排渣破碎系统、泥水盾构机及其工作方法与流程

1.本发明涉及一种盾构机，具体涉及一种盾构机排渣系统。

背景技术：

2.随着地下工程的不断发展，越来越多的大直径泥水盾构机应用于隧道施工中。常规的泥水盾构机配置了泥水仓和气垫仓，气垫仓内配置破碎机并在气垫仓底部配置有排浆管道，采用泥浆管道出渣。
3.常规泥水盾构机在软硬不均地层以及破碎带、砂卵石等地层掘进时，由于刀盘切削下来的渣土或砾石尺寸较大，内置式破碎机破碎效率较低，导致经常出现气垫仓底部砾石堆积情况从而产生滞排。并且破碎机在气垫仓内容易发生异常损坏，造成维修困难等情况，上述问题直接制约了掘进效率。
4.另一方面，常规泥水盾构机在泥岩、粘土、铁板砂等地层掘进时，由于气垫仓底部的空间较大，渣土流动性较差，经常出现底部堆积泥浆的情况，严重时主排浆管道堵塞，使泥水环流系统失效，无法排渣，盾构机只能停机进行冲洗和疏通。

技术实现要素：

5.发明目的：本发明目的在于针对常规泥水盾构机经常出现的滞排、堵管、破碎效率低、破碎机易损坏等问题，提供一种排渣破碎系统、泥水盾构机及其工作方法。
6.技术方案：本发明一种排渣破碎系统，包括从泥水仓向外排渣的螺旋输送机、顺序连接螺旋输送机出口的泥浆箱和滚齿式破碎机、从泥水仓底部引出的主排浆管、以及与主排浆管顺序连接的采石箱和颚式破碎机，所述泥浆箱和采石箱按照上下层进行布置，所述滚齿式破碎机和颚式破碎机相连。
7.进一步，所述泥浆箱和采石箱之间通过闸板阀连接。
8.进一步，所述述滚齿式破碎机和颚式破碎机通过管道连接。
9.进一步，所述螺旋输送机的出口设有两道出土闸门。
10.进一步，所述采石箱和泥浆箱内部设置更换式格栅。
11.进一步，所述泥浆箱的入口设置了冲洗管。
12.一种泥水盾构机，包括如权利要求1所述的排渣破碎系统以及主进浆管，所述主进浆管分别连接泥水仓的上部、泥水仓的底部以及泥浆箱。
13.进一步，还包括设置在主进浆管上的旁通阀组、接管器、流量计和密度计。
14.一种排渣破碎系统的工作方法：（1）当盾构机切削下来的渣土和砾石直径小于主排浆管直径，采用主排浆管，经过采石箱、颚式破碎机出渣；（2）当岩石强度低于130mpa时，且切削下来的渣土和砾石直径大于主排浆管直径无法通过主排浆管时，或者当地层的粘土含量高，一般为全断面泥岩、黏土，极易结泥饼和滞排，容易造成主排浆管道堵塞时，采用螺旋机，经过泥浆箱、滚齿式破碎机进行出渣；
（3）当岩石强度大于130mpa时，且切削下来的渣土和砾石直径大于主排浆管直径无法通过主排浆管时，或者易造成主排浆管堵塞时，采用螺旋机，经过泥浆箱、采石箱、颚式破碎机出渣；（4）当盾构机切削下来的渣土和砾石直径大于主排浆管直径，比如断层破碎带，破碎量大，此时采用螺旋机，经过泥浆箱、采石箱、颚式破碎机和滚齿式破碎机双通道出渣，采用滚齿式破碎机和颚式破碎机同时处理砾石。
15.有益效果：本发明盾构机可以采用常规的泥浆管道排渣，也可以采用螺旋机排渣，在螺旋机出口同时设计了颚式破碎机和滚齿式破碎机，并同时设计了上下层布置的泥浆箱和采石箱，能够实现更大的破碎效率和清渣效率，从而提高整机的施工效率，具体的：1、本发明在螺旋机出口设置了泥浆箱，螺旋机由于流量小导致排出的泥浆浓度高，高浓度泥浆排到泥浆箱内采用泥水进行稀释和冲刷，稀释到1.4g/cm3以下的比重就可以采用泥水模式排浆，从而达到正常的循环模式；2、螺旋机排放的砾石经过泥浆箱进入到滚齿式破碎机，同时可经过采石箱进入到鄂式破碎机，两种破碎机的结合提高了地层的适用性以及破碎效率：滚齿式破碎机效率高，且能破碎粒径小于400mm以下、岩石强度130mpa以下的砾石；鄂式破碎机能破碎的粒径大，可达到1000mm，破碎岩石强度可达250mpa。
附图说明
16.图1是本发明泥水盾构机的结构示意图。
具体实施方式
17.下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
18.如图1所示，一种泥水盾构机，主要由泥水仓1、气垫仓2、进浆管3、排浆管4、冲洗管5、排渣破碎系统6、旁通阀组单元7、接管器单元8、排浆泵单元9、流量计10和密度计11等组成。
19.其中，排渣破碎系统6包括螺旋机101、泥浆箱102、主排浆管103、滚齿式破碎机104、采石箱105、颚式破碎机106。螺旋机101从泥水仓1的底部向外排渣，螺旋机101的出口设有两道出土闸门，顺序连接泥浆箱102和滚齿式破碎机104。主排浆管103从泥水仓1底部螺旋机101的两侧引出，顺序连接采石箱105和颚式破碎机106。泥浆箱102和采石箱105按照上下层通过闸板阀连接，滚齿式破碎机104和颚式破碎机106通过管道相连。
