一种TBM支护系统的制作方法

一种tbm支护系统
技术领域
1.本发明涉及隧道支护技术领域，具体涉及一种tbm支护系统。

背景技术：

2.全断面硬岩掘进机(tbm)掘进施工过程中，需进行初期支护，以防止围岩塌落。初期支护系统一般包括锚杆钻机、拱架安装器和混凝土喷射器。如申请公布号为cn110284895a的中国发明专利申请公开的一种多功能岩石隧道掘进机支护系统，包括护盾和设置在护盾后侧的主机梁，主机梁上依次设置有拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机。
3.上述专利中，拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机分别通过各自的弧形轨道在主梁上沿前后方向滑动，整体结构较为复杂；而且为了避免拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机在运动过程中发生干涉，对控制系统要求较高。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种tbm支护系统，以解决现有技术中支护系统的拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机分别通过各自的弧形轨道在主梁上沿前后方向滑动，导致整体结构较为复杂的问题。
5.为实现上述目的，本发明tbm支护系统的技术方案是：
6.tbm支护系统，包括拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机，tbm支护系统还包括后配套拖车，后配套拖车上设有移动座和用于驱动移动座沿隧道轴向往复移动的轴向驱动装置；移动座上设有周向驱动装置，拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机通过周向驱动装置设置在移动座上，周向驱动装置用于驱动拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机沿隧道周向往复转动。
7.有益效果是：本发明中拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机通过周向驱动装置设置在移动座上，而移动座又在后配套拖车上沿隧道轴向往复移动，使得拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机通过周向驱动装置共同沿隧道周向往复转动、又通过轴向驱动装置共同沿隧道轴向往复移动，以满足支护要求。由于上述设计中拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机共用移动座和周向驱动装置，使得整体结构较为简单、紧凑；而且不用担心拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机在运动过程中会发生干涉，保证支护系统的安全运行。此外，由于该支护系统中无主机梁，因此锚杆钻机可以将锚杆沿垂直于洞壁切线的方向打入洞壁内，保证支护的稳定性。
8.作为进一步地改进，以隧道轴向为前后方向，周向驱动装置具有前输出端和后输出端，拱架安装器和锚杆钻机连接在前输出端上，混凝土喷射器连接在后输出端上。
9.有益效果是：相比于将拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机设置在一个输出端上，设置两个输出端不仅能够平衡周向驱动装置受到的作用力，而且便于拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机在周向驱动装置上的布置。
10.作为进一步地改进，所述移动座上于混凝土喷射器的前方设有用于将混凝土喷射
器与拱架安装器、锚杆钻机隔开的前隔板。
11.有益效果是：这样设计，避免混凝土喷射器喷出的混凝土对拱架安装器和锚杆钻机造成影响。
12.作为进一步地改进，所述后配套拖车或移动座上于混凝土喷射器的后方设有后隔板。
13.有益效果是：这样设计，避免混凝土喷射器喷出的混凝土对其后方的装置或设备造成影响。
14.作为进一步地改进，所述周向驱动装置为摆动油缸。
15.有益效果是：摆动油缸结构简单，且为现有成熟产品，便于获得。
