割裂损坏的技术问题，同时在格栅网片的底部加设有气动震动器，加速渣石的掉落及进入碎石器中，进而提升了连续皮带的使用寿命及施工效率。
附图说明
16.图1为本技术一实施例中基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置的结构示意图。
17.图2为本技术一实施例中过滤组件的结构示意图。
18.图3为本技术一实施例中基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置的使用状态参考图。
19.以上各图中，1、支撑架；11、加强筋；12、滑槽；2、过滤组件；21、导向板；22、格栅网片；23、气动震动器；24、缓冲弹簧；3、驱动组件；31、驱动电机；32、碎石器；33、传送皮带；4、后配套皮带机；5、连续皮带；6、后配套拖车。
具体实施方式
20.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术
的限制。本技术所涉及“第一”、“第二”等是用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所涉及“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
21.本技术实施例通过提供一种基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置及方法，解决了现有tbm在不良地质带掘进时产生的大粒径渣石对连续皮带容易造成损坏割裂，降低了连续皮带的使用寿命；同时tbm停机造成施工周期滞后，各项成本增加的技术问题。
22.本技术实施例中的技术方案为解决上述连续皮带易损坏的问题，总体思路如下：通过设置一种皮带防护装置，包括支撑架、安装在该支撑架上的驱动电机、碎石器、导向板及格栅网片；所述驱动电机与碎石器之间通过传送带传动连接，所述导向板与所述支撑架固定连接，所述格栅网片一端搭接在所述导向板上，另一端转动连接在所述碎石器的进渣口处，经出渣口卸落的渣石落入格栅网片上，小于格栅网片缝隙的小渣石直接落入位于正下方的连续皮带机上，大于格栅网片间缝隙的渣石顺着格栅网片进入碎石器进行粉碎；为了防止格栅网片上的渣石滞留、堵塞，在格栅网片的底部加设有震动器，震动加快小石块的掉落，同时加快大石块向碎石器移动；碎石器的底部出料口正对应于连续皮带机，以使经碎石器破碎后的石块落入连续皮带上。
23.为了更好的理解本技术技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
24.实施例一本例公开一种基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置，参见图1至图3，包括支撑架1、过滤组件2及驱动组件3。
25.所述支撑架1用于安装和固定所述过滤组件2和驱动组件3，所述支撑架1采用h200型钢焊接拼装而成，为避免型钢与岩壁干涉，支撑架1底部采用了梁桥式结构，所述支撑架1上设有若干加强筋11，以保证支撑架1结构的稳定性；在支撑架1安装使用过程中，支撑架1安装在tbm后配套拖车6底部横梁上，利用后配套拖车6主梁作为支撑架1立柱之一，节省钢材的同时增加支撑架1的稳定性。
26.所述过滤组件2包括格栅网片22和导向板21；参见图2，所述导向板21焊接在所述支撑架1的一侧，用于支撑所述格栅网片22和防止渣石从格栅网片22的侧边掉落；所述格栅网片22一端搭接在所述导向板21上，另一端与所述碎石器32转动连接，且在所述格栅网片22与导向板21搭接处的位置上安装四个缓冲弹簧24及垫片，在大块渣石落在格栅网片22上时起到缓冲作用；在使用过程中所述格栅网片22与导向板21搭接端位于后配套皮带机4出渣口下方，以使出渣口处的渣石直接落入格栅网片22上，所述格栅网片22与碎石器32转动连接端对应于所述碎石器32的进料口，以使大粒径渣石顺着格栅网片22直接滚入碎石器32中；所述格栅网片22用于筛分从出渣口排出的渣石粒径大小，所述格栅网片22主要由7根间隔25cm的φ42mm圆钢组成，小于该格栅网片22之间缝隙的渣石直接落入位于正下方的连续皮带5上，大于该格栅网片22之间缝隙的渣石滚落进入碎石器32中，破碎后落入连续皮带5中，通过格栅网片22对渣石进行筛选防止大粒径渣石直接落入连续皮带5上，对其造成割裂及损坏。