CN106703690A - 一种隧道钻爆施工掘进与排险装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道钻爆施工掘进与排险装置及使用方法，包括行进装置、回转装置、臂架装置、液压破碎钻进装置；行进装置包括车轮、底盘、输送带、电动机；回转装置包括回转底盘、驾驶室、机舱；臂架装置包括一级机械臂、一级油缸、二级油缸、二级机械臂、三级油缸、四级油缸、灰尘处理系统；液压破碎钻进装置包括固定底座、滑轨、炸药夹、冲击钻、钻杆。本发明是一种集排险、钻孔、装药功能于一体的隧道用钻爆施工掘进与排险机械，自动化程度高、灵活性好、安全性高、操作简单方便、系统功能设置合理，有效提高了工作效率、大大节省了施工时间，可适用于多种复杂的隧道环境施工。

Description

一种隧道钻爆施工掘进与排险装置及使用方法

技术领域

本发明涉及土层或岩石的钻进设备技术领域，具体涉及是一种集排险、钻孔、装药功能于一体的隧道用钻爆施工掘进与排险机械装置以及使用方法。

技术背景

随着国民经济的快速发展，隧道建设的工程量也在快速的增长。当前隧道掘进施工通常采取爆破掘进，其次挖掘机或人工清理破松层，消除隧道落石等安全隐患，然后再进行钻孔装药等程序。然而，人工清理排险作业危险性大、工作效率低、劳动强度高及作业条件差；挖掘机铲斗较大、存在死角、操作不够灵活，操作时需多次移车调整位置，施工效率低，排险效果不理想；人工钻孔装药耗时较长且容易对施工人员造成人身伤亡，并且各程序切换间隔时间较长，极易延误工期。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种安全高效、机动性好、控制精度高并集排险、钻孔、装药于一体的隧道用钻爆施工掘进与排险装置以及使用方法，本发明公开了一种隧道钻爆施工掘进与排险装置及使用方法，包括行进装置、回转装置、臂架装置、液压破碎钻进装置；行进装置包括车轮、底盘、输送带、电动机；回转装置包括回转底盘、驾驶室、机舱；臂架装置包括一级机械臂、一级油缸、二级油缸、二级机械臂、三级油缸、四级油缸、灰尘处理系统；液压破碎钻进装置包括固定底座、滑轨、炸药夹、冲击钻、钻杆。本发明是一种集排险、钻孔、装药功能于一体的隧道用钻爆施工掘进与排险机械，自动化程度高、灵活性好、安全性高、操作简单方便、系统功能设置合理，有效提高了工作效率、大大节省了施工时间，可适用于多种复杂的隧道环境施工。

为了实现上述目的，本发明提供的具体的技术方案如下：

一种隧道钻爆施工掘进与排险装置，包括行进装置、回转装置、臂架装置、液压破碎钻进装置；在所述的行进装置的前端设有用于输送将排险落石的输送装置，在所述的行进装置上设有一个可以在水平面内回转的回转装置，在所述的回转装置上设有臂架装置，在所述的臂架装置上设有液压破碎钻进装置，所述的臂架装置用于调节液压破碎钻进装置在空间中的位置，所述的液压破碎钻进装置包括一个安装在臂架装置上的底座，在所述的底座上设有滑轨，所述的滑轨用于固定钻杆和炸药夹，所述的炸药夹用于固定炸药，且所述的炸药通过钻杆顶进钻孔，钻杆的端部与一个能沿着滑轨移动的冲击钻相连。

进一步的，所述的行进装置包括车轮、底盘以及油缸，由油缸驱动车轮行驶，底盘由车轮支撑。

进一步的，所述的输送装置包括输送带、电动机，所述的输送带位于底盘下方，由电动机驱动转轴带动输送带传输，用来将排险落石输送到装置后方以便于出渣。

进一步的，所述的电动机和输送带均固定于一个起落架上，所述的起落架与底盘连接用来控制输送带的高度，行走时将起落架收起以避免与地面突起物相撞。

进一步的，所述的回转装置包括回转底盘，所述的回转底盘安装在行进装置的底盘上，回转底盘的旋转动力由液压马达驱动，液压马达由发动机带动油泵驱动；回转底盘上方固定有驾驶室和机舱，用来固定各种机械装置及作为施工人员操作平台。