16.作为进一步地改进，所述前输出端和后输出端之间连接有门型架，拱架安装器和锚杆钻机通过门型架连接在前输出端上，混凝土喷射器通过门型架连接在后输出端上。
17.有益效果是：这样设计，使得周向驱动装置工作时两个输出端的受力趋于一致，延长周向驱动装置的使用寿命。
18.作为进一步地改进，所述拱架安装器固定在锚杆钻机上，前输出端上连接有径向驱动装置，拱架安装器和锚杆钻机通过径向驱动装置连接在前输出端上。
19.有益效果是：这样设计，使得拱架安装器和锚杆钻机共用径向驱动装置，有利于简化结构。
20.作为进一步地改进，所述径向驱动装置为径向伸缩缸或径向电动推杆。
21.有益效果是：径向伸缩缸或径向电动推杆均为现有成熟产品，便于获得。
22.作为进一步地改进，所述移动座上设有滚轮，移动座通过滚轮沿隧道轴向移动装配在后配套拖车上。
23.有益效果是：这样设计，能够减少摩擦力，有利于移动座沿隧道轴向往复移动。
24.作为进一步地改进，所述后配套拖车包括拖车本体和固定在拖车本体上的立架，立架沿隧道的宽度方向间隔布置有两组，每组立架上均设有沿隧道轴向延伸且与滚轮滚动配合的槽型轨道，两组立架上的槽型轨道的开口相对或相背布置。
25.有益效果是：这样设计，使得混凝土喷射器喷射在洞壁上反弹的混凝土不容易掉入槽型轨道内。
附图说明
26.图1为本发明tbm支护系统的结构示意图；
27.图2为图1中锚杆钻机处的断面示意图；
28.图3为图1中拱架安装器处的断面示意图；
29.图4为图1中混凝土喷射器处的断面示意图。
30.图中：11、拖车本体；12、轴向伸缩缸；13、立架；14、槽型轨道；15、移动座；16、摆动油缸；17、径向伸缩缸；18、前侧板；19、锚杆钻机；20、传动块；21、拱架安装器；22、连接板；23、前隔板；24、后侧板；25、混凝土喷射器；26、后隔板；27、滚轮；28、拱架；29、锚杆；30、避让空间。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
34.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
35.本发明tbm支护系统的实施例1：
36.如图1至图4所示，tbm支护系统包括后配套拖车和在后配套拖车上往复移动的移动座15，移动座15上设有锚杆钻机19、拱架安装器21和混凝土喷射器25。其中，锚杆钻机19、拱架安装器21和混凝土喷射器25均为现有成熟产品，在此不再具体说明。
37.以后配套拖车在隧道内的运动方向为前后方向，后配套拖车包括拖车本体11和固定在拖车本体11上的立架13，立架13沿后配套拖车的左右方向间隔布置有两组，每组立架13上均设有沿后配套拖车前后方向延伸的槽型轨道14。其中，两组立架13上的槽型轨道14的开口相对布置，这样设计，使得混凝土喷射器25喷射在洞壁上反弹的混凝土不容易掉入槽型轨道14内。
38.如图2所示，移动座15的左右两侧分别设有滚轮27，滚轮27滚动装配在槽型轨道14内，以使移动座15沿前后方向移动装配在立架13上。立架13上设有用于驱动移动座15沿隧道轴向在立架13上往复移动的轴向伸缩缸12，轴向伸缩缸12构成轴向驱动装置。在其他实施例中，轴向驱动装置可以为轴向电动推杆。
39.本实施例中，移动座15上设有周向驱动装置。优选地，周向驱动装置为摆动油缸16，摆动油缸16具有前输出端和后输出端，拱架安装器21和锚杆钻机19连接在前输出端上，混凝土喷射器25连接在后输出端上，通过摆动油缸16驱动拱架安装器21、混凝土喷射器25和锚杆钻机19沿隧道周向往复转动。
40.如图1所示，摆动油缸16的前输出端和后输出端之间连接有门型架，门型架包括前侧板18、后侧板24和连接板22，拱架安装器21和锚杆钻机19通过前侧板18连接在前输出端上，混凝土喷射器25通过后侧板24连接在后输出端上。通过连接板22连接前侧板18和后侧板24，使得摆动油缸16工作时两个输出端的受力趋于一致，延长摆动油缸16的使用寿命。
41.如图1至图3所示，前侧板18上固定有径向伸缩缸17，径向伸缩缸17构成径向驱动装置。在其他实施例中，径向驱动装置可以为径向电动推杆。
42.本实施例中，锚杆钻机19的后侧固定有传动块20，径向伸缩缸17的驱动端与传动块20连接，拱架安装器21固定在传动块20上，在径向伸缩缸17伸缩时可驱动锚杆钻机19和拱架安装器21一起运动。其中，拱架安装器21处于锚杆钻机19的后方，此时先打锚杆29再安装拱架28。在其他实施例中，拱架安装器可以处于锚杆钻机的正上方，此时先安装拱架再打锚杆。
