冰力-机械联合破岩TBM刀盘及其TBM装置的制作方法

冰力
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机械联合破岩tbm刀盘及其tbm装置
技术领域
1.本实用新型涉及隧道及地下工程领域，特别涉及复杂地质条件 tbm隧道施工领域，更具体地说它是力
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机械联合破岩tbm刀盘。本实用新型还涉及冰力
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机械联合破岩tbm装置。


背景技术：

2.磨料水射流工艺是在纯水射流中添加石榴石、金刚砂等磨料物质，其冲击力相较于高压纯水射流有了较大提升，被广泛应用于清洗、切割、机械加工、套管开窗等领域。近年来，高压磨料水射流在破岩领域发展迅速，特别是在隧道掘进方面，高压磨料水射流联合tbm滚刀的破岩技术打破了传统tbm破岩的效率瓶颈，改进了工艺方法，大幅提高了隧道掘进的破岩效率。然而，高压磨料水射流切割岩石的时候，参与破岩的磨料颗粒虽然有利于破岩深度的提高，但是磨料切割岩体后无法回收，而且高压磨料水射流中过多的水量对于干旱缺水地区的适用度较差；与此同时，虽然磨料射流过程中水可以带走大部分热量，但是射流的锤击作用在岩石表面所产生热量引起的温度提高，依然不能做到有效的降低；随着绿色施工和安全施工要求的日益提高，亟需研究出更加绿色的磨料和更加少量用水的射流工艺。
3.冰粒射流工艺的提出，一定程度上可以替代传统的磨料射流，但是由于冰粒的莫氏硬度较低，只有2
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4之间，和传统石榴石磨料莫氏硬度6
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8相差较远，其在破岩效果上大打折扣。
4.因此，现亟需开发一种冰粒硬度高、破岩效果好的破岩tbm刀盘。


技术实现要素：

5.本实用新型的第一目的是为了提供一种冰力
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机械联合破岩tbm 刀盘，混合射流喷射装置工作时高压冰粒射流可以依照程序设置，预先或同步于机械滚刀工作，起到联合破岩的目的，结构简单，破岩效率较高，破岩效果较好，磨损率较小；且通过高压冰粒发生系统形成并输送冰粒，对尺寸及硬度不达标的冰粒进行筛分，保证通过冰粒管道输出的冰粒尺寸、硬度的一致性，保证输出的冰粒尺寸、硬度均满足使用要求，提高混合射流喷射装置的破岩效果。
6.本实用新型的第二目的是为了提供一种冰力
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机械联合破岩tbm 装置，在岩体表面形成低温冲击应力区，冲击做工和低温应力场会增加岩体的脆性，有利于岩体的破碎，同时冰粒在融化时可以带走磨料冲击所产生的热量，极大的改善了隧道掘进施工作业的工况环境，并减少用水量。
7.为了实现上述本实用新型的第一目的，本实用新型的技术方案为：冰力
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机械联合破岩tbm刀盘，其特征在于：包括刀盘主体、机械滚刀结构、高压冰粒发生系统和混合射流喷射装置；
8.所述机械滚刀结构呈周向布置在所述刀盘主体上，所述机械滚刀结构呈间隔设
置；
9.所述混合射流喷射装置呈周向布置在所述刀盘主体上，所述混合射流喷射装置呈间隔设置；
10.所述机械滚刀结构与混合射流喷射装置呈间隔设置；
11.所述高压冰粒发生系统与混合射流喷射装置连接。
12.在上述技术方案中，所述高压冰粒发生系统包括喷射装置、腔体结构和筛分装置；所述腔体结构一端设置喷射装置、另一端设置筛分装置。
13.在上述技术方案中，所述腔体结构从左到右包括旋转加速混合装置、输送管、冷凝加固腔、离心装置和冰粒管道；所述旋转加速混合装置、输送管、冷凝加固腔、离心装置和冰粒管道依次连通；
14.所述喷射装置从左到右包括所述冷水雾化装置、气流喷射装置、液氮喷射装置和所述冷旋流喷射装置；
15.所述冷水雾化装置和气流喷射装置均设置在所述旋转加速混合装置的入口端；
16.液氮喷射装置设置在所述旋转加速混合装置的侧壁上；
17.所述冷旋流喷射装置设置在所述冷凝加固腔的入口端；