20.进浆管3分为多个支路，一路连接泥水仓1上部，实现泥水仓1的进浆，一路从螺旋机101的两侧连接泥水仓1的底部，对螺旋机101进行冲洗，一路连接至泥浆箱102，对泥浆箱102内部进行冲洗和泥浆稀释。排浆管4从泥水仓1底部螺旋机101的两侧引出，和螺旋机101的排浆通道在泥浆箱102进行混合，然后通过破碎机后，进浆管3和排浆管4上依次连接旁通阀组单元7、排浆泵单元9、流量计10、密度计11和接管器单元8，最终连接进泥管和排泥管。旁通阀组单元7是进浆管3和排浆管4之间的一个泥水模式切换阀组，主要由泥浆球阀组成，用于泥水盾构机旁通、掘进、逆洗、停机等多种模式的切换。流量计10和密度计11的主要作用是测量进、排浆的流量和密度（也叫做比重）。接管器单元8的主要作用是实现泥水盾构机
的泥浆管路与隧道内泥浆管路的接驳。两条冲洗管5分别连接至进浆管3和泥浆箱102，从泥水仓1和气垫仓2引出排渣破碎系统6通过排浆管4进行排渣。
21.泥浆箱102内设置了更换式格栅（一般为400*400），泥浆箱102的主要的作用一方面是筛分大砾石或者挖掘下来的钢筋、刀具等，防止进入到滚齿式破碎机104，另一方面是由于泥浆箱102的的入口布置了多角度冲洗管5，可以对螺旋机101排出的泥浆进行稀释，降低泥浆的比重，便于泥浆泵的排浆。
22.上述泥水盾构机的工作模式如下：（1）当地层条件较好时，切削下来的渣土和砾石直径小于主排浆管103，而且能够在泥浆的水力作用下正常地通过泥浆管道，此时可以采用模式1的方式进行出渣。打开主排浆管103阀门，关闭双出土闸门和采石箱105闸门，打开采石箱105进出口阀门，关闭滚齿式破碎机104阀门。该模式下，颚式破碎机106可以在液压油缸的作用下动作，起到搅拌采石箱105渣土以及破碎管道内的砾石的作用。
23.（2）当岩石强度低于130mpa时，而且切削下来的渣土和砾石直径较大，无法通过主排浆管103时，或者当地层的粘土含量过高，容易造成主排浆管103堵塞时，可以采用模式2的方式进行出渣。关闭主排浆管103，关闭采石箱105闸门，关闭采石箱105进出口阀门，启动螺旋机101，打开双出土闸门，打开滚齿式破碎机104阀门，同时启动冲洗泵通过冲洗管5对泥浆箱102内部进行冲刷。该模式下，滚齿式破碎机104在液压马达的作用下旋转，起到破碎砾石的作用。同时泥浆箱102出口安装有格栅，限制砾石的通过直径在破碎机的最大破碎范围内。
24.（3）当岩石强度大于130mpa时，而且切削下来的渣土和砾石直径较大，无法通过主排浆管103时，或者当地层的粘土含量过高，容易造成主排浆管103道堵塞时，可以采用模式3的方式进行出渣。此时，岩石强度较高，滚齿式破碎机104破碎能力受限，因此采用颚式进行破碎。关闭主排浆管103，关闭滚齿式破碎机104阀门，关闭采石箱105进口阀门并打开出口阀门，启动螺旋机101，打开双出土闸门和采石箱105闸门，同时启动冲洗泵对泥浆箱102内部进行冲刷。该模式下，颚式破碎机106可以在液压油缸的作用下动作，起到搅拌采石箱105渣土以及破碎采石箱105中砾石的作用。同时在颚式破碎机106后部即采石箱105的出口安装有格栅，限制破碎之后的砾石直径，满足排浆泵的通过粒径。
25.（4）当经过破碎带等大直径砾石较多的地层时，破碎量较大，环流系统设备的负荷较大，仅仅采用一种破碎机，掘进效率较低，此时可以采用模式4的方式进行出渣，同时采用滚齿式破碎机104和颚式破碎机106同时处理砾石，最大程度地发挥设备能力，提高施工效率。在该模式下，关闭主排浆管103，关闭采石箱105进口阀门，打开采石箱105出口阀门和滚齿式破碎机104阀门，启动螺旋机101，打开双出土闸门和采石箱105闸门，同时启动冲洗泵对泥浆箱102内部进行冲刷。该模式下，颚式破碎机106可以在液压油缸的作用下动作，滚齿式破碎机104在液压马达的作用下旋转，同时起到破碎砾石的作用。
26.常规泥水盾构机在断层破碎带或硬岩地层掘进时，容易导致掘进速度极慢，容易堵管、滞排，需要频繁清理泥浆箱102，内置式破碎机容易出现油管、油缸损坏情况，进仓维修时间长且风险高。常规泥水盾构机在泥岩和黏土地层掘进时，容易导致泥水仓1与气垫仓2之间的主排浆口堵塞、气垫仓2堵仓，主排浆管103滞排，难以疏通。
27.本实施例采用螺旋机101和主排浆管103双通道排渣，再加上后置式双破碎系统，
可以在断层破碎带或硬岩地层掘进时，将大直径砾石输送到盾构机后配套台车处理，双破碎系统提高了破碎效率，因此提高了掘进效率；在泥岩和黏土地层掘进时，由于主排浆口不在气垫仓2内，因此不会出现堵仓现象，通过螺旋机101出渣不会产生堵管现象。
28.总体而言，本实施例适应地层广，并可以显著提高掘进效率，解决了传统泥水盾构机的堵管、滞排问题。
29.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

