隧道掘进机的出渣系统及出渣方法与流程

1.本发明涉及隧道掘进机的出渣系统及出渣方法。


背景技术：

2.目前，隧道施工一般是依靠隧道掘进机完成，典型的隧道掘进机包括主机、出渣系统和后配套系统。其中，出渣系统中采用较多的一种出渣方式是连续皮带机出渣方式，如公开号为cn210003290u的专利文献公开的隧道掘进机的螺旋机式出渣快速切换机构及其应用系统，以及公开号为cn210260016u的专利文献公开的隧道掘进机的皮带机式出渣快速切换机构及其应用系统中公开的出渣方式，主机的刀盘处产生的渣土通过主机皮带机输送到后配套皮带机，之后，后配套皮带机将渣土输送至连续皮带机，再由连续皮带机输送至隧道口。为了避免连续皮带机出现故障而导致整线停机，上述专利文献中还设置了出渣切换机构，能够将后配套皮带机的出渣选择性地输送给连续皮带机或矿车。
3.受工程需求的变化，近年来矿山和抽水蓄能电站陆续引入tbm工法。与传统水路、铁路等领域不同，矿山巷道、抽水蓄能电站等领域硐室建设普遍存在转弯半径小、掘进路线复杂、距离短、坡度大等特点。传统连续皮带机出渣方式一是受限转弯半径小和连续多次转弯，极难布置和应用，二是受限于隧洞掘进里程短采用连续皮带机出渣成本高，不够经济。而采用传统梭矿车出渣，会受隧道坡度影响，当隧道坡度≥6%时，梭矿车有轨运输就会受到影响，必须考虑无轨胶轮运输，成本就会相应大幅提高。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种隧道掘进机的出渣系统，解决现有的出渣系统应用在转弯半径小、掘进路线复杂和/或坡度大等特点的隧道时成本较高的问题。同时，本发明还提供了一种隧道掘进机的出渣方法，能够以较低的成本实现转弯半径小、掘进路线复杂和/或坡度大等特点的隧道的出渣。
5.本发明中采用如下技术方案：隧道掘进机的出渣系统，包括：出渣切换装置或排渣斗，设置在后配套皮带机的末端，用于不间断地承接后配套皮带机输送来的落渣；所述出渣切换装置具有沿隧道宽度方向排列的出渣口，能够将渣土选择性地输出给部分出渣口；所述排渣斗具有存料腔，存料腔的底部设有排渣闸门，用于暂存落渣和排渣；出渣切换装置或排渣斗的下方设有落料空间，供渣土车驶入以承接落渣。
6.有益效果：采用上述技术方案，出渣切换装置通过沿隧道宽度方向排列的出渣口能够将渣土选择性地输出给部分出渣口，并排放到下方的落料空间停放的渣土车中，或者，排渣斗通过存料腔和排渣闸门能够实现暂存落渣和排渣，并排放到下方的落料空间停放的渣土车中，能够实现不间断地承接后配套皮带机输送来的落渣，保证整线正常运行，并且能
够利用渣土车将渣土输送到隧道外，与现有技术中采用连续皮带机或梭矿车相比，作业更加方便，成本低，能够很好地适应转弯半径小、掘进路线复杂和/或坡度大等特点的隧道。
7.作为一种优选的技术方案：出渣系统还包括车辆转台，用于沿隧道的掘进方向设置在出渣切换装置或排渣斗的后方，供渣土车行驶到其上以实现原地调头。
8.有益效果：采用上述技术方案能够更好地适应于隧道内空间有限的环境，作业更方便。
9.作为一种优选的技术方案：所述车辆转台与隧道的宽度方向两侧对应的侧边为直边。
10.有益效果：采用上述技术方案有利于减轻重量和空间占用，制造方便。
11.作为一种优选的技术方案：所述车辆转台的前后两侧设有斜坡。
12.有益效果：采用上述技术方案能够更好地适应车辆转台高度较高的情况，便于渣土车顺利通过。
13.作为一种优选的技术方案：所述出渣系统还包括移动平台，所述移动平台通过滚轮支撑在隧道底壁上的支撑轨道上，在出渣切换装置或排渣斗的后方形成供渣土车行驶的行驶平台。
14.有益效果：采用上述技术方案便于渣土车的行驶，易于整体方案的实现。
15.隧道掘进机的出渣方法，该方法包括以下步骤：步骤一，将渣土车行驶到出渣切换装置或排渣斗的下方以承接落渣，出渣切换装置或排渣斗设置在后配套皮带机的末端，不间断地承接后配套皮带机输送来的落渣；步骤二，通过出渣切换装置下方沿隧道宽度方向排列的出渣口中的部分出渣口向下方停放的渣土车排渣，停用其他出渣口；或者，在下方停放有渣土车时，打开排渣斗的排渣闸门向渣土车排渣，渣土车满载后关闭排渣斗的排渣闸门暂存落渣；步骤三，渣土车依靠车轮行驶，将渣土输送出隧道。
16.有益效果：采用上述技术方案，出渣切换装置通过沿隧道宽度方向排列的出渣口能够将渣土选择性地输出给部分出渣口，并排放到下方的落料空间停放的渣土车中，或者，排渣斗通过存料腔和排渣闸门能够实现暂存落渣和排渣，并排放到下方的落料空间停放的渣土车中，能够实现不间断地承接后配套皮带机输送来的落渣，保证整线正常运行，并且能够利用渣土车将渣土输送到隧道外，与现有技术中采用连续皮带机或梭矿车相比，作业更加方便，成本低，能够很好地适应转弯半径小、掘进路线复杂和/或坡度大等特点的隧道。