18.所述筛分装置设置在所述离心装置的出口端；所述筛分装置与所述离心装置相连通。
19.在上述技术方案中，所述筛分装置包括粗冰粒排放管和莫氏硬度传感显示装置；
20.所述粗冰粒排放管设置于所述离心装置的出口端外周；
21.所述莫氏硬度传感显示装置设置在所述粗冰粒排放管上。
22.在上述技术方案中，所述旋转加速混合装置包括制冰腔、混合结构内壁和混合结构外壁；
23.所述混合结构内壁与混合结构外壁旋转连接；
24.所述制冰腔包裹在所述混合结构内壁内。
25.在上述技术方案中，所述冷凝加固腔和离心装置组成模块化组件；
26.所述冰粒管道上设置模块预留安装接口；所述模块化组件与模块预留安装接口相连接。
27.在上述技术方案中，在径向上，所述混合射流喷射装置和机械滚刀结构的中心线重合，其中，所述混合射流喷射装置位于间隔设置的二个所述机械滚刀结构之间的中心点上。
28.在上述技术方案中，在刀盘主体周向上，一个混合射流喷射装置位于间隔设置的二个机械滚刀结构之间。
29.在上述技术方案中，所述混合射流喷射装置包括气体喷嘴、混合腔、冰粒管道、冰粒喷嘴、混合管、射流出口和喷射外壳；
30.喷射外壳设置在混合腔外侧；
31.冰粒管道倾斜设置在混合腔侧方、且与混合腔相连通；冰粒进口设置在冰粒管道的入口端；冰粒喷嘴设置在冰粒管道的出口端、且位于冰粒管道与混合腔的连通处；
32.气体进口设置在混合腔入口端、且与混合腔相连通；气体喷嘴设置在混合腔内，且位于气体进口与冰粒喷嘴之间；
33.混合管设置在冰粒喷嘴侧方，且位于混合腔出口端、与混合腔相连通；
34.射流出口设置在混合管出口端；
35.紧固螺母设置在喷射外壳与混合管之间。
36.为了实现上述本实用新型的第二目的，本实用新型的技术方案为：冰力
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机械联合破岩tbm装置，其特征在于：包括所述的冰力
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机械联合破岩tbm刀盘、旋转驱动、推进油缸、冰刀射流旋转调节部、外机架和后支撑；
37.所述外机架设于所述旋转驱动外周；所述旋转驱动位于刀盘主体后侧；
38.冰刀射流旋转调节部设置在所述旋转驱动内；高压冰粒发生系统与混合射流喷射装置通过所述冰刀射流旋转调节部连接；
39.推进油缸位于所述外机架后方；所述后支撑位于所述推进油缸后方；
40.外机架上撑靴位于所述推进油缸后端、且位于所述后支撑前方；带式输送机位于所述外机架内侧；铲斗位于所述带式输送机前端；
41.所述高压冰粒发生系统位于所述后支撑后方。
42.本实用新型具有如下优点：
43.(1)本实用新型能形成冰粒并输送冰粒，且尺寸及硬度不达标的冰粒进行筛分，保证通过冰粒管道输出的冰粒尺寸、硬度的一致性，保证输出的冰粒尺寸、硬度均满足使用要求；
44.(2)本实用新型中的粗冰粒排放管与所述冷凝加固腔连接，粗冰粒排放管中有所述莫氏硬度传感显示装置，粒径过大的粗冰粒被离心装置排放到粗冰粒排放管时，冰粒撞击到排放管中的莫氏硬度传感显示装置，可以检测读取到当前位置所制造冰粒的莫氏硬度，当冰粒的莫氏硬度为6
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8时，为合格硬度，否则需要安装模块化组件对冰粒进一步降温加固；实现本实用新型的检测及筛分功能，保证破岩效果；
45.(3)本实用新型中的模块预留安装接口设置在冰粒管道上，模块化组件与所述冰粒管道上的模块预留安装接口相连接后可以加长冰粒发生装置的长度，并为冰粒制造创造更低的温度和冷凝加固环境，并检测读取直到获得符合硬度、刚度和强度条件的冰粒，使用便捷；
46.(4)本实用新型中的冰粒为超高硬度、刚度和强度的冰粒，可作为射流的磨料切割破碎岩体，在岩体表面形成低温冲击应力区，冲击做工和低温应力场会增加岩体的脆性，有利于岩体的破碎，同时冰粒在融化时可以带走磨料冲击所产生的热量、同时对机械滚刀进行降温，极大的改善了隧道掘进施工作业的工况环境，并减少用水量；相对于现有的液氮与冰粒射流相结合的技术，本实用新型中的高压冰粒发生系统产生的冰粒，硬度和尺寸更符合要求(特别是硬度)，同时模块化的设计保留了进一步提高硬度的可能性，本实用新型所述的冰力
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机械联合破岩tbm刀盘及其tbm装置能够制造产生符合破岩要求硬度的冰粒，冰粒硬度高，从而对岩体的撞击力产生的破碎功就大，能够产生更好的破碎效果。
