一种TBM盾尾支护的设备及支护方法技术领域
本发明涉及TBM设备领域，特别是一种TBM盾尾支护的设备及支护方法。
背景技术
岩爆，是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。一般情况下发生在围岩级别为I类围岩中。发生岩爆的条件是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性度和弹性，在这种条件下，一旦地下工程活动破坏了岩体原有的平衡状态，岩体中积聚的能量释放就会导致岩石破坏，并将破碎岩石抛出。
TBM,又称全断面隧道挖掘机。掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工，在中国铁道、水电、交通、矿山、市政等隧洞工程中应用正在迅猛增长。按具体的使用状况又分为两种，在中国，将用于岩石地层的称为TBM，用于软土地层的称为盾构机。
工作中，一旦地下工程破坏了岩体的平衡，强大的能量把岩石破坏，并将破碎岩石抛出。现阶段中，预防岩爆的方法是应力解除法、注水软化法和使用锚栓-钢丝网-混凝土支护。
但是，在TBM掘进过程中，现有的预防岩爆的方法多采用锚栓-钢丝网支护，在具体工况中，锚栓-钢丝网安装时间长，钢丝网强度低，后期易被破坏。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中预防岩爆的设备安装时间长，安装强度低，后期易被破坏的问题。
在本发明中，设计一种TBM盾尾支护设备，包括TBM护盾、在TBM尾部设置的护盾存储仓，所述TBM护盾包括沿隧道顶部形状分布的一定数量的排架、和将各排架相连接的一定数量的、与盾洞顶部形状相匹配的格栅拱架，且处于排架最外端端部的格栅拱架与所述排架间固定连接。
所述排架包括至少三根钢筋和与各钢筋垂直焊接的盘条，所述盘条直径8～15mm,长10～20cm，间距25～30cm。
所述排架间的间距为2～3cm。
所述格栅拱架间的间距为90cm。
所述排架长度大于50cm。
所述格栅拱架与所述排架由锚杆锚固。
所述排架长度大于所述护盾存储仓的长度为20～30cm。
所述格栅拱架由直径22mm螺纹钢与直径8mm或直径10mm的圆钢制成。
一种TBM盾尾支护方法，包括如下步骤：
（1）备料：TBM护盾可向外滑动延伸的设置于TBM护盾存储仓内，并使护盾向护盾存储仓外延伸20～30cm安置；
（2）形成支撑线：在拱部围岩破碎有轻微或中等岩爆的情况下，使用格栅拱架或钢拱架将钢筋排顶至围岩面，然后使用锚杆将格栅拱架或钢拱架固定；
（3）形成支撑面：在TBM不需要停机等待的条件下，排架逐渐自护盾存储仓内拉出，在该过程中，每隔90cm使用焊机将排架与格栅拱架或钢拱架焊接牢固。
本发明的有益效果在于：
（1）解决TBM掘进过程中发生轻微、中等岩爆的方法，保证TBM掘进机和作业人员安全的情况下快速通过岩爆区域，使用特制的钢筋排架与格栅拱架或钢拱架，在TBM护盾内加工储存仓，在岩爆地段使用此支护系统能快速、安全的通过；
（2）在TBM掘进过程中拱部出现岩爆时，围岩在护盾内已经成为松散题或是形成蹋腔时，通过观察皮带机上的石渣大小、护盾压力来预测前方是否有岩爆发生；
（3）整个过程TBM不需要停机等待，TBM向前掘进时由于钢筋排尾部都已固定，护盾前时移护盾内的钢筋排就会慢慢露出，破碎的围岩就被直接挡在钢筋排内，既不会掉落伤人、伤机，又不影响掘进速度，解决了轻微、中等岩爆发生时带来灾难性后果的问题。
附图说明
图1是本发明结构简图；
图2是本发明立体方向结构示意图；
图3是本发明主视方向结构示意图；
图4是本发明俯视方向结构示意图；
图5是本发明右视方向结构示意图；
图6是本发明左视方向结构示意图；
图7是本发明图3中A面的示意图；
图中各部件名称：1.TBM主机；2.TBM护盾；21.排架；22.格栅拱架；3.连接件；4.轨道；5.岩体；6.护盾存储仓。
具体实施方式
实施例：一种TBM盾尾支护设备，参见图1至图7，包括TBM护盾2、在TBM尾部设置的护盾存储仓6，TBM护盾2包括沿隧道顶部形状分布的11组排架21、和将各排架21相连接的三组以上与盾洞顶部形状相匹配的格栅拱架22，且处于排架21最外端端部的格栅拱架22与排架21间固定连接。
排架21包括至少三根钢筋和与各钢筋垂直焊接的盘条，盘条直径10mm，长15cm，间距27cm。
排架21间的间距为4cm。
格栅拱架22间的间距为90cm。
排架21长度大于50cm。
格栅拱架22与排架21由锚杆锚固。
排架21长度大于护盾存储仓6的长度为25cm。
格栅拱架22由直径22mm螺纹钢与直径8mm圆钢制成。上述各距离长度的设定一方面限制落石的下落，一方面最大限度的节省材料。
利用本实施例中设备的一种TBM盾尾支护方法，包括如下步骤：
（1）备料：TBM护盾2可向外滑动延伸的设置于TBM护盾存储仓内，并使护盾向护盾存储仓6外延伸20～30cm安置；
（2）形成支撑线：在拱部围岩破碎有轻微或中等岩爆的情况下，使用格栅拱架22或钢拱架将钢筋排顶至围岩面，然后使用锚杆将格栅拱架22或钢拱架固定；
（3）形成支撑面：在TBM不需要停机等待的条件下，排架21逐渐自护盾存储仓6内拉出，在该过程中，每隔90cm使用焊机将排架21与格栅拱架22或钢拱架焊接牢固。
最后需说明的是，以上者仅系本发明部分实施例，并非用以限制本发明，依据本发明的结构及特征，稍加变化修饰而成者，亦应包括在本发明范围之内。