一种异形隧道边角开挖装置及掘进机的制作方法

本发明属于掘进设备，特别是涉及一种异形隧道边角开挖装置及掘进机。

背景技术：

1、近年来，我国矿山行业发展迅速，每年新掘巷道长度超过12000公里，规模巨大。煤矿岩巷主要包括高抽巷、底抽巷及开拓巷道，巷道断面一般为直墙半圆拱形状。传统开挖直墙半圆拱形的隧道为采用悬臂式掘进机或钻爆法施工，但是这种开挖方法存在效率低、施工环境恶劣等问题。

2、为了高效灵活地开挖异形隧道的边角，申请人的专利申请(cn114562283a)公开了一种异形隧道边角开挖装置，该开挖装置包括前支撑、后支撑以及设在前、后支撑之间的主梁，主梁上安装有滑套，滑套左右两侧设有刀盘安装架，刀盘安装架上设有刀盘，两侧刀盘对隧道边角进行开挖，同时该开挖装置还包括驱动刀盘前移的水平驱动机构。

3、上述开挖装置可以独立行走，并且与圆形断面主机换步作业，高效灵活地实现了异形隧道的一次开挖成形。但是，实际应用过程中，需要先将隧道底部回填，并铺设轨道以供前、后支撑行走，边角开挖的岩渣还需要运出洞外，操作工序繁琐。

4、申请公布号为cn115405310a(公开日期：2022.11.29)的专利申请公开了一种异形隧道tbm施工一次成型装置。该装置包括“八”字型布置的行走轮，两侧行走轮沿隧道底部行走，还包括设于两侧的破碎机，两侧破碎机对隧道两侧边角区域进行开挖，并将边角开挖下的岩渣铺填到隧道底部。

5、上述一次成型装置实现了隧道底部的自动铺填，高效利用了开挖岩渣。但是，破碎机开挖效率低，难以控制断面形状，容易出现过度超挖，成型效果差。

6、经分析可知，依靠“八”字型行走轮沿隧道底部洞壁行走，利用一次成型的破岩刀盘或截割组件开挖边角，并将边角开挖岩渣回填到隧道底部是一种高效的隧道成型方法。但事实上，因隧道底部存在回填岩渣，在行走时，容易出现行走轮上下和左右倾斜偏移造成的破岩刀盘或截割组件卡死或偏移断面形状的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种异形隧道边角开挖装置，以解决现有技术中边角开挖破岩刀盘或截割组件易卡死或偏移断面形状的技术问题。本发明的目的还在于提供一种具有上述边角开挖装置的掘进机，以解决与上述相同的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明所提供的异形隧道边角开挖装置的技术方案是：

3、一种异形隧道边角开挖装置，包括主梁，主梁上安装有可前后活动的活动座，活动座的左右两侧安装有用于安装破岩装置的安装架，所述安装架配置有调平补偿机构，所述调平补偿机构用于调整安装架水平角度，以补偿轮式拖车的偏移量，所述调平补偿机构包括调平驱动装置，所述主梁具有用于与轮式拖车铰接的铰接连接部，所述调平驱动装置一端用于与主梁连接，另一端用于与轮式支撑拖车连接，或所述安装架铰接在所述活动座上，所述调平驱动装置一端用于与安装架连接，另一端用于与活动座连接。

4、有益效果是：本发明对现有技术中的异形隧道边角开挖装置进行了改进。在对隧道左右两侧边角区域进行开挖的过程中，若拖车碾压到岩渣使两侧高度偏移造成设备卡死时，可通过调整调平补偿机构，调整安装架水平摆动角度，以实现破岩装置的摆动，从而解除卡死状态。同时也可主动调整调平补偿机构，在边角开挖前保证两侧的破岩装置处于平齐的状态，此时就保证了两侧边角的平整性，从而也解决了异形断面开挖形状容易偏移的问题。

5、作为进一步地改进，所述安装架为可沿主梁或安装架的铰接轴线径向伸缩的伸缩架。

6、有益效果是：此时伸缩架可带动破岩装置同步伸缩，这样使得在破岩装置转动较大的角度时，破岩装置仍可以稳定切削到边角，保证边角的开挖形状。此外，当开挖装置整体随拖拉设备步进时，也可将伸缩架收回，避免破岩装置刮碰到两侧岩壁，保护了破岩装置的刀具也保护了岩壁。

7、作为进一步地改进，所述活动座内安装有伸缩杆，所述活动座与伸缩杆之间设有伸缩驱动装置，所述伸缩杆用于安装破岩装置，并形成所述安装架。

8、有益效果是：此时结构相对简单，便于工程实际应用，成本较低。

9、作为进一步地改进，所述破岩装置包括截割组件，所述截割组件包括截割头以及安装在截割头的截齿，所述截齿沿截割头的轴向螺旋布置。

10、有益效果是：截齿螺旋布置，在转动破岩的同时，可以将边角岩渣导引到隧道底部，实现对岩渣的二次利用，不再需要布置出渣装置。同时，还可以减少后续二次铺底的工作量，提高铺底效率。