附图说明
47.图1为本实用新型中的高压冰粒发生系统的结构示意图。
48.图2为图1的a
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a向剖视图。
49.图3为本实用新型的高压冰粒发生系统中的旋转加速混合装置剖视图。
50.图4为图1的工作结构示意图。
51.图5为本实用新型的高压冰粒发生系统中的模块化组件有二组的结构示意图。
52.图6为图5的工作结构示意图。
53.图7为本实用新型中的冰力
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机械联合破岩tbm刀盘结构示意图一。
54.图8为本实用新型中的冰力
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机械联合破岩tbm刀盘结构示意图二。
55.图9为本实用新型所述的冰力
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机械联合破岩tbm装置的结构示意图。
56.图10为本实用新型中的混合射流喷射装置剖视结构示意图。
57.图4中的i表示冰粒。
58.图6中的i表示冰粒。
59.图9中，q表示冰力切槽；g表示高压冰粒管道。
60.图中1
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喷射装置，1.1
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冷水雾化装置，1.1a
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冷水雾化喷嘴，1.1b
‑ꢀ
冷水管道，1.2
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气流喷射装置，1.2a
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气流喷嘴，1.2b
‑
气流管道，1.3
‑ꢀ
液氮喷射装置，1.3a
‑
液氮喷嘴，1.3b
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液氮管道，1.4
‑
冷旋流喷射装置， 1.4a
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冷旋流喷嘴结构，1.41
‑
冷旋流喷嘴，1.42
‑
冷旋流喷嘴外管，1.43
‑ꢀ
冷旋流喷嘴输送管，1.4b
‑
冷旋流管道，2
‑
腔体结构，2.1
‑
旋转加速混合装置，2.1a
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制冰腔，2.1b
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混合结构内壁，2.1c
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混合结构外壁，2.2
‑ꢀ
输送管，2.3
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冷凝加固腔，2.4
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离心装置，2.5
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冰粒管道，3
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筛分装置， 3.1
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粗冰粒排放管，3.2
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莫氏硬度传感显示装置，4
‑
模块预留安装接口， 5
‑
模块化组件，6
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刀盘主体，7
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机械滚刀结构，8
