TB880E型掘进机刀具失效分析

秦岭隧道北口掘进机施15244m,掘进机所经过的岩层为混合花岗岩和混合片麻岩,属坚硬岩石．掘进机消耗刀圈1997个,比预计高出一倍多,根据原始计录,由于刀具失效,被更换刀具达五月把次（见表1）,刀具失效的形式有以下几种：1正常磨损刀具进行破岩时,破岩效率与其刃口宽度有关。随着刀圈磨损量的增加,刃口宽度增加,粉核区也逐渐增加,达到一定范围时会影响掘进速度,由于受到刀圈加工工艺的限制,而且新装刀圈与铲齿之间的高差为38mm,所以确定正滚刀与中心刀最大磨损量为38mm,此时粉碎区达50％左右;而边刀则因隧道直径（8800mr）以…     

围岩分类在TBM滚刀寿命预测中的应用

预测滚刀寿命,根据刀具磨损规律把握最好的换刀时机对隧道掘进机（TBM）来说是极其重要的.文章以秦岭隧道为例,应用围岩分类来预测刀具消耗量.根据影响TBM掘进率的岩石单轴抗压强度、岩石耐磨性、岩石硬度及岩体节理发育程度对围岩TBM工作条件等级的划分,定性分析了围岩等级与刀具消耗量的关系.在此基础上,提出围岩等级数的概念,得出不同的等级数与其相应的耗刀量之间的定量关系.     

基于协同破岩的TBM刀盘优化策略

岩石隧道掘进机工作时的刀具受力情况是影响刀盘破岩性能的关键。为了分析滚刀之间的协同破岩效应,提出3种基本的协同破岩模式,并将多把滚刀协同破岩过程等效为3种破岩模式的组合。不同破岩模式下,滚刀切割岩石的先后顺序不同,结合线性切割试验,证实了不同模式下3种滚刀力等级的大小关系。以引汉济渭岭北隧洞TBM工程为背景,研究得出名义磨损量与破岩模式的叠加效应具有较强的相关性,其中,由内而外模式占比与滚刀名义磨损量具有明显的正相关性,据此提出了考虑刀具磨损量的TBM刀盘刀具优化策略。     

不同围压条件下TBM刀具破岩模式的数值研究

为了研究不同围压条件下TBM刀具在掘进施工过程中的破岩机理,基于2-D离散单元法,利用UDEC仿真软件建立了双把TBM刀具侵入岩石的仿真模型。在此基础上设计了一组数值试验,成功地模拟出了不同围压条件以及不同刀间距下岩石裂纹生成,扩展和岩石破碎的全过程。仿真结果表明：TBM刀具作用下岩石存在四种基本的破碎模式,它们的出现与围压以及刀间距有关;破碎模式对刀具的破岩效率,岩石破碎块度均有影响;随着围压的增加,最优刀间距增大,但围压超过一定值后,最优刀间距反而减小。     

全断面岩石掘进机盘形滚刀管理软件开发

全断面岩石掘进机刀盘上一般装有数十把甚至上百把盘形滚刀,因其磨损不均匀,各刀到达寿命极限的时间或掘进里程也不相同,而更换后的刀刃廓面的平（曲）面度又要求相对合理,这就为盘形滚刀更换过程中的刀具管理提出了较现实难题。结合某隧道工程采用的某型号全断面岩石掘进机,建立了掘进机盘形滚刀刀具管理模型,开发出了刀具管理软件。主要功能有：盘形滚刀刀位显示;破损刀具更换;换刀分析结果显示;数据库管理等,从而为全断面岩石掘进机施工工程的刀具管理提供了较得力助手。     