技术特征：

1.一种排渣破碎系统，其特征在于：包括从泥水仓向外排渣的螺旋输送机、顺序连接螺旋输送机出口的泥浆箱和滚齿式破碎机、从泥水仓底部引出的主排浆管、以及与主排浆管顺序连接的采石箱和颚式破碎机，所述泥浆箱和采石箱按照上下层进行布置，所述滚齿式破碎机和颚式破碎机相连。2.根据权利要求1所述的排渣破碎系统，其特征在于：所述泥浆箱和采石箱之间通过闸板阀连接。3.根据权利要求1所述的排渣破碎系统，其特征在于：所述述滚齿式破碎机和颚式破碎机通过管道连接。4.根据权利要求1所述的排渣破碎系统，其特征在于：所述螺旋输送机的出口设有两道出土闸门。5.根据权利要求1所述的排渣破碎系统，其特征在于：所述采石箱和泥浆箱内部设置更换式格栅。6.根据权利要求1或5述的排渣破碎系统，其特征在于：所述泥浆箱的入口设置了冲洗管。7.一种泥水盾构机，其特征在于：包括如权利要求1所述的排渣破碎系统以及主进浆管，所述主进浆管分别连接泥水仓的上部、泥水仓的底部以及泥浆箱。8.根据权利要求7所述的泥水盾构机，其特征在于：还包括设置在主进浆管上的旁通阀组、接管器、流量计和密度计。9.一种排渣破碎系统的工作方法，其特征在于：（1）当盾构机切削下来的渣土和砾石直径小于主排浆管直径，采用主排浆管，经过采石箱、颚式破碎机出渣；（2）当岩石强度低于130mpa时，且切削下来的渣土和砾石直径大于主排浆管直径无法通过主排浆管时，或者容易造成主排浆管道堵塞时，采用螺旋机，经过泥浆箱、滚齿式破碎机进行出渣；（3）当岩石强度大于130mpa时，且切削下来的渣土和砾石直径大于主排浆管直径无法通过主排浆管时，或者易造成主排浆管堵塞时，采用螺旋机，经过泥浆箱、采石箱、颚式破碎机出渣；（4）当盾构机切削下来的渣土和砾石直径大于主排浆管直径，破碎量大，此时采用螺旋机，经过泥浆箱、采石箱、颚式破碎机和滚齿式破碎机双通道出渣，采用滚齿式破碎机和颚式破碎机同时处理砾石。

技术总结

本发明提供了一种排渣破碎系统、泥水盾构机及其工作方法，排渣破碎系统包括从泥水仓向外排渣的螺旋输送机、顺序连接螺旋输送机出口的泥浆箱和滚齿式破碎机、从泥水仓底部引出的主排浆管、以及与主排浆管顺序连接的采石箱和颚式破碎机，所述泥浆箱和采石箱按照上下层进行布置，所述滚齿式破碎机和颚式破碎机相连。本发明盾构机可以采用常规的泥浆管道排渣，也可以采用螺旋机排渣，在螺旋机出口同时设计了颚式破碎机和滚齿式破碎机，并同时设计了上下层布置的泥浆箱和采石箱，能够实现更大的破碎效率和清渣效率，从而提高整机的施工效率。从而提高整机的施工效率。从而提高整机的施工效率。