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高压冰粒发生系统， 9
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混合射流喷射装置，9.1
‑
气体进口，9.2
‑
气体喷嘴，9.3
‑
混合腔，9.4
‑ꢀ
冰粒进口，9.5
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冰粒管道，9.6
‑
冰粒喷嘴，9.7
‑
紧固螺母，9.8
‑
混合管， 9.9
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射流出口，9.10
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喷射外壳，10
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冰力
‑
机械联合破岩tbm刀盘，11
‑ꢀ
旋转驱动，12
‑
推进油缸，13
‑
冰刀射流旋转调节部，14
‑
外机架，15
‑ꢀ
后支撑，16
‑
外机架上撑靴，17
‑
带式输送机，18
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铲斗，19
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旋转调节部，20
‑
冰刀外接管道。
具体实施方式
61.下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。
62.参阅附图可知：冰力
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机械联合破岩tbm刀盘，包括刀盘主体6、机械滚刀结构7、高压冰粒发生系统8和混合射流喷射装置9；
63.所述机械滚刀结构7呈周向布置在所述刀盘主体6上，所述机械滚刀结构7呈间隔设置；
64.所述混合射流喷射装置9呈周向布置在所述刀盘主体6上，所述混合射流喷射装置9呈间隔设置；
65.所述机械滚刀结构7与混合射流喷射装置9呈间隔设置；
66.所述高压冰粒发生系统8与混合射流喷射装置9连接(如图1、图7、图8所示)。
67.进一步地，所述高压冰粒发生系统8包括喷射装置1、腔体结构 2和筛分装置3；所述腔体结构2一端设置喷射装置1、另一端设置筛分装置3。
68.进一步地，所述腔体结构2从左到右包括旋转加速混合装置2.1、输送管2.2、冷凝加固腔2.3、离心装置2.4和冰粒管道2.5；所述旋转加速混合装置2.1、输送管2.2、冷凝加固腔2.3、离心装置2.4和冰粒管道2.5依次连通；在旋转加速混合装置2.1形成冰粒，冰粒输通
过输送管2.2输送至冷凝加固腔2.3进行加固后、进入离心装置2.4 离心分离，粗冰粒通过筛分装置3筛分分离，尺寸合格的冰粒被继续输送到下一阶段的冰粒管道；
69.所述喷射装置1从左到右包括所述冷水雾化装置1.1、气流喷射装置1.2、液氮喷射装置1.3和所述冷旋流喷射装置1.4；
70.所述冷水雾化装置1.1和气流喷射装置1.2均设置在所述旋转加速混合装置2.1的入口端；过冷水经过冷水雾化装置1.1在所述制冰腔内形成大小均匀的雾化水滴；气流喷射装置1.2在制冰腔中喷射气体，促进雾化水滴分散均匀；
71.液氮喷射装置1.3设置在所述旋转加速混合装置2.1邻近入口端的侧壁上；液氮从液氮喷射装置1.3中喷出、且在制冰腔内与雾化水滴结合；
72.所述冷旋流喷射装置1.4设置在所述冷凝加固腔2.3的入口端、且位于输送管2.2与冷凝加固腔2.3的连接处；冷旋流喷射装置1.4 在所述冷凝加固腔体中喷射回旋气流，促进冷凝加固腔体中的冰粒分散，防止冰粒粘结；
73.所述筛分装置3设置在所述离心装置2.4的出口端；所述筛分装置3与所述冷凝加固腔2.3和离心装置2.4相连通；从离心装置2.4 中分离出的粗冰粒通过筛分装置3排放。
74.进一步地，所述旋转加速混合装置2.1、输送管2.2、冷凝加固腔 2.3、离心装置2.4和冰粒管道2.5的中线在同一条直线上；保证结构的稳定性。
75.进一步地，所述筛分装置3包括粗冰粒排放管3.1和莫氏硬度传感显示装置3.2；
76.所述粗冰粒排放管3.1设置于所述离心装置2.4的出口端外周；