11、作为进一步地改进，所述截割头还设有同样螺旋布置的导流板。

12、有益效果是：提高了边角岩渣回填铺底的效率。

13、作为进一步地改进，该开挖装置还包括轮式拖车，该拖车包括支撑平台以及设于支撑平台底部的“八”字型行走轮。

14、有益效果是：轮式拖车机动性好，可直接沿隧道底部行走，并为岩渣回填提供底部中心处的避让空间。此时开挖装置可作为一个整体直接与掘进机拖拉设备连接，方便高效。

15、作为进一步地改进，所述行走轮通过铰接在支撑平台上的行走轮架与支撑平台连接，行走轮架与支撑平台之间设有越障油缸。

16、有益效果是：此时不仅保证了拖车可以主动实现左右转向，还能在行走轮越障困难时主动调整行走轮姿态，提高越障能力。

17、作为进一步地改进，所述行走轮架还设有挡渣板。

18、有益效果是：防止两侧边角岩渣砸碰到行走轮，起到保护行走轮的作用。

19、作为进一步地改进，所述安装架还设有除尘罩。

20、有益效果是：除尘罩可连接除尘设备，将边角开挖产生的灰尘封闭收集，改善隧道的施工环境。

21、为实现上述目的，本发明所提供的掘进机的技术方案是：

22、掘进机包括主机，还包括异形隧道边角开挖装置，异形隧道边角开挖装置包括主梁，主梁上安装有可前后活动的活动座，活动座的左右两侧安装有用于安装破岩装置的安装架，所述安装架配置有调平补偿机构，所述调平补偿机构用于调整安装架水平角度，以补偿轮式拖车的偏移量，所述调平补偿机构包括调平驱动装置，所述主梁具有用于与轮式拖车铰接的铰接连接部，所述调平驱动装置一端用于与主梁连接，另一端用于与轮式支撑拖车连接，或所述安装架铰接在所述活动座上，所述调平驱动装置一端用于与安装架连接，另一端用于与活动座连接。

23、有益效果是：本发明对现有技术中的异形隧道边角开挖装置进行了改进。在对隧道左右两侧边角区域进行开挖的过程中，若拖车碾压到岩渣使两侧高度偏移造成设备卡死时，可通过调整调平补偿机构，调整安装架水平摆动角度，以实现破岩装置的摆动，从而解除卡死状态。同时也可主动调整调平补偿机构，在边角开挖前保证两侧的破岩装置处于平齐的状态，此时就保证了两侧边角的平整性，从而也解决了异形断面开挖形状容易偏移的问题。

24、作为进一步地改进，所述安装架为可沿主梁或安装架的铰接轴线径向伸缩的伸缩架。

25、有益效果是：此时伸缩架可带动破岩装置同步伸缩，这样使得在破岩装置转动较大的角度时，破岩装置仍可以稳定切削到边角，保证边角的开挖形状。此外，当开挖装置整体随拖拉设备步进时，也可将伸缩架收回，避免破岩装置刮碰到两侧岩壁，保护了破岩装置的刀具也保护了岩壁。

26、作为进一步地改进，所述活动座内安装有伸缩杆，所述活动座与伸缩杆之间设有伸缩驱动装置，所述伸缩杆用于安装破岩装置，并形成所述安装架。

27、有益效果是：此时结构相对简单，便于工程实际应用，成本较低。

28、作为进一步地改进，所述破岩装置包括截割组件，所述截割组件包括截割头以及安装在截割头的截齿，所述截齿沿截割头的轴向螺旋布置。

29、有益效果是：截齿螺旋布置，在转动破岩的同时，可以将边角岩渣导引到隧道底部，实现对岩渣的二次利用，不再需要布置出渣装置。同时，还可以减少后续二次铺底的工作量，提高铺底效率。

30、作为进一步地改进，所述截割头还设有同样螺旋布置的导流板。

31、有益效果是：提高了边角岩渣回填铺底的效率。

32、作为进一步地改进，该开挖装置还包括轮式拖车，该拖车包括支撑平台以及设于支撑平台底部的“八”字型行走轮。

33、有益效果是：轮式拖车机动性好，可直接沿隧道底部行走，并为岩渣回填提供底部中心处的避让空间。此时开挖装置可作为一个整体直接与掘进机拖拉设备连接，方便高效。

34、作为进一步地改进，所述行走轮通过铰接在支撑平台上的行走轮架与支撑平台连接，行走轮架与支撑平台之间设有越障油缸。

35、有益效果是：此时不仅保证了拖车可以主动实现左右转向，还能在行走轮越障困难时主动调整行走轮姿态，提高越障能力。

36、作为进一步地改进，所述行走轮架还设有挡渣板。

37、有益效果是：防止两侧边角岩渣砸碰到行走轮，起到保护行走轮的作用。

38、作为进一步地改进，所述安装架还设有除尘罩。

39、有益效果是：除尘罩可连接除尘设备，将边角开挖产生的灰尘封闭收集，改善隧道的施工环境。