一种全断面岩石掘进机刀盘设计

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1、一种全断面岩石掘进机刀盘设计　　【摘要】介绍了一种在隧道施工中用于开挖隧道的全断面岩石掘进机的刀盘，本文对刀盘的工作原理、主要结构及特点等进行了详细的描述。实践表明，本设计刀盘完全可满足隧道施工要求，并且具有强度高、刚性大、对掌子面扰动小等优点。【关键词】全断面岩石掘进机刀盘全断面岩石掘进机被广泛的应用于硬岩地质的水利水电、铁路、交通等各种隧道施工建设工程中。刀盘是全断面岩石掘进机的关键部件之一，决定着掘进机能否可靠、高效、稳定的掘进。由于工作空间受限，刀盘一旦出现故障，维修非常困难。本文所述刀盘是平面圆角形刀盘，具有强度高、刚度大、对掌子面扰动小等优点

2、，可有效防止刀盘变形、裂纹、断裂，提高刀盘的使用寿命。1刀盘工作原理4全断面岩石掘进机掘进时，主驱轴承带动刀盘旋转，推进液压缸推压刀盘，一组盘形滚刀切入岩石，在岩石面上做同心圆轨迹滚动破岩，岩碴靠自重落入洞底，由铲斗铲起靠岩碴自重经溜碴槽落入皮带机出碴。刀盘设有水喷雾装置，在掘进过程中不断进行喷水作业，抑制掘进过程中产生的粉尘和冷却刀具。刀盘设计成单向旋转，以实现掘进机的最大出渣能力，但在遇到破碎带或不稳定的岩层时也能反向转动以使自身脱困。通过垫高边刀，该刀盘可实现不小于50mm的扩挖。2刀盘主要结构及特点刀盘主要结构包括：边块、中心块、滚刀、铲斗、溜碴

3、槽、水喷雾装置、人孔、耐磨板、格栅条、铲齿等（见图1）。（1）刀盘采用面板式箱型结构设计，整个刀盘分为2个中心块，2和4个边块，它们之间通过定位销和螺栓连接，方便运输和安装。中心块偏心对分，可有效提高中心刀位的刚度。工地现场组装后将刀盘焊接为一整体并进行无损探伤检测以保证其强度和刚度。刀盘的外表面覆有碳化铬耐磨板以减小在可以预见地质构成中的磨损。（2）为确保刀盘具有足够的强度和刚度，其前面板采用200-350mm厚钢板焊接而成，且直接在钢板上加工出滚刀安装座，避免采用焊接式安装座引起的热变形。（3）刀盘可安装19”滚刀或安装17”滚刀，通过楔块调节即可，

4、适合开挖非常硬的岩石。（4）刀盘面板上设置水喷雾装置和人孔。滚刀切入岩面并滚压破岩时，岩粉从岩面各处喷出，滚刀的温度极高，岩碴掉入洞底也扬起粉尘，为了岩面灭尘和冷却刀具，在刀盘表面均匀布置一系列喷嘴，用水喷雾抑制粉尘、4冷却刀具。所设喷嘴均用耐磨材料制造，并可从刀盘内部更换，维护方便，输水管路用槽钢进行防护。刀盘上设置有两处人孔，在掘进时用带绞链盖板封盖，停机时，封盖可向刀盘后面开启，人员可以通过人孔进入掌子面，排除刀盘前方障碍物。（5）刀盘周边铲斗刃口离边刀外周25mm，能有效地清除底拱区域的细小渣石。刀盘上的溜渣槽用钢板制成，用以容纳和引导碴石从铲斗

5、的顶部溜入并导流到主机皮带机上。在刀盘肋板及溜碴槽上，设有漏水孔使碴水分离，利于皮带机出碴。铲斗的开口处设有格栅条，可控制进入刀盘碴料的大小，防止或限制大块岩石进入溜碴槽损坏皮带机，同时确保大尺寸岩块不会阻塞或损坏刀盘。（6）滚刀通过楔锁型结构、背装式安装方式安装在直接加工于刀盘面板上的刀座中（图2），其上方的迎刀面焊接保护块，可有效防止跌落的大石块对滚刀刀圈造成意外损坏。3结语合理的刀盘设计对提高TBM掘进性能、刀盘寿命、刀具寿命和刀盘大轴承寿命，降低挖掘成本，减轻掘进机震动，降低噪音等具有重要的作用，是TBM设计的核心技术之一。本文所述刀盘已成功应用

6、于中国葛洲坝集团股份有限公司在埃塞俄比亚GD-3水电站工程引水隧洞工程。参考文献：4[1]乔世珊，茅承觉，刘春.全断面岩石掘进机[M].北京：石油工业出版社，2005.[2]蒋玉生等.盾构法隧道施工[M].北京：人民交通出版社，2011.[3]铁路隧道全断面岩石掘进机法技术指南.中国铁道出版社，2007.4