77.所述莫氏硬度传感显示装置3.2设置在所述粗冰粒排放管3.1上；所述粗冰粒排放管与所述冷凝加固腔连接，所述粗冰粒排放管中有所述莫氏硬度传感显示装置，粒径过大的粗冰粒被离心装置排放到粗冰粒排放管时，冰粒撞击到排放管中的莫氏硬度传感显示装置，可以检测读取到当前位置所制造冰粒的莫氏硬度，当冰粒的莫氏硬度为6
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8 时，为合格硬度，否则需要安装模块化组件对冰粒进一步降温加固。
78.进一步地，所述粗冰粒排放管3.1呈折弯结构；防止经粗冰粒排放管3.1排放的粗冰粒返回至离心装置2.4中；
79.所述莫氏硬度传感显示装置3.2设置在粗冰粒排放管3.1的折弯处；所述粗冰粒排放管3.1的入口端与冰粒管道2.5平行、出口端呈倾斜结构；
80.所述莫氏硬度传感显示装置3.2设置于粗冰粒排放管3.1的出口端、且位于入口端与出口端的连接处(如图1、图4、图5、图6所示)；莫氏硬度传感显示装置3.2用于检测冰粒硬度；粗冰粒排放管 3.1用于筛选出尺寸不合格的冰粒。
81.进一步地，所述旋转加速混合装置2.1包括制冰腔2.1a、混合结构内壁2.1b和混合结构外壁2.1c；混合结构内壁2.1b位于混合结构外壁2.1c内侧；
82.所述混合结构内壁2.1b与混合结构外壁2.1c旋转连接；
83.所述制冰腔2.1a包裹在所述混合结构内壁2.1b内(如图3所示)；混合结构内壁可以相对混合结构外壁旋转、且旋转的速度可以调节，在混合结构内壁包裹的制冰腔体中形成离心力，将位于其中的液氮、雾化水体和气流充分混合，形成大小质地均匀的小冰粒，并且随着气流输送到下一阶段的输送管。
84.所述输送管2.2为中空管道；将制冰腔中由气流携带输送而来的小冰粒输送到冷凝加固腔中。
85.所述冰粒管道2.5为中空管道；冰粒管道2.5与喷射装置连接，冰粒管道输送制造的冰粒，并将冰粒输送到混合射流喷射装置的混合腔。
86.所述冷凝加固腔2.3入口端尺寸大于出口端尺寸(如图1所示)；所述冷凝加固腔内连接有所述冷旋转喷嘴，所述冷旋流喷嘴可以在冷凝加固腔中喷射旋转的冷气流，进一步提高冰粒的硬度、强度和刚度，旋转的气流可以使冰粒分散不凝固在一起，后方喷射的气流保证冰粒的高速运动，整个冰粒制造过程的管道不会冻结；同时经过冷凝加固腔的小冰粒被输送到下一阶段的离心装置中。
87.进一步地，离心装置与所述旋转混合加速装置结构相似，不同之处在于所述离心装置的转速固定，可以向粒径过大的冰粒在离心装置的作用下推送至粗冰粒排放管，同时剩余尺寸合格的冰粒被继续输送到下一阶段的冰粒管道；
88.所述离心装置2.4包括离心腔、离心装置内壁和离心装置外壁；离心装置内壁位于离心装置外壁内侧；
89.所述离心装置内壁与离心装置外壁旋转连接；
90.所述离心腔包裹在所述离心装置内壁内(如图1所示)。
91.进一步地，所述冷凝加固腔2.3和离心装置2.4组成模块化组件 5。
92.所述冰粒管道2.5上设置模块预留安装接口4；所述模块化组件 5与模块预留安装接口4相连接；模块化组件5的数量根据实际冰粒制备情况确定；模块化组件5与所述冰粒管道上的模块预留安装接口相连接后可以加长冰粒发生装置的长度(如图1、图4、图5、图6 所示)，并为冰粒制造创造更低的温度和冷凝加固环境、并检测读取，直到获得符合硬度、刚度和强度条件的冰粒。
93.进一步地，所述冷水雾化装置1.1包括冷水雾化喷嘴1.1a和冷水管道1.1b；
94.所述冷水雾化喷嘴1.1a设置在制冰腔2.1a的入口端；所述冷水管道1.1b与冷水雾化喷嘴1.1a连接；所述冷水管道中留有携带 0
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10mpa压力的冷水，在压力作用下，水流低于零度可以不结冰，零度以下不结冰的水称为过冷水；所述过冷水经过所述雾化喷嘴在出口处的所述制冰腔内形成大小均匀的雾化水滴；
95.所述气流喷射装置1.2包括气流喷嘴1.2a和气流管道1.2b；所述气流喷嘴1.2a设置在制冰腔2.1a的入口端、且位于所述冷水雾化喷嘴1.1a的外周；气流管道1.2b与气流喷嘴1.2a连接；所述气流喷嘴内可以喷射由气流管道输送而来的气体，促进制冰腔内的液氮和雾化水滴分散均匀，利用液氮和雾化水滴的结合；
96.所述液氮喷射装置1.3包括液氮喷嘴1.3a和液氮管道1.3b；所述液氮喷嘴1.3a设置在制冰腔2.1a邻近入口端的侧壁上、且位于气流喷嘴1.2a的外侧；所述液氮管道1.3b与液氮喷嘴1.3a连接(如图1、图4、图5、图6所示)；液氮从液氮喷嘴中喷出在制冰腔内和雾化水滴结合。
