隧洞掘进机

用刀具切割岩层、开挖隧洞的多功能施工机械

隧洞掘进机是一种用刀具切割岩层、开挖隧洞的多功能施工机械，能同时联合完成工作面的开挖和装碴作业，且能全断面连续推进。它由切割岩层的刀盘工作机构、斗轮式装碴机构、液力支撑和推进机构、连续转载机构和动力传动机构等组成。这些机构利用支撑液压缸能相对升降。走行机构有履带式和轨行式两种。

简介

工作原理

掘进机的刀盘工作机构是在隧洞全断面上切割岩层的滚刀盘，分平面滚刀盘和球面滚刀盘两种。盘上装有数十把滚刀，布置形式有同心转轴式、行星转轴式等多种。刀盘工作机构用挡板与其他部分隔开。挡板前设有喷雾装置、吸尘设备，用以除尘。挡板后方有驾驶室，内有隔声设备，以及液压操纵阀和激光导向设备，便于按隧道的设计轴线控制掘进机走向。掘进隧洞时，电动机驱动各个传动机构，使工作机构的滚刀盘旋转，并由液压油缸将滚刀压向工作面岩壁。在轴向推进力作用下，所有滚刀的刀锋抵紧岩壁并不断滚动，此时岩石被刀锋的挤压力破碎，整个工作面岩壁被刻划出同心圈（或是内摆线）的沟槽和岩圈；同时，滚刀两侧的楔面挤紧沟槽所产生的侧向力将岩圈剪切碎裂。落下的石碴，由几个连续旋转的装碴铲斗轮流铲起，在转到最高位置时，卸入带式转载机的受料槽，再转载到轨道矿车，运出洞外。

隧洞掘进机根据以剪裂为主的滚刀破岩原理，充分利用岩石抗剪强度小的弱点（剪裂和压碎的破岩量比例约为5:1），石碴中条状碎石占80～90%,岩粉量相应减少。

优缺点

掘进机的功率强大，又是联合作业，故掘进速度高；同时还具有洞壁匀整，超挖量小（仅为钻爆法的1/4），能节省衬砌材料；又因不用爆破,不致扰动周围岩层，以及操作自动化，并能保证施工安全等优点。其缺点是机体庞大，且专用性强，而无法适应不同形状、不同尺寸的隧洞断面；工作中维修也较困难；施工初期投资高，故掘进短隧洞不经济。

应用

隧洞掘进机已成功地应用于硬粘土、页岩、砂岩、石灰岩、花岗岩等岩质地层的隧洞施工，且水平和倾斜隧洞均能使用；掘进的隧洞直径自2.4米至10.8米。自20世纪50年代出现隧洞掘进机以来，已应用于矿山运输巷道、引水和泄水隧洞、交通用山岭隧道和水底隧道及原子能工程用的洞室等。

中国自60年代中期开始研制，经过近二十年来的使用与改进，主机结构已基本定型，技术性能日臻完善，已能有效地用盘形滚刀掘进抗压强度为200兆帕的中硬岩层；用球齿（碳化钨）滚刀掘进抗压强度为250兆帕的硬岩。对抗压强度超过300兆帕的极硬岩层，则因刀具磨损剧烈,在经济上不合理。当前，正在对掘进机的刀具寿命和破岩机理作进一步研究，并试验用高压射流作辅助破岩。

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