在所述格栅网片22的底部安装有气动震动器23，一是加快细小渣石从格栅网片22上掉落，二是震动格栅网片22带动大石块向碎石器32位移；在所述格栅网片22与碎石器32转动连接处安装气动震动器23开关和碎石器32电源开关，当所述格栅网片22旋转放下时，两者开关同时打开，气动震动器23和驱动电机31同时工作；当所述格栅网片22旋转收起时，
两者开关同时关闭，气动震动器23和驱动电机31同时停止。
27.所述驱动机构包括驱动电机31和碎石器32，所述驱动电机31和碎石器32对应安装在支撑架1上，且所述驱动电机31的输出端和碎石器32的输入端分别设有皮带轮，并在两皮带轮之间设有传动皮带，通过驱动电机31带动碎石器32进行工作；所述支撑架1上设有滑槽12，所述驱动电机31底部通过螺栓螺母固定在所述支撑架1上的滑槽12中，通过改变驱动电机31在滑槽12中不同的固定位置，以对驱动电机31与碎石器32之间的传送皮带33的松紧度进行调节；在所述碎石器32与支撑架1连接处设有橡胶垫，以减少碎石器32运行震动对支撑架1的影响；所述碎石器32选用鄂式破碎机，在此不过多论述其使用工作原理。
28.实施例二本例公开一种基于不良地质段tbm出渣的皮带防护方法，基于上述皮带防护装置而实施，包括以下步骤：盘形滚刀破岩机理，在推力作用下，安装在刀盘上的盘形滚刀紧压岩面，随着刀盘的旋转，滚刀绕刀盘中心轴公转的同时绕自身轴线自转，在刀盘强大的推力，扭矩作用下，滚刀在掌子面固定的同心圆切缝上滚动，当推力超过岩石的抗压强度时，滚刀下的岩石直接破裂，贯入岩石，掌子面被滚刀挤压破裂而形成多道同心圆沟槽，随着沟槽的加深，岩体表面裂纹加深扩大，当超过岩石的剪切和拉伸强度时，相邻同心圆沟槽间的岩石成片剥落。
29.s1，tbm掘进机撑靴撑紧洞壁以承受刀盘掘进时传来的反作用，反扭矩，刀盘旋转，推进液压油缸推压刀盘，滚刀切入岩石，在岩面上作同心圆轨迹滚动破岩，岩碴靠自重掉入洞底，由铲斗（刮刀组成的刮渣口）铲起，旋转至拱顶自重经溜渣槽落入锥形集渣斗。
30.s2，主机皮带机集渣斗内的渣石落入主机皮带机上，并由主机皮带机带动渣石向主机皮带机尾部传输。
31.s3，主机皮带机尾部的渣土集中落至后配套皮带机4集渣斗，经缓冲后渣石落至后配套皮带机4上，由后配套皮带机4带动渣石进入设置在其尾部多级皮带输送渣石的转接装置。
32.s4，操作人员通过监控发现出渣中有大块渣石，通过对讲机告知后配套工作人员旋转放下所述格栅网片22，同时气动震动器23和碎石器32电源同时打开。
33.s5，等待大块渣石传送至后配套皮带机4下渣口处，大渣石做自由落体滑入所述格栅网片22，小粒径渣石直接落入设置在格栅网片22正下方的连续皮带5上，由连续皮带5机运转出渣。
34.s6，大粒径渣石在气动震动器23震动下快速进入碎石器32中，并被破碎，落入下方的连续皮带5上。
35.s7，tbm掘进出渣均匀且无大粒径渣石，收起格栅网片22，气动震动器23和碎石器32同时停止工作。
36.s8，将大块渣石破碎后下落到连续皮带到达洞外转渣塔（抬高皮带的高度，改变皮带出渣的方向，为下级皮带提供高度差）到达洞外2#皮带传输到洞外1#皮带到达渣场，形成连续掘进出渣（整个输送过程通过不同高度得支架和改向滚筒来调整皮带高度，进而形成本级皮带尾部和下级头部产生高度差）同时各级皮带之间安装有集渣斗，起到聚拢渣石的作用，同时大石块撞击到集渣斗正面面板掉落到皮带上起着缓冲的作用。
37.尽管已描述了本发明的一些优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本