进一步的，所述的臂架装置包括一级机械臂、二级机械臂和三级机械臂，所述的一级机械臂与回转底盘铰接，所述的一级机械臂通过一级油缸和二级油缸驱动其前后、左右摆动，以此来调节液压破碎钻进装置的位置；所述的二级机械臂与一级机械臂铰接，所述二级机械臂通过三级级油缸驱动其前后摆动，以此使液压破碎钻进装置可以到达掌子面任一点；二级机械臂和底座通过四级油缸连接，通过调节四级油缸来改变液压破碎钻进装置的角度，全方位无死角的进行排险作业。

进一步的，所述一级机械臂与回转底盘的连接铰平行于一级机械臂与一级油缸的连接铰。

进一步的，隧道钻爆施工掘进与排险装置还包括一个灰尘处理系统，该系统包括旋喷头、输送线、水压仓，旋喷头位于滑轨的前端，内部有螺旋管，以使除尘洒水呈环形雾状，可以全方位高效率除去灰尘，旋喷头通过输送线与水压仓相连，水压仓固定于机舱里。

进一步的，所述的滑轨为高强合金，其横截面为半圆形，以此来固定钻杆和炸药，滑轨与底座固接，滑轨上方还设有固定环来固定钻杆和炸药，炸药夹可拆卸、可穿越滑轨空洞，使其与钻杆处于同一水平位置。

进一步的，所述的炸药夹内部安装有弹簧装置，当一个炸药被钻杆顶进钻孔后，弹簧装置立即顶进下一个炸药于炸药夹顶端；冲击钻位于滑轨上，可沿滑轨自由移动，钻杆可拆卸，安装时与冲击钻固定连接，钻杆为高强空心套杆，排险时用作冲击钻头，钻孔时内套杆用来输送高压水流，外套杆上有固定间隔且倾斜的小孔，高压水通过外套杆小孔流出冲击钻孔中的碎石以排出钻孔，同时水流还可降低钻杆温度，延长钻杆的使用寿命。

具体的使用方法如下：

首先通过行进装置将机械开到作业面前方，当机械位置固定后，放下起落架，使得输送带足够贴近地面以便高效地收集落石，同时开启输送装置将输送装置上方的落石送到机械后方以便出渣；

其次启动水压仓，使水流通过传送线从旋喷头呈雾状环形喷出；排险时，通过调节臂架装置来调节冲击钻的角度，使排险时钻杆无死角，通过驱动滑轨上的滑块使冲击钻前移，带动钻杆出露少许后固定，然后启动冲击钻进行排险作业，冲击钻带动钻杆高频打击并钻动作业面浮石使其快速掉落；

排险结束后，关闭水压仓，然后使滑轨水平，固定后启动冲击钻，同时驱动液压滑块向前顶进冲击钻，开始钻孔，使高压水进入钻杆，高压水流将从钻杆顶端和杆身高速流出以此来清除钻孔过程中钻孔内的落石；

钻孔结束后，关闭高压水流，关闭冲击钻，落下臂架装置，然后将炸药夹安装在滑轨的前端，第一个炸药与钻杆处于同一水平位置，钻杆顶进第一个炸药，待第一个炸药安装好后，退回钻杆，移动臂架装置对准下一钻孔，在退回钻杆时，炸药夹里的第二个炸药弹到炸药夹的顶端，然后顶进炸药，如此循环，直到将所有炸药安装好。

