一种煤矿特长斜井明挖段敞开式TBM步进装置的制作方法

一种煤矿特长斜井明挖段敞开式tbm步进装置
技术领域
1.本实用新型涉及tbm步进装置技术领域，具体涉及一种煤矿特长斜井明挖段敞开式tbm步进装置。


背景技术：

2.全断面隧道掘进机(tbm)组装完毕后都需要向前步进到始发掌子面才能开始掘进，也就是说，开挖煤矿或者隧道时需要先在地面倾斜的打有一个孔，称为明挖段，明挖段之后再开挖直隧道。
3.在tbm进入明挖段时由于tbm重心靠前，质量较重，tbm容易高速滑落，给隧道和tbm均造成损坏；为此我们提供一种煤矿特长斜井明挖段敞开式tbm步进装置解决上述问题。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种煤矿特长斜井明挖段敞开式tbm步进装置，可使得tbm机间断式的步进前进，避免tbm机因重量高度前进而对明挖段和tbm机本身造成损伤。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的一种煤矿特长斜井明挖段敞开式tbm步进装置，包括在明挖段中掘进的tbm机，还包括：
6.设置于tbm机前进方向一侧的步进装置，所述步进装置包括贴合于tbm机前进方向一侧的第一夹轨器，所述第一夹轨器远离tbm机的一侧设置有伸缩器，伸缩器的端部设置有第二夹轨器，所述明挖段的底部地面上铺设有供步进装置和tbm机移动的轨道；
7.所述伸缩器包括高强度金属圆筒套、高强度金属圆杆，高强度金属圆筒套套设在高强度金属圆杆的外部，高强度金属圆杆伸入高强度金属圆筒套内部的一端设置有限位环，限位环将高强度金属圆筒套内部两侧隔成密封的第一油腔、第二油腔，所述伸缩器的一侧设置有连通在第一油腔、第二油腔之间的循环单元。
8.作为上述方案的进一步优化，所述高强度金属圆筒套的两侧分别设置有与第一油腔、第二油腔连通的第一管、第二管，所述第一管、第二管连接在循环单元上。
9.在煤矿矿井施工前，需要预先挖设明挖段，供tbm机从明挖段进入之后再对隧道进行掘进，在隧道和明挖段底部地面均铺设有供tbm机移动的轨道，在tbm机的前进方向的轨道上设置有步进装置，步进装置包括第一夹轨器、第二夹轨器，第一夹轨器、第二夹轨器夹持固定在轨道上对tbm机进行阻挡，当松弛第一夹轨器时，伸缩器收缩，使得tbm机向下前进，然后将第一夹轨器夹紧固定在轨道上，松弛第二夹轨器，伸缩器伸长，使得第二夹轨器在轨道上前进，如此反复，即可使得tbm机间断式的步进前进，避免tbm机因重量高度前进而对明挖段和tbm机本身造成损伤。
10.具体的，第一夹轨器、第二夹轨器均包括壳体和夹板，壳体阻挡在tbm机的侧面避免tbm机沿着轨道下滑，而夹板夹持固定在轨道上完成第一夹轨器、第二夹轨器的定位。
11.作为上述方案的进一步优化，所述循环单元的一侧连通设置有油液压缩罐。
12.其中，伸缩器包括高强度金属圆筒套、高强度金属圆杆，循环单元可使用油泵等装置，当循环单元将第二油腔中存储的油液抽入第一油腔中时，第一油腔中压力增加从而推动限位环向第二夹轨器的一侧移动，达到伸长伸缩器的目的，而循环单元将第一油腔中存储的油液抽入第二油腔中时，第二油腔中压力增加从而推动限位环向第一夹轨器的一侧移动，达到缩短伸缩器的目的，装置中通过油液循环流动来完成伸缩器的伸缩，使得伸缩器具有一定的伸缩缓冲能力，且循环单元可将油液压缩罐中的油液抽入第一油腔、第二油腔中进行补充，避免支撑作用不够，油液循环流动的过程中可带动热量快速散出，避免装置温度过高，使用安全，具体的，第一夹轨器、第二夹轨器在轨道中两侧均设置有一组，平衡支撑。
13.在不使用步进装置时，也可将第一油腔、第二油腔中的油液抽入油液压缩罐中存储，从而使得伸缩器收缩，便于运输和存储，且避免了第一油腔、第二油腔内部长时间高压支撑而降低其使用寿命。
14.作为上述方案的进一步优化，所述第一夹轨器、第二夹轨器均由壳体和夹板组成，所述壳体呈倒置的凹字形结构，壳体的凹字形内部上方内壁固定设置有支撑板，所述夹板相对于支撑板对称设置有两组，支撑板的两侧固定设置有推动两组夹板移动的推动单元。
