专利名称：用压缩空气替换支撑液体的方法和实施方法的水力掘进盾构的制作方法
技术领域：
本发明一方面涉及一种将水力掘进盾构中支撑掘进工作面的支撑液体用压缩空气替换的方法，该方法包括首先在用压缩空气替换的同时将处于采掘腔的上横截面区域中的支撑液体排掉;另一方面涉及一个实施该方法的水力掘进盾构，它包括一个位于采掘腔内的采掘刀轮，采掘腔由装在掩护壳体内并与掘进工作面相距一定距离的挡水胸墙和迎水墙构成。
根据水力掘进盾构原理，在遂道横截面的掘进或钻进中，利用在压力控制下带气垫的支撑液体来支撑掘进工作面。当停机进行诸如更换刀具或排除障碍物(例如大石头、树根或钢铁物件)的工作时，经常要进入采掘腔。直到目前为止，这都需要在通入压缩空气的同时完全或部分地排掉支撑液体，而在部分排掉支撑液体时，只能进入上横截面区域内。
强制性的稳定证明是上述方法的前提条件，而要使工作面稳定，支撑压力必须大于待挖掘的泥土和水的压力。要达到不发生“漏气”的工作面的稳定，所使用的压力必须小于过载。在一些现有的边缘条件下，例如当从采掘截面上边缘到地层上边缘覆盖面较小时和在不同的水位时，用现有的方法无法实现不发生“漏气”的稳定，尤其是在大的采掘截面时更是如此。
本发明的目的是，在开头所称的措施的范围内，消除“漏气危险”。
本发明采用的方法是，在上横截面区域内的支撑液体排掉后，在上、下横截面之间装上一个基本水平的隔断层，接着用含有固体成分的支撑材料填充隔断层上面的上横截面，使它在采掘腔的上部能起到所需要的静态支撑作用。然后用压缩空气把下横截面区域内的支撑液体替换掉，在充有压缩空气的空间内完成所需做的工作后，以相反的顺序进行在这之前所做的工艺步骤，直到完全用支撑液体重新充满。更佳的实施方式是，在支撑液体排掉后，在工作面上用喷射混凝土、人造材料薄膜或相类似的材料涂上一层。
本发明所采用的上述措施取得了很好的效果，当只在下半横截面区域内实施部分排放支撑液体时，通过工作腔内的维修工作可使防止出现“漏气”的可靠性得以显著的改善。
从采准工作的角度看，水力掘进盾构的发明特征在于使用了支承板，利用支承板在采掘腔中构成一个基本水平的隔断层，并在支承片上加上了密封材料。在这方面有许多具体的实施方式，一种较佳的实施方式是，把支承板支承在采掘刀轮的处于水平位置的轮臂上和/或支承在固定于挡水胸墙上的支承座上。此时为支承支承板还可以专门采用从挡水胸墙上可向前伸出的并且支承在轮臂上的支承管。一种特别简单的实施方式是，当支承板可折叠地相互连接或与挡水胸墙连接，并挂在支承管上时，即可构成一种特别简单的操作方式。另一种可单独实施或与前述的措施一起实施的方式是，支承板在液压的作用下可伸出和/或收回地装在刀轮的轮臂上。但是，可折叠的支承板也可以固定在挡水胸墙上。无论怎样实施，指向工作面的支承板都可以通过刀轮的向前推进插入工作面中。
本发明将结合附图作详细说明，附图是
图1 液压盘的纵向剖面图，图2 图1示所示物体的部分前视图，图3 从液压盘轴边上剖开的纵向视图，图中的液压盘处在另一个位置状态，图4至7 图1至图3所示的液压盘的其它实施方式，图8至10 图1至图3所示的液压盘处在不同作用位置时的进一步变化的实施方式。
如图1和2所示，液压盘主要是由掩护壳体1和位于掘进工作面2区域的采掘刀轮3组成。刀轮3包括主轴承4、刀轮轮缘5、轮臂6和一个中心刀7。刀轮3在采掘腔8内运转，采掘腔内一个距工作面2一定距离的迎水墙10分隔出来，在迎水墙10前有一挡水胸墙9。还设有一个向采掘腔8注入液体的闸门11。在采掘腔8的下部装有一个碎石器13和一个吸管14，压缩空气的供给部分没有具体地表示出来。装在中心刀7的液压盘随着相应的进刀在采掘刀轮3之前钻入工作面2并在中心腔被填满时停下来，当刀轮3没有中心腔时，这种情况自然也就不存在。然后在供入压缩空气的同时，将支撑液体从上横截面区15中排掉(参见图1、2)。如果有支承板的话，可以在压缩空气进入前将其抽来。借助于刀轮3上的两条处于水平位置的轮臂6。将轮臂6前边缘与工作面2之间的隙缝到掩护壳体1或到刀轮图5的边缘隙缝以及有可能的话到中心刀7的隙缝都密封起来，密封材料16从轮臂6的后边缘直到挡水胸墙9。此时，用手将支承板17插在处于水平位置的轮臂6上面(参见图2)，支承板从工作面2一直到挡水胸墙9，支承在刀轮3的轮臂6和挡水胸墙9上。用厚的塑料带、由塑料或类似物制成的护棱带作为一种附加密封16。可使用泡沫、可吹气的软管和类似的密封材料作为边缘密封材料。在工作面2的喷射混凝土加固18之后，通过相应的喷嘴用人造材料;或用砂子、皂土和水的混合物或者用砂子和泡沫的混合物对上横截面区15进行填充。接着在通入压缩空气的同时把下横截面区19内的支撑液体排掉，图3表示了此时的状态。此时可以在压缩空气中进行必要的操作，在这些操作结束后，用支撑液体将下横截面区19充满。利用一个未表示的、单独的冲洗循环实现用支撑液体对处于上横截面区域15中的材料的必要的替换。在某些情况下，这种替换也可以通过刀轮3的转动和正常掘进循环中的排料完成。
