什么是軟巖掘進機?軟巖掘進機是一種專門設計用于在地質條件較為松軟、破碎或具有高水分含量的地層中進行隧道挖掘和開鑿作業的機械設備。與硬巖掘進機相比,軟巖掘進機更側重于適應泥質巖石、砂土、粘土等非堅硬地層的施工需求。
一、軟巖掘進機的組成
軟巖掘進機通常由切削刀盤、推進系統、支護系統、渣土輸送系統、電氣控制系統等部分組成。
1. 切削刀盤:位于掘進機的前端,上面安裝有可更換的刀具和刮刀,用于切削和破碎巖石。切削刀盤的設計較為靈活,可以根據不同的地質條件調整刀具配置和切削參數。
2. 推進系統:負責推動掘進機向前掘進。推進系統通常由液壓油缸或其他推進裝置組成,可以提供足夠的推進力,使掘進機在軟巖中順利前進。
3. 支護系統:用于對挖掘后的隧道進行支護,防止隧道坍塌。支護系統可以根據不同的地質條件選擇不同的支護方式,如噴射混凝土、錨桿支護、鋼拱架支護等。
4. 渣土輸送系統:將切削下來的渣土從隧道內輸送到洞外。渣土輸送系統通常由皮帶輸送機、螺旋輸送機或其他輸送裝置組成,可以快速、高效地輸送渣土。
5. 電氣控制系統:負責控制掘進機的各個部分,實現自動化操作。電氣控制系統可以根據不同的施工要求調整掘進機的工作參數,如掘進速度、切削力、推進力等。
二、軟巖掘進機的特點
1. 刀具系統:軟巖掘進機通常配備有切削刀盤,其上的切割刀具(如刮刀、滾刀)能夠有效地破碎軟弱巖土,并將其轉化為可輸送的渣料。
2. 推進系統:通過液壓或機械方式提供推進力,使機器能夠在地層中向前移動。
3. 支護系統:包括管片拼裝機構和錨固裝置,用以即時支撐新挖出的空間,防止坍塌。
4. 渣土處理系統:采用螺旋輸送機或其他類似設備將破碎的渣料排出機體,保持工作面清潔。
5. 導向系統:利用先進的測量技術確保隧道挖掘的方向精度。
6. 環保措施:部分機型配備了降塵、減噪及廢水處理設施,減少對環境的影響。
三、軟巖掘進機的工作原理
軟巖掘進機的工作原理是通過切削刀盤上的刀具和刮刀對軟巖進行切削和破碎,然后將破碎后的渣土通過渣土輸送系統輸送到洞外。同時,推進系統不斷推動掘進機向前掘進,支護系統則對挖掘后的隧道進行及時支護,確保施工安全。
具體工作過程如下:
1. 切削破碎
- 軟巖掘進機的切削刀盤在電機或液壓馬達的驅動下高速旋轉,刀具和刮刀與軟巖接觸,對其進行切削和破碎。切削下來的渣土通過刀盤上的開口進入渣土輸送系統。
- 切削刀盤的設計和刀具的選擇根據不同的地質條件進行調整。對于較軟的軟巖,可以選擇較大直徑的刀具和較寬的刮刀,以提高切削效率;對于較硬的軟巖,可以選擇較小直徑的刀具和較窄的刮刀,以增加切削力。
2. 渣土輸送
- 破碎后的渣土通過刀盤上的開口進入渣土輸送系統,通常是皮帶輸送機或螺旋輸送機。渣土輸送系統將渣土從隧道內輸送到洞外的渣倉或運輸車輛中。
- 渣土輸送系統的輸送能力要與掘進機的切削能力相匹配,以確保渣土能夠及時輸送出去,避免渣土堆積影響施工進度。
3. 推進掘進
- 軟巖掘進機的推進系統通過液壓油缸或其他推進裝置推動掘進機向前掘進。推進系統的推進力要根據地質條件和掘進機的重量進行調整,以確保掘進機能夠在軟巖中順利前進。
- 推進系統的推進速度要與切削刀盤的切削速度和渣土輸送系統的輸送能力相協調,以保證施工的連續性和高效性。
4. 支護作業
- 在掘進機向前掘進的同時,支護系統對挖掘后的隧道進行及時支護。支護方式可以根據地質條件選擇噴射混凝土、錨桿支護、鋼拱架支護等。
- 支護系統的支護速度要與掘進機的掘進速度相匹配,以確保隧道的穩定性和施工安全。
四、軟巖掘進機的應用場景
1. 地鐵隧道、公路隧道、水利水電工程中的隧洞挖掘;
2. 煤礦巷道及其他地下礦山開發項目;
3. 市政建設中的排水、燃氣管道鋪設等。
如今的軟巖掘進機正向著智能化、大型化、高效化的方向發展。例如,集成更多的傳感器和自動化控制組件,提高施工效率和安全性;采用更先進的材料和技術優化刀具性能,延長使用壽命;同時,在環境保護方面也不斷探索創新解決方案,力求實現更加綠色可持續的施工模式。