创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
38.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本实发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置，其特征在于，包括支撑架、过滤组件及驱动组件；所述过滤组件包括格栅网片和导向板，所述驱动组件包括驱动电机和碎石器，所述驱动电机与所述碎石器传动连接且对应安装在所述支撑架上，所述导向板对应安装在所述支撑架的一侧，所述格栅网片一端搭接在所述导向板上，其另一端安装在所述碎石器的进料口端。2.根据权利要求1所述的基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置，其特征在于，在所述驱动电机的动力输出端和碎石器的动力输入端分别设有对应的皮带轮，并在两皮带轮之间设有传动皮带。3.根据权利要求2所述的基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置，其特征在于，在所述支撑架上设有滑轨/槽，所述驱动电机固定在所述滑轨/槽内，改变驱动电机在所述滑轨/槽内的固定位置以调节所述传动皮带的张紧度。4.根据权利要求1所述的基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置，其特征在于，所述格栅网片上设有震动器。5.根据权利要求1所述的基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置，其特征在于，所述支撑架上设有加强筋，以增强其结构稳定性。6.根据权利要求1所述的基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置，其特征在于，在所述导向板与格栅网片之间设有缓冲弹簧。7.根据权利要求1所述的基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置，其特征在于，在所述碎石器与支撑架之间设有橡胶垫，以减少碎石器运行震动对支架的影响。8.根据权利要求1所述的基于不良地质段tbm出渣的皮带防护装置，其特征在于，所述碎石器为鄂式破碎机。9.一种不良地质段tbm出渣的方法，其特征在于，基于权利要求1所述的不良地质段tbm出渣的皮带防护装置而实施，包括以下步骤：s1，tbm掘进时刀盘旋转，滚刀切入岩石，岩渣受自重掉入洞底，由铲斗铲起渣石进入主机皮带机集渣斗；s2，主机皮带机集渣斗内的渣石落入主机皮带机上，并由主机皮带机带动渣石向主机皮带机尾部传输；s3，主机皮带机尾部的渣土集中落至后配套皮带机集渣斗，经缓冲后渣石落至后配套皮带机上，由后配套皮带机带动渣石进入设置在其尾部多级皮带输送渣石的转接装置；s4，渣石落入格栅网片上，大于格栅网片间缝隙的渣石顺延滚落至碎石器内进行破碎，破碎后的渣石落入底部的连续皮带机上，小于格栅网片间缝隙渣石直接落入位于格栅网片正下方的连续皮带机上；s5，由连续皮带机将渣石转运至洞外。

技术总结

本发明公开了一种基于不良地质段TBM出渣的皮带防护装置及方法，旨在解决TBM在不良地质段掘进时产生的大块渣石容易对连续皮带造成割裂损坏，导致TBM停机，施工周期滞后的技术问题；本装置包括支撑架、过滤组件及驱动组件；所述过滤组件包括格栅网片和导向板，所述驱动组件包括驱动电机和碎石器，所述驱动电机与所述碎石器传动连接且对应安装在所述支撑架上，所述导向板对应安装在所述支撑架的一侧，所述格栅网片一端搭接在所述导向板上，其另一端安装在所述碎石器的进料口端；本发明大大提升了连续皮带的使用寿命，减少了更换、维修连续皮带的成本及TBM停机造成施工周期延长的问题。带的成本及TBM停机造成施工周期延长的问题。带的成本及TBM停机造成施工周期延长的问题。