全断面岩石掘进机构造和工作原理

1.敞开式掘进机的构造和工作原理

敞开式掘进机由刀盘、导向壳体、传动系统、主梁、推进油缸、水平支撑装置、后支撑以及出渣皮带机组成（图4-58）。

全断面岩石掘进机的掘进循环由掘进作业和换步作业组成。在掘进作业时，伸出水平支撑板→撑紧洞壁收起后支撑→刀盘旋转，起动皮带机→推进油缸向前推压刀盘，使盘型滚刀切入岩石，由水平支撑承受刀盘掘进时传来的反作用力和反扭矩→岩石面上被破碎的岩渣在自重下掉落到洞底，由刀盘上的铲斗铲起，然后落入掘进机皮带机向机后输出→当推进油缸将掘进机机头、主梁、后支撑向前推进了一个行程时（图4-58中掘进工况），掘进作业停止，掘进机开始换步。

在换步作业时，刀盘停止回转→伸出后支撑，撑紧洞壁→收缩水平支撑，使支撑靴板离开洞壁→收缩推进油缸，将水平支撑向前移一个行程（图4-58中换步工况）。

换步结束后，准备再掘进。再伸出水平支撑撑紧洞壁→收起后支撑→回转刀盘→伸出推进油缸，新的一个掘进机行程开始了（图4-58中再掘进工况）。

图4-58　敞开式掘进机的工作原理

1—刀盘；2—护盾；3—传动系统；4—主梁；5—推进缸；6—水平支撑；7—后支撑；8—胶带机

2.双护盾式掘进机的构造和工作原理

双护盾式掘进机由装切削刀盘的前盾，装支撑装置的后盾（或称主盾），连接前后盾的伸缩部分，和为安装预制混凝土管片的尾盾组成（图4-59）。

图4-59　罗宾斯双护盾机的构造

1—刀盘；2—岩渣漏斗；3—铰接油缸；4—支撑护盾；5—超前钻机；6—回填灌浆操作；7—管片安装器；8—操作盘；9—三轴主轴承与密封装置；10—刀盘支承；11—前护盾；12—主推进油缸；13—伸缩护盾；14—副推进油缸；15—岩心钻机；16—管片输送系统；17—管片吊机梁；18—后配套；19—主机的皮带轮送机(www.xing528.com)

双护盾掘进机在良好地层和不良地层中的工作方式是不同的。

（1）在自稳并能支撑的岩石中掘进。此时掘进机的辅助推进油缸全部回缩，不参与掘进过程的推进，掘进机的作业与敞开式掘进机一样（图4-60中工况一）。

图4-60　双护盾机的工作原理

（a）伸出水平支撑5撑紧洞壁—回转刀盘1—伸出V型推进缸4，进行掘进作业；
（b）刀盘1停止回转—收缩水平支撑5离开洞壁—收缩V型推进缸4，进行换步作业；
（c）重复（a）的动作程序实施再掘进；
（d）收缩水平支撑5使靴板与后护盾一致—回转刀盘1—伸出辅助推进缸6撑在管片上掘进；
（e）刀盘1停止回转—收缩辅助推进缸6—安装混凝土管片，实施换步作业；
（f）回转刀盘1—伸出辅助推进缸6撑在管片上，实施再掘进作业
1—刀盘；2—刀盘支撑；3—前护盾；4—V型推进缸；5—水平支撑；6—辅助推进缸；7—后护盾；8—胶带机

它的动作如下：

1）推进作业：伸出水平支撑油缸撑紧洞壁→启动皮带机→回转刀盘→伸出推进油缸，将刀盘和前护盾先前推进一个行程实现掘进作业。

2）换步作业：当推进油缸推满一个行程后，就进行换步作业。刀盘停止回转→收缩水平支撑离开洞壁→收缩推进油缸，将掘进机后护盾前移一个行程。

此时也可以利用辅助推进油缸加压顶住管片，一方面将管片挤紧到位，另一方面也帮助后护盾前移。不断重复上述动作，则实现不断掘进。在此工况下，混凝土管片安装与掘进可同步进行，成洞速度很快。但在这种工况下，辅助推进油缸的主要用途应是将各管片挤紧到位，而不是帮助推进作业。

（2）在能自稳但不能支撑的岩石中掘进。此时，推进油缸处于全收缩状态，并将支撑靴板收缩到与后护盾外圈一致，前后护盾联成一体，就如单护盾掘进机一样掘进（图4-60中工况二）。它的动作如下：

1）掘进作业：回转刀盘→伸出辅助推进油缸，撑在管片上掘进，将整个掘进机向前推进一个行程。

2）换步作业：刀盘停止回转→收缩辅助推进油缸→安装混凝土管片。

重复上述动作实现掘进。此时管片安装与掘进不能同时进行，成洞速度减半。