17.作为一种优选的技术方案：在一辆渣土车承接落渣时，另外一辆渣土车行驶至出渣切换装置或排渣斗处待用。
18.有益效果：采用上述技术方案有利于提高作业效率，避免出渣中断。
19.作为一种优选的技术方案：渣土车以车头朝出渣切换装置或排渣斗的方式驶入隧道，至出渣切换装置或排渣斗的后方时，行驶到车辆转台上，车辆转台转动使渣土车调头。
20.有益效果：采用上述技术方案能够更好地适应于隧道内空间有限的环境，作业更方便。
21.作为一种优选的技术方案：所述车辆转台的前后两侧设有斜坡。
22.有益效果：采用上述技术方案能够更好地适应车辆转台高度较高的情况，便于渣土车顺利通过。
23.作为一种优选的技术方案：在出渣切换装置或排渣斗的后方设置移动平台，所述移动平台通过滚轮支撑在隧道底壁上的支撑轨道上，形成供渣土车行驶的行驶平台。
24.有益效果：采用上述技术方案便于渣土车的行驶，易于整体方案的实现。
附图说明
25.图1是本发明中隧道掘进机的出渣系统的实施例1的整体结构示意图；图2是图1中出渣系统的其中一种使用状态图；图3是图1中出渣系统的另一种使用状态图；图4是图1中出渣系统的出渣步骤1的示意图；图5是图1中出渣系统的出渣步骤2的示意图；图6是图1中出渣系统的出渣步骤3的示意图；图7是图1中出渣系统的出渣步骤4的示意图；图8是图1中出渣系统的出渣步骤5的示意图；图9是图1中出渣系统的出渣步骤6的示意图；图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：11、隧道；21、后配套皮带机；31、移动平台；32、平台主体；33、滚轮；41、出渣切换装置；42、出渣口；51、车辆转台；52、直边；53、斜坡；60、渣土车。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。
27.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。
28.需要说明的是，本发明的具体实施方式中可能出现的术语“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这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语“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，可能出现的语句“包括一个
……”
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。
29.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
32.本发明中隧道掘进机的出渣系统的实施例1：该隧道掘进机的出渣系统用于tbm，用于将tbm的后配套皮带机21输送来的落渣输送到隧道11的外部，如图1、图2和图3所示，包括移动平台31、出渣切换装置41和车辆转台51。
33.如图2和图3，移动平台31包括平台主体32和滚轮33，滚轮33设置在平台主体32的底部，用于支撑在隧道11的底壁上设置的支撑轨道上，平台主体32连接在tbm的拖车上，使得移动平台31跟随拖车共同移动，用于形成供渣土车60行驶的行驶平台。
34.如图2和图3，出渣切换装置41设置在后配套皮带机21的末端，其底部设有两个沿隧道11宽度方向排列的出渣口42，顶部设有接料漏斗，接料漏斗能够左右移动，从而将渣土选择性地输出给出渣口42中的其中一个。如图2和图3，两个出渣口42分别为左侧出渣口和右侧出渣口。左侧出渣口和右侧出渣口下方均设有落料空间，供渣土车60行驶到出渣切换装置41的下方以承接落渣。出渣切换装置41也可以采用技术中的结构，例如背景技术中引用的公开号为cn210003290u或cn210260016u的专利文献中公开的出渣切换机构。通过切换不同出渣口42出渣，能够依靠不同的渣土车60不间断地接渣，从而不间断地承接后配套皮带机21输送来的落渣。当然，在其他实施例中，出渣切换装置41也可以替换为其他形式，例如仅设置两个出渣口，依靠后配套皮带机21的末端的左右摆动实现出料位置的切换。