与已有隧道排险装置及人工排险相比，本发明的有益技术效果体现在下述几个方面：

1.本发明集排险、钻孔、装药功能于一体，大大节省了施工过程所需时间；

2.本发明采用机械化作业，安全性高，控制精度高，操作调整方便，大大减轻了劳动强度；

3.本发明可通过液压破碎钻进装置实现上下、左右、或前后运动，从而快速高效地排除险情；装置所需空间小，可适应多种复杂施工环境，满足对多种断面隧道排险作业的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明隧道钻爆施工掘进与排险装置结构示意图；

图2是本发明中钻杆结构示意图。

图中：1旋喷头，2钻杆，3冲击钻，4炸药夹，5滑轨，6四级油缸，7三级油缸，8二级机械臂，9二级油缸，10一级油缸，11一级机械臂，12机舱，13驾驶室，14回转底盘，15电动机，16输送带，17起落架，18底盘，19车轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明一种隧道用钻爆施工掘进与排险机械装置作进一步说明：

如图1和图2所示，在具体实施方式中，本发明包括行进装置、回转装置、臂架装置、液压破碎钻进装置以及灰尘处理系统；本发明是一种集排险、钻孔、装药功能于一体的隧道用钻爆施工掘进与排险机械，自动化程度高、灵活性好、安全性高、操作简单方便、系统功能设置合理，有效提高了工作效率、大大节省了施工时间，可适用于多种复杂的隧道环境施工；各个装置具体组成如下：

行进装置包括车轮19、底盘18；

回转装置包括回转底盘14、驾驶室13、机舱12；

臂架装置包括一级机械臂11、一级油缸10、二级油缸9、二级机械臂8、三级油缸7、四级油缸6、灰尘处理系统；

液压破碎钻进装置包括固定底座、滑轨5、炸药夹4、冲击钻3、钻杆2，具体的结构如下；

灰尘处理系统包括旋喷头1、输送线、水压仓。

行进装置由油缸驱动，车轮19带动行驶，底盘18由车轮19支撑；

进一步的，在行进装置的前下方设有输送装置，输送装置包括输送带16和电动机，其位于底盘18下方，由电动机驱动转轴带动输送带16使用，用来将排险落石输送到装置后方以便于出渣，

所述的电动机和输送带16均固定于起落架17上，起落架17与底盘18连接，起落架用来控制输送带的高度，行走时将起落架收起以避免与地面突起物相撞。

进一步的，回转装置的回转底盘14与底盘18连接，回转底盘14的旋转动力由液压马达驱动，液压马达由发动机带动油泵驱动；回转底盘14上方固定有驾驶室13和机舱12等装置，用来固定各种机械装置及作为施工人员操作平台。

进一步的，臂架装置中，一级机械臂11与回转底盘14铰接，一级油缸10分别连接一级机械臂11和回转底盘，一级机械臂11通过一级油缸10和二级油缸9驱动其前后、左右摆动，以此来调节液压破碎钻进装置的位置，一级机械臂11与回转底盘14的连接铰平行于一级机械臂11与一级油缸10的连接铰；二级机械臂8与一级机械臂11铰接，三级油缸7分别连接二级机械臂8和回转底盘，二级机械臂8通过三级油缸7驱动其前后摆动，以此使液压破碎钻进装置可以到达掌子面任一点；四级油缸6分别连接二级机械臂8和底座，通过调节四级油缸6来改变液压破碎钻进装置的角度，全方位无死角的进行排险作业；

进一步的，灰尘处理系统包括旋喷头1、输送线、水压仓，旋喷头1位于滑轨5前端，内部有螺旋管，以使除尘洒水呈环形雾状，可以全方位高效率除去灰尘，旋喷头1通过输送线与水压仓相连，水压仓固定于机舱12里，其也可以固定于其他位置，这个对装置本身没有影响，因此其位置可调。

进一步的，液压破碎钻进装置中，底座位于二级机械臂8顶端，底座与二级机械臂8铰接，

进一步的，所述滑轨5为高强合金，其横截面为半圆形如图2所示，以此来固定钻杆和炸药，滑轨5与底座固接，滑轨5上方还设有固定环来固定钻杆和炸药，炸药夹可拆卸、可穿越滑轨空洞，使其与钻杆处于同一水平位置。

