掘削渣土的高效排出是土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)所關(guān)注的重難點(diǎn)之一。砂卵石地層由于卵石含量高（含局部大漂石）、卵石抗壓強(qiáng)度大且具有強(qiáng)滲透性，其渣土排放將面臨磨耗高、排土困難、易誘發(fā)噴涌等難題。本項(xiàng)申請(qǐng)以探明砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)的排土機(jī)制為目標(biāo)，采用理論分析與數(shù)值模擬研究軸式及帶式螺旋出土器排土過程中渣土顆粒的流動(dòng)規(guī)律，建立出土器內(nèi)渣土顆粒運(yùn)行軌跡及姿態(tài)的描述方程；采用排土試驗(yàn)研究排土過程中螺旋出土器渣土壓力、孔隙水壓力的沿程分布特性，探明渣土流塑性、抗?jié)B性、螺旋出土器參數(shù)等因素對(duì)渣土壓力、孔隙水壓力沿程分布的影響；結(jié)合盾構(gòu)機(jī)室內(nèi)掘進(jìn)模型試驗(yàn)和現(xiàn)場施工監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，提出滿足砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)機(jī)高效掘進(jìn)所需的渣土性能、推進(jìn)速度、排土速度等排土參數(shù)。本項(xiàng)申請(qǐng)對(duì)于我國在砂卵石地層條件下的地鐵建設(shè)和城市地下空間開發(fā)利用，具有重要的指導(dǎo)作用，并顯得非常必要和緊迫。

排土機(jī)是露天礦連續(xù)開采與半連續(xù)開采工藝的關(guān)鍵設(shè)備。在連續(xù)開采系統(tǒng)中，排土機(jī)與斗輪挖掘機(jī)配合作業(yè)，斗輪挖掘機(jī)在系統(tǒng)頭部，而排土機(jī)則在最尾部。排土機(jī)廣泛地應(yīng)用在世界各國的露天礦中，從近幾年的發(fā)展趨勢來看，設(shè)備大型化的速度明顯放慢，趨于穩(wěn)定狀態(tài)。目前將注意力集中在改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)、節(jié)約能源、提高自動(dòng)化程度、改善工作環(huán)境的舒適性和提高環(huán)境保護(hù)措施等方面。

排土機(jī)是在露天礦開采或土石方工程作業(yè)中，將帶式輸送機(jī)系統(tǒng)運(yùn)送過來的表土或剝離物排放于排土場的主要設(shè)備。履帶行走機(jī)構(gòu)可以自由行走，排料臂可以回轉(zhuǎn)和俯仰，與地面帶式輸送機(jī)組成連續(xù)排土系統(tǒng)，不僅效率高，而且成本低。

1、圖1為我國生產(chǎn)的PL-1000型排土機(jī)的結(jié)構(gòu)，它主要由受料臂、排料臂、立柱、變幅機(jī)構(gòu)、上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、底座和履帶行走機(jī)構(gòu)等組成。

對(duì)于通過能力為15000m³/h的中小型排土機(jī)來說，主要采用雙帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)方案，除了在受料臂下設(shè)有支承車外，還可以坐在軌道上運(yùn)行的卸料車上。

2、對(duì)于大型排土機(jī)，采用雙帶式輸送機(jī)式的結(jié)構(gòu)不能滿足工作要求，并會(huì)使設(shè)備的服務(wù)質(zhì)量變得太大，所以采用三條帶式輸送機(jī)的排土機(jī)，其受料臂支承在履帶式轉(zhuǎn)載機(jī)上。我國生產(chǎn)的用在元寶山連續(xù)開采系統(tǒng)中的A2Rs-45000·60型排土機(jī)是國內(nèi)目前最大的排土機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

它采用三條帶式輸送機(jī)系統(tǒng)，由主機(jī)、受料臂機(jī)構(gòu)和連接橋三部分組成。主機(jī)的行走裝置采用三支點(diǎn)三履帶機(jī)構(gòu)，可以自由行走。主機(jī)還有排料臂及其上面的帶式輸送機(jī)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、下部機(jī)構(gòu)、塔架、配重臂架和司機(jī)室等。受料臂機(jī)構(gòu)包括兩組單履帶行走支承車、受料臂及其上面的帶式輸送機(jī)、提升機(jī)、修理間、休息室和衛(wèi)生間等。連接橋部分包括連接橋結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)等。

是為進(jìn)行露天礦排土場的設(shè)計(jì)、選址和了解排土場使用現(xiàn)狀等進(jìn)行的測量工作。包括測定排土場的面積和高度、計(jì)算排土場的接受能力、在現(xiàn)場標(biāo)定排土場境界、進(jìn)行排土場的碎部測量以及對(duì)排土場的下沉和變形進(jìn)行觀測。