敞开式掘进机的施工弃渣清理系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及敞开式掘进机施工领域，特别是一种敞开式掘进机的施工弃渣清理系统及方法。
【背景技术】
[0002]敞开式TBM (硬岩掘进机)的掘进作业会产生大量的施工弃料，弃料主要产生于三个区域，如图4~6所示的:一区、二区和机尾区，一区主要为顶拱的岩石出护盾后自然塌落，二区为混凝土喷射后产生的回弹料，机尾区为混凝土罐车清洗的弃渣。其中一区的渣土距弃渣提升斗较近且有小型装载机进行渣土装运，可通过弃渣提升斗转运到主机皮带上再由隧洞连续皮带运输至洞外；而二区的回弹料由于距离弃渣提升斗较远，该区域需要进行仰拱混凝土施工，铺设TBM行走轨道和机车轨道等干扰作业，参见图7，并且存放着大量的施工材料，如钢筋网片、钢轨、混凝土垫块和TH拱架等。运输通道基本被阻塞，很难将回弹料运至弃渣提升斗附近，只能通过洞内材料运输机车运输至安装间，再由自卸汽车向洞外转运。针对采用连续皮带出渣的敞开式TBM，常规二区混凝土回弹料在机尾区进行清理，工序如下:人工将回弹料清理至机车平板车的渣斗内一机车将渣土运输至安装间一安装间桥机转运至自卸汽车一自卸汽车运至洞外倾倒。
[0003]常规清渣作业对TBM正常掘进造成很大的影响。因TBM施工弃渣清理需要火车占道，而隧道运输采用单线运输，导致清渣火车占道期间其他车辆无法通行。主要影响因素有:清渣机火车占用洞内运输轨道阻断交通，安装间材料吊机倒运渣土影响洞内施工材料的吊运，安装间倒运渣土时火车及自卸汽车占地时混凝土无法下料，这些因素导致混凝土及其他物资材料无法及时运送至TBM上。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种敞开式掘进机的施工弃渣清理系统及方法，能够快速完成施工弃渣清理，且不影响掘进机的正常掘进。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种敞开式掘进机的施工弃渣清理系统，在掘进机的机尾区倾斜设置有清渣皮带，清渣皮带的首端位于下方，首端固定安装在支架上，支架与掘进机拖车连接，清渣皮带的尾端固定安装在掘进机拖车顶部，清渣皮带的尾端设有出渣斗，出渣斗与活动溜槽搭接，活动溜槽与隧洞连续皮带搭接。
[0006]所述的活动溜槽为伸缩式结构或折叠式结构，以避让隧洞连续皮带的连续皮带吊链。
[0007]所述的清渣皮带在水平投影中，尾端位于风筒与隧洞连续皮带之间，首端位于机车轨道的一侧。
[0008]在出渣斗附近设有急停开关。
[0009]所述的支架为悬臂结构，支架的一端与掘进机拖车刚性连接，支架的另一端悬空。
[0010]一种采用上述的敞开式掘进机的施工弃渣清理系统清理弃渣的方法，包括以下步骤:
一、将施工弃渣散堆在清渣皮带首端附近；
二、当掘进机开始掘进，在隧洞连续皮带启动后，启动清澄皮带；
三、将弃渣人工铲到清渣皮带上，由清渣皮带经出渣斗、活动溜槽输送至隧洞连续皮带；
通过以上步骤实现施工弃渣清理。
[0011]所述的活动溜槽具有出渣状态和避让状态两种工作状态；
当活动溜槽与连续皮带吊链距离较远时，活动溜槽与隧洞连续皮带搭接，此时进行清理弃渣作业；
当活动溜槽与连续皮带吊链距离较近时，活动溜槽缩回或折叠，以避让连续皮带吊链，此时清理弃渣作业暂停，待避让连续皮带吊链后，活动溜槽重新与隧洞连续皮带搭接，进行清理弃渣作业。
[0012]还设有检测连续皮带吊链的传感器，设置有驱动活动溜槽伸缩或折叠的驱动机构，由传感器检测连续皮带吊链的位置，并由驱动机构驱动活动溜槽在出渣状态和避让状态两种工作状态之间切换。
[0013]还设有时间控制器，当活动溜槽进入避让状态时，即开始计时，当达到设定的时间即控制清渣皮带停止，以避免出渣斗满溢。
[0014]掘进机内部空间狭窄，干扰因素非常多。上部的干扰因素主要是通风系统的风筒和隧洞连续皮带以及隧洞连续皮带的悬挂链条即连续皮带吊链，下部的干扰因素主要是火车，需要保证火车的安全运行。参见图4~8。
[0015]本发明提供的一种敞开式掘进机的施工弃渣清理系统及方法，通过设置的清渣皮带，配合出渣斗和活动溜槽，能够快速彻底地完成施工弃渣清理，清渣效率高。本发明的系统和方法进行清渣作业时，不存在火车占道的问题，不会影响掘进机的正常掘进，可以有效缩短工程建设工期，极大地改善了隧洞内施工环境，对设备和车辆的运行安全提供更好的保障。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明的结构示意图。
[0017]图2为图1上部结构的左视示意图。
[0018]图3为本发明中活动溜槽避让状态下的结构示意图。
[0019]图4为本发明中活动溜槽另一种避让状态下的结构示意图。
[0020]图5为现有的掘进机一区主视图。
[0021]图6为现有的掘进机二区主视图。
[0022]图7为现有的掘进机机尾区主视图。
[0023]图8为现有的掘进机二区仰视图。
[0024]图9为本发明系统布置的立体示意图。
[0025]图中:支架I，清渣皮带2，出渣斗3，活动溜槽4，急停开关5，隧洞连续皮带6，连续皮带吊链7，掘进机拖车8，一区9，弃渣提升斗10，二区11，机尾区12，掘进机轨道13，机车轨道14，风筒15。
【具体实施方式】
[0026]实施例1:
如图1~4、9中，一种敞开式掘进机的施工弃渣清理系统，在掘进机的机尾区12倾斜设置有清渣皮带2，清渣皮带2的首端位于下方，首端固定安装在支架I上，支架I与掘进机拖车8连接，清渣皮带2的尾端固定安装在掘进机拖车8顶部，清渣皮带2的尾端设有出渣斗3，出渣斗3与活动溜槽4搭接，活动溜槽4与隧洞连续皮带6搭接。
[0027]掘进机施工日均清渣量大约为40方，清渣皮带的运输负荷较小，因此清渣皮带2选型的原则是尽可能窄。布置清渣皮带时先定位下滚筒，在保证机车轨道14上的火车安全通行时尽量靠中。上滚筒定位时优先避让连续皮带吊链7，在空间无法满足时可向右适当挤压风筒15，驱动电机挤压风筒15时做好防护措施避免将风筒15损伤，参见图9。
[0028]如图1中，清渣皮带2的倾斜角度布置，本例中采用22度，优选为20~22度。掘进机施工弃渣主要是喷混回弹料，其物理特性近似于湿砂。采用22度的倾斜角度，在弃渣附着效果和结构优化和输送效率之间形成平衡。
[0029]TBM掘进机掘进时清渣皮带2和隧洞连续皮带6存在相对位移。优选的方案如图3、4中所示，所述的活动溜槽4为伸缩式结构或折叠式结构，以避让隧洞连续皮带6的连续皮带吊链7。伸缩式的活动溜槽4，为多段式的结构，多段之间滑动连接，可选采用如图3的水平滑动连接方式和如图4的倾斜滑动连接方式