全断面岩石掘进机正刀磨损系数的探讨

全断面岩石掘进机(Full Face Rock Tunnel Boring Machine,简写为TBM)平面刀盘上一般安装有中心滚刀、正刀和边刀,有些情况下还安装扩孔刀,其中正刀安装数量与消耗量所占的比例较高.如我国秦岭隧道出口TBM施工中显示正刀刀圈消耗量是边刀的8倍多,是中心刀消耗量的近20倍,而且刀圈的价格约为整把刀具价格的三分之一,因此,研究全断面岩石掘进机平面刀盘上正刀磨损机理不仅具有重要的学术意义,而且还具有较高的经济意义.在分析TBM正刀破岩运动的基础上,提出了其弧长磨损系数,并根据工程记录数据进行求解,得出弧长磨损系数可正确反映盘形滚刀磨损规律的结论.从而为盘形滚刀的检查、评估换刀时间、提高作业效率提供了理论和实验依据.     

TB880E型掘进机刀具更换技术的探讨

掘进机的破岩任务主要由装在掘进机头部刀盘上的刀把盘形滚刀来完成,根据工作区域性质的不同,分为中心刀（6把）、正浓刀（62把）、边刀（3把）,此外还设计有更换边刀时扩孔用的两把扩孔刀,刀盘上刀具的正常运转直接影响着掘进机的施工效率。1刀具检查认真准确、详实地进行刀具检查是了解刀具运转状况和进行刀具更换的基础,而刀具的正常运转则是掘进机正常运转的关键,所以刀盘检查是掘进机施工中最重要的也是必不可少的环节之一。1．1刀具外观检查检查刀盘上所有刀具螺栓是否有脱落现象;刀圈是否完好,有无断裂及弦磨现象;刀体是否…     

斜井TBM刀具磨损更换预测方法研究

TBM掘进隧道过程中不可避免地遇到刀具磨损问题,合理有效的换刀时机对减少换刀次数、保证施工的连续和正常进行具有重要意义。以补连塔煤矿斜井TBM工程为背景,提出了基于TBM总推力和总扭矩的掘进速度判别法来预测刀具磨损的更换时机。经实践表明,依据掘进速度来预测刀具磨损情况简单可行。     

复合地层TBM滚刀破岩性能离散元数值试验

全断面岩石掘进机(TBM)因其安全性好、掘进速度快、机械化程度高等优点,已被引入煤矿岩石巷道掘进施工中。煤矿地质条件复杂,复合地层对全断面岩石掘进机掘进效率的影响不容忽视。为了探究煤系复合地层对滚刀破岩效率的影响,建立了滚刀和岩石的颗粒流离散单元模型,开展TBM滚刀的贯入度数值实验。研究结果表明:在相同破岩情况下复合地层破坏的范围小,在滚刀破岩的过程中不易形成贯通区。两种地层裂纹数目随着贯入度变化的规律大致相同。滚刀在相同破岩情况下复合地层所需要的滚刀法向力要大于单一地层硬岩所需要的。单一地层滚刀破岩最优贯入度约为4mm,复合地层滚刀破岩最优贯入度约为9mm。     

盾构连续移动式冲击凿岩技术试验研究

TBM设备在硬岩掘进时,存在工作效率低下、滚刀磨损严重以及工作机构耗损严重等缺陷。严重降低了掘进效率,影响整机的性能。为了更加适应地层的开挖,通过对原有开挖刀盘进行分析,研究一种连续移动式冲击凿岩开挖技术。通过仿真分析法,对不同钻头落点位置模拟仿真,并通过试验法搭建试验平台,对气动潜孔锤和液压凿岩机分别进行试验,以验证凿岩能力。试验表明,连续移动冲击凿岩设备中,液压凿岩机比气动潜孔锤效果更明显,且方案具备可行性。利用TBM刀盘结合冲击破岩装置,可以使岩石单向受压,使岩石更容易破碎,先利用冲击形成预裂或临空面,再利用滚刀压裂,可有效提高掘进效率,并且减少了盾构施工过程中刀盘上的刀具磨损情况,增强了TBM设备在面对硬岩掘进的过程中对硬质地层的切削能力,可以有效地提高掘进设备对地层的适应性。