97.进一步地，所述冷旋流喷射装置1.4包括冷旋流喷嘴结构1.4a 和冷旋流管道1.4b；
98.所述冷旋流喷嘴结构1.4a设置在所述冷凝加固腔2.3的入口端、且位于输送管2.2与冷凝加固腔2.3的连接处；
99.所述冷旋流喷嘴结构1.4a包括冷旋流喷嘴1.41、冷旋流喷嘴外管1.42和冷旋流喷嘴输送管1.43；所述冷旋流喷嘴1.41位于冷旋流喷嘴外管1.42与冷旋流喷嘴输送管1.43之
间；
100.所述冷旋流喷嘴1.41和冷旋流喷嘴外管1.42均与冷旋流喷嘴输送管1.43旋转连接；
101.所述冷旋流管道1.4b与冷旋流喷嘴1.41连接；所述冷旋流喷嘴1.41和冷旋流喷嘴外管1.42可以相对所述冷旋流喷嘴输送管1.43转动，所述冷旋流喷嘴1.41在所述冷凝加固腔2.3腔体中喷射回旋气流(如图1、图4、图5、图6所示)。
102.进一步地，在径向上，所述混合射流喷射装置9和机械滚刀结构 7的中心线重合；其中，所述混合射流喷射装置9位于间隔设置的二个所述机械滚刀结构7之间的中心点上，此结构为混合射流喷射装置 9和机械滚刀结构在刀盘主体6上的一种布置形式，即两把滚刀中间安装一个冰粒射流的喷嘴，冰粒射流切槽，滚刀混压切槽破岩(如图 7所示)。
103.进一步地，在刀盘主体6周向上，一个混合射流喷射装置9位于间隔设置的二个机械滚刀结构7之间；
104.在刀盘主体6径向上，多个混合射流喷射装置9组成一列混合射流喷射装置，多个机械滚刀结构7组成一列混合射流喷射装置；
105.在刀盘主体6径向上，一列混合射流喷射装置9位于间隔设置的二列机械滚刀结构7之间，此结构为混合射流喷射装置9和机械滚刀结构在刀盘主体6上的另一种布置形式，即两列滚刀之间安装一列冰粒射流的喷嘴，冰粒射流切槽，滚刀混压切槽破岩(如图8所示)。
106.进一步地，所述混合射流喷射装置9从上至下包括气体喷嘴9.2、混合腔9.3、冰粒管道9.5、冰粒喷嘴9.6、混合管9.8、射流出口9.9 和喷射外壳9.10；
107.喷射外壳9.10设置在混合腔9.3外侧；
108.冰粒管道9.5倾斜设置在混合腔9.3侧方、且与混合腔9.3相连通；冰粒进口9.4设置在冰粒管道9.5的入口端；冰粒喷嘴9.6设置在冰粒管道9.5的出口端、且位于冰粒管道9.5与混合腔9.3的连通处；
109.其中，混合射流喷射装置9的射流出口9.9相对于刀盘垂直射入岩石，高压冰粒发生系统8相对于刀盘呈倾斜设置，混合腔9.3位于刀盘主体6后方，刀盘主体6在不影响刀盘主体6的位置混合冰粒、气体等待喷射物；
110.气体进口9.1设置在混合腔9.3入口端、且与混合腔9.3相连通；气体喷嘴9.2设置在混合腔9.3内，且位于气体进口9.1与冰粒喷嘴9.6之间；气体喷嘴9.2可以喷射高压过冷气体，在混合腔9.3中与来自冰粒管道9.5的冰粒充分混合，并经过所述混合管9.8喷出，形成冰粒射流；
111.其中，气体喷嘴的气体来源于位于tbm刀盘后方的高压气泵，高压气泵的气体从气体进口9.1进入混合腔9.3混合后、经冰粒喷嘴 9.6喷射破岩；
112.所述高压气泵为现有技术；
113.混合管9.8设置在冰粒喷嘴9.6侧方，且位于混合腔9.3出口端、与混合腔9.3相连通；
114.射流出口9.9设置在混合管9.8出口端；
115.紧固螺母9.7设置在喷射外壳9.10与混合管9.8之间(如图10 所示)；所述紧固螺母为现有技术，起到安装固定作用。
116.当把混合射流喷射装置9中的气体喷嘴9.2更换后(更换为气液喷嘴或液体喷嘴或
其它适用于输送介质的喷嘴)，可以实现高强度、硬度、刚度高压脉冲水冰粒射流、高压水冰粒混合射流、高压液氮冰粒混合射流或者高压气体射流等方式，可以依据地质状况和用水量的多少，选择合适的射流方式；其中，高压冰粒发生系统8产生的冰粒进入混合腔9.3，通过输送介质(如经气体进口9.1进入混合腔9.3的气体)运输冰粒，并经刀盘主体6表面的冰粒喷嘴9.6喷射出去，避免纯粹的冰粒射流造成冰粒管道9.5的磨蚀；其中，输送介质可以为冰水、气体、液氮等中的一种或多种；输送介质的选用取决于与混合射流喷射装置9连接的输送介质泵站的种类，输送介质泵站包括高压冷水泵、高压气泵、液氮泵站等。
117.本实用新型中的气流管道1.2b喷射混有惰性气体(如氦气等) 的气流，提高水的比热容；在冰粒形成后，气流管道1.2b喷射的惰性气体能在冰粒的外层提供保护的气体环境，提高冰粒的抗融化能力，从而提高冰粒的硬度、刚度和强度。
118.参阅附图可知：冰力
