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北方重工集团有限公司隧道掘进装备分公司研究所 辽宁沈阳 110141

目前业界普遍认为在硬岩掘进机TBM设计中，刀盘转速与最外圈滚刀转速有关，既滚刀最外圈密封的极限转速决定刀盘最高转速，也有从破岩角度分析刀盘转速与掘进效率的关系，通过动态加载速率确定刀盘转速[1]。除了以上观点，笔者认为刀盘转速主要受到物理约束限制，即削切下并铲入圆周上铲斗的岩石（渣料），必须从铲斗中落入出渣道（溜渣板），再进入皮带运输机。如果刀盘半径加速度超过1G（重力常数）的一定比例，那么渣料将留在铲斗中。而当刀盘的转低于一定数值时，一些渣料也会在进入溜渣槽前遗漏在外，导致刀盘的排渣效率降低，造成刀盘前端的渣料堆积，引起滚刀二次磨损[2]。

1 刀盘内部破碎岩石摩擦系数的设定

在设计刀盘的转数时需要考虑刀盘内部的落料情况，在仿真计算时我们要考虑被掘进的岩石的摩擦系数。不同的岩性，摩擦系数也不相同，可以根据散状物料的堆积角推测不同物料的摩擦系数见表1。

表1 不同岩石的摩擦角及摩擦系数

由于刀盘震动的原因，物料的动摩擦与静摩擦将会等同数值，并与无振动情况下相比系数会降低；但由于硬岩刀盘在掘进掌子面要喷水降尘，在刀盘内部的溜渣板会天然的粘结尘埃，形成一层泥膜，将增大摩擦系数的影响[3]。根据现场反馈的实际数据，渣料的摩擦系数可能在0.5-0.8之间。……