43.本实施例中，为了保证锚杆钻机19的稳定性，在径向伸缩缸17的缸体与锚杆钻机19之间设有导向结构，如可以在缸体上设置沿隧道径向延伸的导轨，在锚杆钻机上设置沿隧道径向延伸的导槽，导槽与导轨适配，导槽和导轨共同构成导向结构。
44.如图1和图4所示，移动座15上设有前隔板23，前隔板23处于混凝土喷射器25和拱架安装器21之间，用于将混凝土喷射器25与拱架安装器21、锚杆钻机19隔开，避免混凝土喷射器25喷出的混凝土对拱架安装器21和锚杆钻机19造成影响。其中，前隔板23与移动座15之间还设有用于避让连接板22的避让空间30。
45.本实施例中，拖车本体11上于混凝土喷射器25的后方设有后隔板26，这样设计，避免混凝土喷射器25喷出的混凝土对其后方的装置或设备造成影响。
46.在tbm掘进过程中，当遇到破碎围岩需进行支护时，可通过轴向伸缩缸12动作，实现移动座15相对后配套拖车沿隧道前后方向移动，直至锚杆钻机19到达指定位置，通过径向伸缩缸17可保证锚杆钻机19顶紧洞壁，以满足锚杆钻机19作业需求。其中，通过摆动油缸16可实现锚杆钻机19在隧道周向的摆动，以满足周向打锚杆的需求。之后，通过人工将拱架28放置在拱架安装器21上，并通过螺栓将拱架28与拱架安装器21相连，通过轴向伸缩缸12将拱架28移动至指定位置，然后利用径向伸缩缸17将拱架28顶紧在洞壁上，拆卸拱架28与拱架安装器21之间的螺栓，并通过锚杆29将拱架28固定在洞壁上，实现拱架28的安装。其中，通过摆动油缸16可实现拱架安装器21在隧道周向的摆动，以满足周向安装拱架28的需求。最后，将tbm上搭载的喷浆设备与混凝土喷射器25连接，混凝土喷射器25通过轴向伸缩缸12实现沿隧道轴向的移动，混凝土喷射器25通过摆动油缸16实现沿隧道周向的移动，满足混凝土的喷射需求。
47.本发明的tbm支护系统为集锚杆支护、钢拱架安装、混喷土喷射等多种支护于一体的支护系统，结构紧凑，成本低，可实现多种支护方式的联合工作，增强tbm对破碎地层的适应性，实现围岩的及时封闭，提高tbm掘进效率。
48.本发明tbm支护系统的实施例2：
49.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，摆动油缸具有前输出端和后输出端，拱架安装器和锚杆钻机通过前侧板连接在前输出端上，混凝土喷射器通过后侧板连接在后输出端上。本实施例中，摆动油缸仅具有前输出端，且不设置后侧板，拱架安装器和锚杆钻机通过前侧板连接在前输出端上，混凝土喷射器通过连接板连接在前输出端上。
50.本发明tbm支护系统的实施例3：
51.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，拖车本体上于混凝土喷射器的后方设有后隔板。本实施例中，移动座在隧道轴向上的长度较长，后隔板设置在移动座上。
52.本发明tbm支护系统的实施例4：
53.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，周向驱动装置为摆动油缸，摆动油缸具有前输出端和后输出端。本实施例中，移动座上转动装配有沿前后方向延伸的转轴，转轴具有前输出端和后输出端，转轴上设有从动轮，移动座上还设有驱动电机，驱动电机的输出轴上设有主动轮，主动轮与从动轮传动连接。在其他实施例中，轴向驱动装置可以为具有双输出端的电机。
54.本发明tbm支护系统的实施例5：
55.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，前输出端和后输出端之间连接有门型架，门型架包括前侧板、后侧板和连接板，连接板连接在前侧板和后侧板之间。本实施例中，前侧板和后侧板之间不设置连接板。
56.本发明tbm支护系统的实施例6：
57.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，径向伸缩缸设置有一个，拱架安装器和锚杆钻机通过该径向伸缩缸连接在前输出端上。本实施例中，径向伸缩缸设置有两个，拱架安装器和锚杆钻机通过各自的径向伸缩缸连接在前输出端上。
58.本发明tbm支护系统的实施例7：