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机械联合破岩tbm装置，包括所述的冰力
ꢀ‑
机械联合破岩tbm刀盘10、旋转驱动11、推进油缸12、冰刀射流旋转调节部13、外机架14和后支撑15；
119.所述外机架14设于所述旋转驱动11外周；为旋转驱动提供支撑和保护；
120.所述旋转驱动11位于刀盘主体6后侧；旋转驱动带动刀盘主体 6、冰刀射流旋转调节部13和冰刀外接管道同步旋转掘进；
121.旋转调节部19设置在所述旋转驱动11内、且位于所述旋转驱动 5前部；旋转驱动11带动旋转调节部19与刀盘主体6同步旋转，保证将冰粒输送给混合射流喷射装置9；
122.高压冰粒发生系统8与混合射流喷射装置9通过所述旋转调节部 19连接；高压冰粒发生系统8通过旋转调节部19和冰刀外接管道将冰粒送至混合射流喷射装置9的冰粒管道，经射流出口喷出破岩；
123.推进油缸12位于所述外机架14后方；用于推进tbm；
124.所述后支撑15位于所述推进油缸12后方；后支撑用于支撑联合破岩tbm，方便掘进；
125.外机架上撑靴16位于所述推进油缸12后端、且位于所述后支撑 15前方；带式输送机17位于所述外机架14内侧；铲斗18位于所述带式输送机17前端；铲斗用于铲起经刀盘破碎的岩渣，由皮带运输机运输到洞外；
126.所述高压冰粒发生系统8位于所述后支撑15后方，高压冰粒发生系统8为混合射流喷射装置9提供冰粒(如图9所示)。
127.所述高压冰粒发生系统8上设有连通所述冰粒管道9.5的冰刀外接管道20；高压冰粒发生系统8为冰力切割提供高压冰粒，并能够通过调节高压冰粒的压力控制高压冰粒的流速；
128.所述冰刀外接管道穿过所述旋转驱动11、且穿过所述冰刀射流旋转调节部冰刀射流旋转调节部13内、位于所述刀盘主体6内；冰刀射流旋转调节部由冰刀外接管道自tbm后部高压冰粒发生系统8 提供冰粒，冰刀外接管道可以随着tbm的掘进，自由调节其长度；
129.所述旋转驱动11内装有电机、扭矩转速传感器、减速器；所述扭矩转速传感器两端分别连接电机和减速器；用以控制联合破岩tbm刀盘的旋转；
130.所述液压进给系统包括推进油缸12和推力杆，所述推进油缸12 与推力杆铰接连接；实现进刀和退刀；所述推力杆固定于所述外机架 14后端；
131.所述推进油缸12有多个；所述推进油缸12一端固定于所述推力杆外圆周上、另一
端固定于所述外机架上撑靴16上。
132.所述冰刀射流旋转调节部冰刀射流旋转调节部13包括高压冰粒管道对接口和冰刀射流旋转调节部圆盘；所述冰刀外接管道与所述高压冰粒射流喷头结构3的冰粒管道相对应、且与所述高压冰粒管道对接口对接；高压冰粒管道对接口为外部高压冰粒和破岩高压冰粒的连接结构；高压冰粒管道对接口与刀盘主体6上的混合射流喷射装置9 位置一一对应；在tbm工作时，冰刀外接管道可以通过高压冰粒管道对接口的对接，实现与tbm刀盘的同步旋转；
133.所述高压冰粒管道对接口设于所述冰刀射流旋转调节部圆盘上；所述冰刀射流旋转调节部圆盘外周固定于所述旋转驱动内壁上；冰刀射流旋转调节部圆盘为所述高压冰粒管道对接口的开孔机构，冰刀射流旋转调节部圆盘可以与tbm滚刀同步旋转。
134.所述高压冰粒发生系统内设有加压装置及调节装置；高压冰粒发生系统位于tbm后端已铺设轨道上，可以保证冰粒的充足供给；高压冰粒发生系统内有加压装置及调节装置，可以为冰力切割提供高压动力，并能够通过调节高压冰粒的压力控制高压冰粒的流速。
135.所述高压冰粒管道对接口包括高压冰粒管道对接口前端和高压冰粒管道对接口后端；所述高压冰粒管道对接口后端与所述冰刀外接管道连接；所述高压冰粒管道对接口前端与所述高压冰粒射流喷头结构的冰粒管道连接；高压冰粒管道对接口后端用以连接外部高压冰粒进料管道，为固定装置；高压冰粒管道对接口前端用以连接tbm刀盘高压冰粒刀，高压冰粒管道对接口前端与所述冰刀射流旋转调节部同步旋转，高压冰粒管道对接口前端与tbm刀盘同步旋转；工作时，外部高压冰粒管道与高压冰粒管道对接口后端对接，冰刀冰粒通道与高压冰粒管道对接口前端对接，可以保证高压冰粒旋转和冰粒进料的同步实现。
136.所述外机架外周设有护盾，所述外机架与所述护盾之间设有油压缸；所述油压缸有多个；冰刀外接管道为可伸缩管道，减少高压冰粒发生系统的移动频率；可伸缩管道自tbm后部高压冰粒发生系统提供冰粒；可伸缩管道可以随着tbm的掘进，自由调节其长度(如图 9所示)。
137.本实用新型所述的冰力