15.当推动单元推动夹板移动时从而完成一对夹板和轨道之间的夹持或松弛，推动单元可使用油缸或气缸等装置。
16.作为上述方案的进一步优化，所述夹板包括一体设置的施力段和受力段，且受力段设置于壳体内部凹字形结构形成的凹槽中，施力段延伸出凹槽，受力段靠近施力段的一端通过铰接杆活动铰接在凹槽的内壁上，推动单元的端部活动铰接在受力段远离铰接杆的一端侧面。
17.在实际使用时受力段长度大于施力段长度，夹板能够通过铰接杆为轴线转动，良好的利用杠杆原理使用较小的力度将第一夹轨器、第二夹轨器固定在轨道上。
18.作为上述方案的进一步优化，所述夹板伸出凹槽一端的端部一体设置有咬合板，所述咬合板呈l字形结构。
19.因夹板以铰接杆为轴线转动，在一对夹板朝向轨道两侧同时移动进行夹持时，夹板底部的咬合板会同时压合在轨道的两侧面与支撑在轨道上端t字形结构的底面，起到了横向和竖向的夹持固定，增加第一夹轨器、第二夹轨器固定在轨道上时的稳定性，不会脱滑。
20.作为上述方案的进一步优化，所述咬合板的端部表面固定设置有橡胶防滑垫。
21.咬合板通过橡胶防滑垫接触在轨道的表面，一方面保护装置不受磨损，增加其使用寿命，另一方面提高其接触时的摩擦力。
22.作为上述方案的进一步优化，所述轨道的上端呈t字形结构，轨道上端的t字形结构对应伸入在一对夹板之间，所述咬合板的下段贴合于轨道上端的t字形底面。
23.作为上述方案的进一步优化，所述明挖段倾斜分布。
24.在实际施工的过程中，明挖段与地面水平线呈六度的夹角，供tbm机稳定的步进进入隧道中对隧道进行开挖，提高其安全性。
25.作为上述方案的进一步优化，所述第一夹轨器、第二夹轨器的上表面均固定设置有辅助金属板，所述辅助金属板的一侧固定焊接有金属肋板，第一夹轨器、第二夹轨器上的金属肋板的底部分别固定焊接在第一夹轨器、第二夹轨器表面，金属肋板、辅助金属板之间
组成三角支护结构。
26.进一步的，为了增加第二夹轨器对tbm机的支护作用，在第一夹轨器、第二夹轨器上增加了辅助金属板，第二夹轨器上的辅助金属板贴合在tbm机的前进方向一侧，增加贴合面积，减少第二夹轨器受到的应力，且辅助金属板、金属肋板之间组成的三角支护结构支护强度高，第一夹轨器上的辅助金属板起到了推动轨道前方异物的作用，具有清理异物的目的。
27.本实用新型的一种煤矿特长斜井明挖段敞开式tbm步进装置，具备如下有益效果：
28.本实用新型的一种煤矿特长斜井明挖段敞开式tbm步进装置，包括设置于tbm机前进方向一侧的步进装置，在煤矿矿井施工前，需要预先挖设明挖段，供tbm机从明挖段进入之后再对隧道进行掘进，在隧道和明挖段底部地面均铺设有供tbm机移动的轨道，在tbm机的前进方向的轨道上设置有步进装置，步进装置包括第一夹轨器、第二夹轨器，第一夹轨器、第二夹轨器夹持固定在轨道上对tbm机进行阻挡，当松弛第一夹轨器时，伸缩器收缩，使得tbm机向下前进，然后将第一夹轨器夹紧固定在轨道上，松弛第二夹轨器，伸缩器伸长，使得第二夹轨器在轨道上前进，如此反复，即可使得tbm机间断式的步进前进，避免tbm机因重量高度前进而对明挖段和tbm机本身造成损伤。
29.参照后文的说明与附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式，应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制，在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。
附图说明
30.图1为本实用新型的结构示意图；
31.图2为本实用新型的步进装置对tbm机进行步进支护时的结构示意图；
32.图3为本实用新型的tbm机步进前进时的结构示意图；
33.图4为本实用新型的明挖段结构示意图；
34.图5为本实用新型的轨道结构示意图；
35.图6为本实用新型的伸缩器内部剖视图；
36.图7为本实用新型的夹板结构示意图；
37.图8为本实用新型的夹板夹持在轨道上的结构示意图。