59.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，移动座上设有滚轮，移动座通过滚轮移动装配在立架上。本实施例中，移动座上设有滑块，移动座通过滑块移动装配在立架上。
60.本发明tbm支护系统的实施例8：
61.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，两组立架上的槽型轨道的开口相对布置。本实施例中，两组立架上的槽型轨道的开口相背布置。在其他实施例中，两组立架上的槽型轨道的开口可以均朝上布置。
62.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.tbm支护系统，包括拱架安装器(21)、混凝土喷射器(25)和锚杆钻机(19)，其特征在于，tbm支护系统还包括后配套拖车，后配套拖车上设有移动座(15)和用于驱动移动座(15)沿隧道轴向往复移动的轴向驱动装置；移动座(15)上设有周向驱动装置，拱架安装器(21)、混凝土喷射器(25)和锚杆钻机(19)通过周向驱动装置设置在移动座(15)上，周向驱动装置用于驱动拱架安装器(21)、混凝土喷射器(25)和锚杆钻机(19)沿隧道周向往复转动。2.根据权利要求1所述的tbm支护系统，其特征在于，以隧道轴向为前后方向，周向驱动装置具有前输出端和后输出端，拱架安装器(21)和锚杆钻机(19)连接在前输出端上，混凝土喷射器(25)连接在后输出端上。3.根据权利要求2所述的tbm支护系统，其特征在于，所述移动座(15)上于混凝土喷射器(25)的前方设有用于将混凝土喷射器(25)与拱架安装器(21)、锚杆钻机(19)隔开的前隔板(23)。4.根据权利要求3所述的tbm支护系统，其特征在于，所述后配套拖车或移动座(15)上于混凝土喷射器(25)的后方设有后隔板(26)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的tbm支护系统，其特征在于，所述周向驱动装置为摆动油缸(16)。6.根据权利要求2至4中任一项所述的tbm支护系统，其特征在于，所述前输出端和后输出端之间连接有门型架，拱架安装器(21)和锚杆钻机(19)通过门型架连接在前输出端上，混凝土喷射器(25)通过门型架连接在后输出端上。7.根据权利要求2至4中任一项所述的tbm支护系统，其特征在于，所述拱架安装器(21)固定在锚杆钻机(19)上，前输出端上连接有径向驱动装置，拱架安装器(21)和锚杆钻机(19)通过径向驱动装置连接在前输出端上。8.根据权利要求7所述的tbm支护系统，其特征在于，所述径向驱动装置为径向伸缩缸(17)或径向电动推杆。9.根据权利要求1至4中任一项所述的tbm支护系统，其特征在于，所述移动座(15)上设有滚轮(27)，移动座(15)通过滚轮(27)沿隧道轴向移动装配在后配套拖车上。10.根据权利要求9所述的tbm支护系统，其特征在于，所述后配套拖车包括拖车本体(11)和固定在拖车本体(11)上的立架(13)，立架(13)沿隧道的宽度方向间隔布置有两组，每组立架(13)上均设有沿隧道轴向延伸且与滚轮(27)滚动配合的槽型轨道(14)，两组立架(13)上的槽型轨道(14)的开口相对或相背布置。

技术总结

本发明涉及隧道支护技术领域，具体涉及一种TBM支护系统。该TBM支护系统包括拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机，TBM支护系统还包括后配套拖车，后配套拖车上设有移动座和用于驱动移动座沿隧道轴向往复移动的轴向驱动装置；移动座上设有周向驱动装置，拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机通过周向驱动装置设置在移动座上，周向驱动装置用于驱动拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机沿隧道周向往复转动。由于上述设计中拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机共用移动座和周向驱动装置，使得整体结构较为简单、紧凑；而且不用担心拱架安装器、混凝土喷射器和锚杆钻机在运动过程中会发生干涉，保证支护系统的安全运行。保证支护系统的安全运行。保证支护系统的安全运行。