进一步的，炸药夹4内部安装有弹簧装置，当一个炸药被钻杆2顶进钻孔后，弹簧装置立即顶进下一个炸药于炸药夹顶端；

进一步的，冲击钻3位于滑轨5上，可沿滑轨自由移动，钻杆可拆卸，安装时与冲击钻3固定连接，钻杆2为高强空心套杆，排险时用作冲击钻头，钻孔时内套杆用来输送高压水流，外套杆上有固定间隔且倾斜的小孔，高压水通过外套杆小孔流出冲击钻孔中的碎石以排出钻孔，同时水流还可降低钻杆温度，延长钻杆的使用寿命。

具体的使用方法如下：

首先通过行进装置将机械开到作业面前方，当机械位置固定后，放下位于底盘18下方的起落架17，使得输送带16足够贴近地面以便高效地收集落石，同时开启电动机15，带动输送带16将输送带16上方的落石送到机械后方以便出渣；

其次启动水压仓，使水流通过传送线从旋喷头1呈雾状环形喷出，以便及时清除灰尘；排险时，通过驱动二级油缸9和三级油缸7来调节机械臂的高度，通过驱动四级油缸6来调节冲击钻的角度，使排险时钻杆2无死角，通过驱动滑轨5上的滑块使冲击钻3前移，带动钻杆2出露少许后固定，然后启动冲击钻3进行排险作业，冲击钻3带动钻杆2高频打击并钻动作业面浮石使其快速掉落。

排险结束后，关闭水压仓，然后驱动四级油缸6使滑轨5水平，固定后启动冲击钻3，同时驱动液压滑块向前顶进冲击钻3，开始钻孔，再打开高压水开关，带动高压水进入钻杆内套杆，高压水流将从钻杆2顶端和杆身高速流出以此来清除钻孔过程中钻孔内的落石。

钻孔结束后，关闭高压水流，关闭冲击钻3，落下机械臂，然后将可拆卸的炸药夹4安装在滑轨5的前端，第一个炸药与钻杆2处于同一水平位置，启动液压滑块带动钻杆2顶进第一个炸药，待第一个炸药安装好后，退回钻杆2，启动油缸移动机械臂对准下一钻孔，在退回钻杆2时，炸药夹里的弹簧装置立即将第二个炸药弹到炸药夹4的顶端，然后启动液压滑块顶进炸药，如此循环，直到将所有炸药安装好。

本发明集排险、钻孔、装药功能于一体，大大节省了施工过程所需时间；

本发明采用机械化作业，安全性高，控制精度高，操作调整方便，大大减轻了劳动强度；

本发明可通过液压破碎钻进装置实现上下、左右、或前后运动，从而快速高效地排除险情；装置所需空间小，可适应多种复杂施工环境，满足对多种断面隧道排险作业的需要。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种隧道钻爆施工掘进与排险装置，其特征在于，包括行进装置、回转装置、臂架装置、液压破碎钻进装置；在所述的行进装置的前端设有用于输送将排险落石的输送装置，在所述的行进装置上设有一个可以在水平面内回转的回转装置，在所述的回转装置上设有臂架装置，在所述的臂架装置上设有液压破碎钻进装置，所述的臂架装置用于调节液压破碎钻进装置在空间中的位置，所述的液压破碎钻进装置包括一个安装在臂架装置上的底座，在所述的底座上设有滑轨，所述的滑轨用于固定钻杆和炸药夹，所述的炸药夹用于固定炸药，且所述的炸药通过钻杆顶进钻孔，钻杆的端部与一个能沿着滑轨移动的冲击钻相连。

2.如权利要求1所述的隧道钻爆施工掘进与排险装置，其特征在于，所述的输送装置包括输送带和电动机，所述的输送带位于行进装置前下方，由电动机驱动转轴带动输送带传输，用来将排险落石输送到装置后方。