38.图中：tbm机1、明挖段2、第一夹轨器3、第二夹轨器4、伸缩器5、轨道6、高强度金属圆筒套7、高强度金属圆杆8、循环单元9、油液压缩罐10、夹板11、辅助金属板12、金属肋板13、第一管14、第二管15、第一油腔16、第二油腔17、限位环18、支撑板19、推动单元20、壳体21、凹槽22、铰接杆23、咬合板24。
具体实施方式
39.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限制本实用新型的范围。
40.需要说明的是，当元件被称为“设置于、设有”另一个元件，它可以直接在另一个元
件上或者也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接、相连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，“固连”为固定连接的含义，固定连接的方式有很多种，不作为本文的保护范围，本文中所使用的术语“垂直的”“水平的”“左”“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
41.除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本实用新型，本文中所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合；
42.请参阅说明书附图1-8，本实用新型提供一种技术方案：一种煤矿特长斜井明挖段敞开式tbm步进装置，包括在明挖段2中掘进的tbm机1，还包括：
43.设置于tbm机1前进方向一侧的步进装置，步进装置包括贴合于tbm机1前进方向一侧的第一夹轨器3，第一夹轨器3远离tbm机1的一侧设置有伸缩器5，伸缩器5的端部设置有第二夹轨器4，明挖段2的底部地面上铺设有供步进装置和tbm机1移动的轨道6；
44.伸缩器5包括高强度金属圆筒套7、高强度金属圆杆8，高强度金属圆筒套7套设在高强度金属圆杆8的外部，高强度金属圆杆8伸入高强度金属圆筒套7内部的一端设置有限位环18，限位环18将高强度金属圆筒套7内部两侧隔成密封的第一油腔16、第二油腔17，伸缩器5的一侧设置有连通在第一油腔16、第二油腔17之间的循环单元9。
45.高强度金属圆筒套7的两侧分别设置有与第一油腔16、第二油腔17连通的第一管14、第二管15，第一管14、第二管15连接在循环单元9上。
46.在煤矿矿井施工前，需要预先挖设明挖段，供tbm机1从明挖段2进入之后再对隧道进行掘进，在隧道和明挖段2底部地面均铺设有供tbm机1移动的轨道6，在tbm机1的前进方向的轨道6上设置有步进装置，步进装置包括第一夹轨器3、第二夹轨器4，第一夹轨器3、第二夹轨器4夹持固定在轨道6上对tbm机1进行阻挡，当松弛第一夹轨器3时，伸缩器5收缩，使得tbm机1向下前进，然后将第一夹轨器3夹紧固定在轨道6上，松弛第二夹轨器4，伸缩器5伸长，使得第二夹轨器4在轨道6上前进，如此反复，即可使得tbm机1间断式的步进前进，避免tbm机1因重量高度前进而对明挖段2和tbm机1本身造成损伤。
47.具体的，第一夹轨器3、第二夹轨器4均包括壳体21和夹板11，壳体21阻挡在tbm机1的侧面避免tbm机1沿着轨道6下滑，而夹板11夹持固定在轨道6上完成第一夹轨器3、第二夹轨器4的定位。
48.循环单元9的一侧连通设置有油液压缩罐10。
49.其中，伸缩器5包括高强度金属圆筒套7、高强度金属圆杆8，循环单元9可使用油泵等装置，当循环单元9将第二油腔17中存储的油液抽入第一油腔16中时，第一油腔16中压力增加从而推动限位环18向第二夹轨器4的一侧移动，达到伸长伸缩器5的目的，而循环单元9将第一油腔16中存储的油液抽入第二油腔17中时，第二油腔17中压力增加从而推动限位环18向第一夹轨器3的一侧移动，达到缩短伸缩器5的目的，装置中通过油液循环流动来完成伸缩器5的伸缩，使得伸缩器5具有一定的伸缩缓冲能力，且循环单元9可将油液压缩罐10中的油液抽入第一油腔16、第二油腔17中进行补充，避免支撑作用不够，油液循环流动的过程中可带动热量快速散出，避免装置温度过高，使用安全，具体的，第一夹轨器3、第二夹轨器4在轨道6中两侧均设置有一组，平衡支撑。