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机械联合破岩tbm装置的工作过程如下：
138.步骤一：安装联合破岩tbm的刀盘主体6，将刀盘主体6对准待开挖洞室位置；
139.步骤二：固定tbm外机架，启动联合破岩tbm，使tbm向前掘进一个行程；
140.具体过程为：外机架上撑靴撑紧围岩洞壁，固定整个tbm的机架；tbm上安装的刀盘主体6和混合射流喷射装置9由旋转驱动旋转，推进油缸向刀盘主体施加推力，tbm被推出，向前掘进；
141.冰刀外接管道通过高压冰粒发生系统8提供高压冰粒给混合射流喷射装置9；
142.机械滚刀结构破岩时，混合射流喷射装置9随刀盘主体6转动方向转动，高压冰粒射流至相邻二个机械滚刀结构之间的岩体，构成冰力切槽；
143.机械滚刀结构在冰力切槽两侧的掌子面岩石上方进行滚压；
144.崩落的岩渣由铲斗铲入带式输送机，通过带式输送机运至机后卸载；推进油缸伸长一个行程，刀盘主体及与刀盘主体连接的构件相应向前移动一个行程；
145.步骤三：重复步骤二，开始下一个行程作业，直至掘进到指定距离；即完成洞室开挖。
146.其中，在步骤二中，冰刀外接管道通过高压冰粒发生系统8提供高压冰粒给混合射流喷射装置9的具体方式为：
147.冷水雾化装置1.1中的冷水管道中留有携带0
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10mpa压力的冷水，在压力作用下形成过冷水；所述过冷水经过所述雾化喷嘴在所述制冰腔内的入口处形成大小均匀的雾化水滴；
148.液氮从液氮喷嘴中喷出、且在制冰腔内和雾化水滴结合；
149.气流喷嘴向制冰腔内喷射由气流管道输送而来的气体；
150.旋转加速混合装置2.1的混合结构内壁相对混合结构外壁旋转、根据冰粒形成情况调节旋转速度，在混合结构内壁包裹的制冰腔体中形成离心力，将位于制冰腔体中的液氮、雾化水体和气流充分混合，形成大小质地均匀的小冰粒，小冰粒随着气流喷嘴喷出的气流输送到下一阶段的输送管；
151.小冰粒经输送管输送至冷凝加固腔2.3中加固，
152.冷旋流喷嘴可以在冷凝加固腔中喷射旋转的冷气流，进一步提高冰粒的硬度、强度和刚度；
153.冷旋流喷嘴在冷凝加固腔中喷射旋转的冷气流，旋转的冷气流使冷凝加固腔中的冰粒分散、不凝固在一起，气流喷嘴持续喷射的气流保证冷凝加固腔的冰粒的高速运动、且保证整个冰粒制造过程的管道不会冻结；同时经过冷凝加固腔加固后的小冰粒被输送到下一阶段的离心装置中；
154.离心装置以固定转速旋转，粒径过大的粗冰粒被离心装置排放到粗冰粒排放管、冰粒撞击到排放管中的莫氏硬度传感显示装置，莫氏硬度传感显示装置检测读取当前位置所制造冰粒的莫氏硬度；
155.当检测的冰粒的莫氏硬度为6
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8时，冰粒的硬度合格，离心装置中剩余的尺寸合格的冰粒被继续输送到下一阶段的冰粒管道；冰粒管道输送经本实用新型所述的高压冰粒发生系统的冰粒，并将冰粒输送到下一阶段的混合射流喷射装置9中经混合腔混合后、经射流出口喷射破岩(如图1、图4、图5、图6、图9、图10所示)；
156.当检测的冰粒的莫氏硬度不在6
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8时，冰粒的硬度不合格，安装模块化组件加长冰粒发生装置的长度，并为冰粒制造创造更低的温度和冷凝加固环境、并检测读取冰粒的硬度，直到获得符合硬度、刚度和强度条件的冰粒，合格的冰粒被继续输送到下一阶段的冰粒管道；冰粒管道输送经本实用新型所述的高压冰粒发生系统的冰粒，并将冰粒输送到下一阶段的混合射流喷射装置9中经混合腔混合后、经射流出口喷射破岩(如图1、图4、图5、图6、图9、图10所示)。
157.为了能够更加清楚的说明本实用新型所述的冰力
‑
机械联合破岩 tbm刀盘及其tbm装置与现有技术(机械破岩装置和现有的tbm 刀盘上高压水射流喷嘴与机械滚刀在刀盘上采用简单叠加组合方式破岩装置)结构相比所具有的优点，工作人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表：
[0158][0159][0160]
由上表可知，本实用新型所述的冰力
‑
机械联合破岩tbm刀盘及其tbm装置与现有
技术相比，破岩方式为冰粒喷射与机械滚刀相结合破岩，破岩效率较高，破岩能耗较小，刀盘损耗率较小。
[0161]
其它未说明的部分均属于现有技术。