35.如图1和图4，车辆转台51沿竖直轴线转动设置在其中一处移动平台31上，沿隧道11掘进方向设置在出渣切换装置41的后方，供渣土车60行驶到其上以实现原地调头。具体地，车辆转台51包括承载板，承载板通过转盘轴承装配在对应的移动平台31上，承载板或转盘轴承的对应圈体上设有啮合齿，依靠电机带动的齿轮实现驱动。所述车辆转台51与隧道11的宽度方向两侧对应的侧边为直边52，有利于减轻重量和空间占用，制造方便。由于车辆转台51的高度较高，车辆转台51前后两侧的移动平台31上均设有坡面板，形成斜坡53，便于渣土车60驶上和驶下。
36.工作时：步骤1：如图4所示，此时出渣切换装置41的右侧出渣口出渣，第一辆渣土车60停放在右侧出渣口处接渣，第二辆渣土车60由洞外开进，到达车辆转台51；步骤2：如图5所示，第一辆渣土车60持续在右侧出渣口处接渣，第二辆渣土车60在车辆转台51形成的180
°
旋转调头区域调头，随后倒车至出渣切换装置41的左侧出渣口位置；步骤3：如图6所示，第一辆渣土车60接满渣土，出渣切换装置41切换至左侧出渣口出渣，第二辆渣土车60停放在左侧出渣口处接渣，第一辆渣土车60由洞内开往洞外；步骤4：如图7所示，第二辆渣土车60持续在左侧出渣口处接渣，第三辆渣土车60由洞外开往洞内，到达车辆转台51；步骤5：如图8所示，第二辆渣土车60持续在左侧出渣口处接渣，第三辆渣土车60在
车辆转台51形成的180
°
旋转调头区域调头，随后倒车至出渣切换装置41右侧出渣口位置；步骤6：如图9所示，第二辆渣土车60接满渣土，出渣切换装置41切换至右侧出渣口出渣，第三辆渣土车60停放在右侧出渣口处接渣，第二辆渣土车60由洞内开往洞外。
37.至此，完成一个循环步骤，该过程中出渣切换装置41不间断地承接后配套皮带机21输送来的落渣。此后重复上述步骤，达到连续出渣的目的。
38.本发明中隧道掘进机的出渣系统的实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，隧道掘进机的出渣系统包括出渣切换装置41，设置在后配套皮带机21的末端，用于不间断地承接后配套皮带机21输送来的落渣，而本实施例中，隧道掘进机的出渣系统未设置出渣切换装置41，而是设置了排渣斗，排渣斗具有存料腔，存料腔的底部设有排渣闸门，排渣闸门用于实现排渣，排渣闸门打开时用于暂存落渣，在前一辆渣土车60满载后关闭排渣闸门暂存落渣，待后一辆渣土车60停放到排渣斗下方时打开排渣闸门继续排渣，该过程中排渣斗不间断地承接后配套皮带机21输送来的落渣，能够保证排渣效率。
39.本发明中隧道掘进机的出渣系统的实施例3：本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，出渣切换装置41具有两个出渣口42，而本实施例中，出渣切换装置41设有三个出渣口42，使用时，其中两个出渣口42向两辆渣土车60排渣，另一个出渣口42关闭。当然，在其他实施例中，也可以设置四个以上出渣口42。
40.本发明中隧道掘进机的出渣系统的实施例4：本实施例与实施例2的不同之处在于，实施例2中，排渣斗仅设有一个排渣口，而本实施例中，排渣斗设有两个排渣口，可以选择性地开启其中一个，向一辆渣土车60排渣，也可以可以同时开启两个，分别向两辆渣土车60排渣。
41.本发明中隧道掘进机的出渣系统的实施例5：本实施例与实施例1的不同之处在于，出渣系统设置了车辆转台51，能够实现渣土车的原地调头，而本实施例中，出渣系统未设置车辆转台51。工作时，渣土车60自行在隧道11内调头，或者使用具有双向驾驶功能的渣土车60，不需进行调头操作。
42.本发明中隧道掘进机的出渣方法的实施例1：隧道掘进机的出渣方法的实施例1即上述隧道掘进机的出渣装置的实施例1的使用过程，此处不再具体说明。
43.本发明中隧道掘进机的出渣方法的实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，渣土车60通过车辆转台51实现调头，而本实施例中，出渣系统未设置车辆转台51，渣土车60具有双向驾驶功能，不需进行调头操作。
44.本发明中隧道掘进机的出渣方法的实施例3：本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，渣土车60通过车辆转台51实现调头，而本实施例中，出渣系统未设置车辆转台51，渣土车60自行在隧道11内调头。
45.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。