50.在不使用步进装置时，也可将第一油腔16、第二油腔17中的油液抽入油液压缩罐10中存储，从而使得伸缩器5收缩，便于运输和存储，且避免了第一油腔16、第二油腔17内部长时间高压支撑而降低其使用寿命。
51.第一夹轨器3、第二夹轨器4均由壳体21和夹板11组成，壳体21呈倒置的凹字形结构，壳体21的凹字形内部上方内壁固定设置有支撑板19，夹板11相对于支撑板19对称设置有两组，支撑板19的两侧固定设置有推动两组夹板11移动的推动单元20。
52.当推动单元20推动夹板11移动时从而完成一对夹板11和轨道6之间的夹持或松弛，推动单元20可使用油缸或气缸等装置。
53.夹板11包括一体设置的施力段和受力段，且受力段设置于壳体21内部凹字形结构形成的凹槽22中，施力段延伸出凹槽22，受力段靠近施力段的一端通过铰接杆23活动铰接在凹槽22的内壁上，推动单元20的端部活动铰接在受力段远离铰接杆23的一端侧面。
54.在实际使用时受力段长度大于施力段长度，夹板11能够通过铰接杆23为轴线转动，良好的利用杠杆原理使用较小的力度将第一夹轨器3、第二夹轨器4固定在轨道6上。
55.夹板11伸出凹槽22一端的端部一体设置有咬合板24，咬合板24呈l字形结构。
56.因夹板11以铰接杆23为轴线转动，在一对夹板11朝向轨道6两侧同时移动进行夹持时，夹板11底部的咬合板24会同时压合在轨道6的两侧面与支撑在轨道6上端t字形结构的底面，起到了横向和竖向的夹持固定，增加第一夹轨器3、第二夹轨器4固定在轨道6上时的稳定性，不会脱滑。
57.咬合板24的端部表面固定设置有橡胶防滑垫。
58.咬合板24通过橡胶防滑垫接触在轨道6的表面，一方面保护装置不受磨损，增加其使用寿命，另一方面提高其接触时的摩擦力。
59.轨道6的上端呈t字形结构，轨道6上端的t字形结构对应伸入在一对夹板11之间，咬合板24的下段贴合于轨道6上端的t字形底面。
60.明挖段2倾斜分布。
61.在实际施工的过程中，明挖段2与地面水平线呈六度的夹角，供tbm机1稳定的步进进入隧道中对隧道进行开挖，提高其安全性。
62.第一夹轨器3、第二夹轨器4的上表面均固定设置有辅助金属板12，辅助金属板12的一侧固定焊接有金属肋板13，第一夹轨器3、第二夹轨器4上的金属肋板13的底部分别固定焊接在第一夹轨器3、第二夹轨器4表面，金属肋板13、辅助金属板12之间组成三角支护结构。
63.进一步的，为了增加第二夹轨器4对tbm机1的支护作用，在第一夹轨器3、第二夹轨器4上增加了辅助金属板12，第二夹轨器4上的辅助金属板12贴合在tbm机1的前进方向一侧，增加贴合面积，减少第二夹轨器4受到的应力，且辅助金属板12、金属肋板13之间组成的三角支护结构支护强度高，第一夹轨器3上的辅助金属板12起到了推动轨道6前方异物的作用，具有清理异物的目的。
64.本实施方式提供的一种煤矿特长斜井明挖段敞开式tbm步进装置，工作过程如下：
65.在煤矿矿井施工前，需要预先挖设明挖段，供tbm机1从明挖段2进入之后再对隧道进行掘进，在隧道和明挖段2底部地面均铺设有供tbm机1移动的轨道6，在tbm机1的前进方向的轨道6上设置有步进装置，步进装置包括第一夹轨器3、第二夹轨器4，第一夹轨器3、第
二夹轨器4夹持固定在轨道6上对tbm机1进行阻挡，当松弛第一夹轨器3时，伸缩器5收缩，使得tbm机1向下前进，然后将第一夹轨器3夹紧固定在轨道6上，松弛第二夹轨器4，伸缩器5伸长，使得第二夹轨器4在轨道6上前进，如此反复，即可使得tbm机1间断式的步进前进，避免tbm机1因重量高度前进而对明挖段2和tbm机1本身造成损伤。
66.仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。