图4所示的实施方式是，采掘工具20装在刀轮3的轮臂6上，用手工将支承板17装在轮臂6前面，刀轮3向前推进把支承片17插入工作面2中。图中其余部分如图1至图3所示的实施方式。图5所示的实施方式是，上、下横截面区15和19之间的密封是用支承板17实现，支承板17装在轮臂6上且可在液压千斤顶21的作用下伸出和收回。
图6所示的实施方式是，可以伸出的支承板17或者磨损过的刀片在位于迎水墙中的液压器22的作用下可以向前和向后运动。与此相对，图7所示的实施方式为，借助于液压器22，穿过挡水胸墙9的是支承管23可伸缩的，支承管在水平的轮臂6上由垫片24支承。图8至图10所示的实施方式同样使用了可伸缩的支承管23，在这里支承板17可以折叠起来并与挡水胸墙9连接在一起，并挂在支承管23上。当支承管23缩回时，支承板17拆叠在一起，位于挡水胸墙9的壁盒25中(参见图8)。当支承管23伸出时(参见图9)，支承板17伸展开，并且一直伸展到水平位置(参见图10)。在壁盒25中，设有用于喷射液体的喷嘴26，用它还可以冲洗支承板17和壁盒25。
权利要求
1.一种用压缩空气替换水力掘进盾构中的支撑掘进工作面的支撑液体的方法，包括首先在用压缩空气替换的同时将位于上横截面区内的支撑液体排放掉，其特征在于然后在上、下横截面区之间装上一个基本上水平的密封隔断层，接着用含有固定成份的支撑材料填满隔断层上面的上横截面区，使处于采掘腔上部的支撑材料能起到足够的静态支撑作用，最后用压缩空气把下横截面区内的支撑液体替换掉，当在充有压缩空气的区域中完成了所需做的工作后，以相反的顺序重复上述方法的步骤，直到支撑液体完全充满。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于在排掉支撑液体后，在掘进工作面上用喷射混凝土、人造材料薄膜或类似的材料涂上一层保护层。
3.实施按照权利要求1或2所述方法的水力掘进盾构，包括一个位于采掘腔中的采掘刀轮，采掘腔由一个装在掩护壳体内并距掘进工作面一定距离的挡水胸墙和迎水墙构成，其特征在于有一个支承板(17)，支承板在采掘腔中构成一个基本水平的隔断层，在支承板(17)上装有密封材料(16)。
4.按照权利要求3所述的水力掘进盾构，其特征在于支承板(17)可支承在刀轮(3)的水平位置的轮臂(6)上和/或支承在固定于挡水胸墙(9)上的支座上。
5.按照权利要求4所述的水力掘进盾构，其特征在于为支承支承板(17)采用从挡水胸墙(9)可向前伸出并且支承在轮臂(6)上的支承管(23)。
6.按照权利要求5所述的水力掘进盾构，其特征在于支承板(17)可拆叠地与挡水胸墙(19)连接并挂在支承管上。
7.按照权利要求3至6所述的水力掘进盾构，其特征在于支承板(17)在液压的作用下可伸出和/或可收回地装在刀轮(3)的轮臂(6)上。
8.按照权利要求3至7所述的水力掘进盾构，其特征在于通过刀轮(3)向前推进可将指向采掘工作面(2)的支承板(17)，插入工作面(2)中。
全文摘要
为了用压缩空气替换支撑掘进工作面(2)的支撑液体，在通入压缩空气的同时，先把处于上横截面区(15)内的支撑液体排掉，然后在上、下横截面区(15和19)之间装入一个基本上水平的隔断层，更确切地说，隔断层是由支承片(17)和密封材料(16)组成。接着把隔断层上面的横截面区(15)用含有固体成分的支撑材料填满，使它能起到支撑作用，并用空气阻止它的涌出和倒流。接着把位于下横截面区内的支撑液体用压缩空气替换掉。
文档编号E21D9/06GK1113289SQ9510288
公开日1995年12月13日 申请日期1995年3月15日 优先权日1994年3月17日
发明者卡尔·H·梅尔泽, 罗尔夫·海尔宾, 德特尔夫·卡瑟夫 申请人:霍蒂夫股份公司霍夫曼兄弟公司