3.如权利要求2所述的隧道钻爆施工掘进与排险装置，其特征在于，所述的电动机和输送带均固定于一个起落架上，所述的起落架与底盘连接用来控制输送带的高度，行走时将起落架收起以避免与地面突起物相撞。

4.如权利要求1所述的隧道钻爆施工掘进与排险装置，其特征在于，所述的回转装置包括回转底盘，所述的回转底盘安装在行进装置的底盘上，回转底盘的旋转动力由液压马达驱动，液压马达由发动机带动油泵驱动；回转底盘上方固定有驾驶室和机舱，用来固定各种机械装置及作为施工人员操作平台。

5.如权利要求4所述的隧道钻爆施工掘进与排险装置，其特征在于，所述的臂架装置包括一级机械臂、二级机械臂和三级机械臂，所述的一级机械臂与回转底盘铰接，所述的一级机械臂通过一级油缸和二级油缸驱动其前后、左右摆动，以此来调节液压破碎钻进装置的位置；所述的二级机械臂与一级机械臂铰接，所述二级机械臂通过三级油缸驱动其前后摆动，以此使液压破碎钻进装置可以到达掌子面任一点；二级机械臂和底座通过四级油缸连接，通过调节四级油缸来改变液压破碎钻进装置的角度，全方位无死角的进行排险作业。

6.如权利要求1所述的隧道钻爆施工掘进与排险装置，其特征在于，还包括一个灰尘处理系统，该系统包括旋喷头、输送线和水压仓，所述旋喷头位于滑轨的前端，其内部有螺旋管，以使除尘洒水呈环形雾状；所述旋喷头通过输送线与水压仓相连。

7.如权利要求1所述的隧道钻爆施工掘进与排险装置，其特征在于，所述的滑轨为高强合金，其横截面为半圆形，所述滑轨与底座固接，滑轨上方还设有固定环来固定钻杆和炸药。

8.如权利要求1所述的隧道钻爆施工掘进与排险装置，其特征在于，所述的炸药夹内部安装有弹簧装置，当一个炸药被钻杆顶进钻孔后，弹簧装置立即顶进下一个炸药于炸药夹顶端。

9.如权利要求1所述的隧道钻爆施工掘进与排险装置，其特征在于，所述钻杆为高强空心套杆，排险时用作冲击钻头，钻孔时内套杆用来输送高压水流，外套杆上有固定间隔且倾斜的小孔，高压水通过外套杆小孔流出冲击钻孔中的碎石以排出钻孔，同时水流还可降低钻杆温度。

10.如权利要求1-9任一所述的隧道钻爆施工掘进与排险装置的使用方法，其特征在于，如下：

首先通过行进装置将机械开到作业面前方，当机械位置固定后，放下起落架，使得输送带足够贴近地面以便高效地收集落石，同时开启输送装置将输送装置上方的落石送到机械后方以便出渣；

其次启动水压仓，使水流通过传送线从旋喷头呈雾状环形喷出；排险时，通过调节臂架装置来调节冲击钻的角度，使排险时钻杆无死角，通过驱动滑轨上的滑块使冲击钻前移，带动钻杆出露少许后固定，然后启动冲击钻进行排险作业，冲击钻带动钻杆高频打击并钻动作业面浮石使其快速掉落；

排险结束后，关闭水压仓，然后使滑轨水平，固定后启动冲击钻，同时驱动液压滑块向前顶进冲击钻，开始钻孔，使高压水进入钻杆，高压水流将从钻杆顶端和杆身高速流出以此来清除钻孔过程中钻孔内的落石；

钻孔结束后，关闭高压水流，关闭冲击钻，落下臂架装置，然后将炸药夹安装在滑轨的前端，第一个炸药与钻杆处于同一水平位置，钻杆顶进第一个炸药，待第一个炸药安装好后，退回钻杆，移动臂架装置对准下一钻孔，在退回钻杆时，炸药夹里的第二个炸药弹到炸药夹的顶端，然后顶进炸药，如此循环，直到将所有炸药安装好。