CN107120138A - 一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车 - Google Patents

Abstract

一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车，包括行车系统和防护系统，其中，所述防护系统包括防护层、顶部千斤顶、侧面千斤顶和支撑座，所述支撑座固定安装在行车系统的顶面，所述顶部千斤顶顶头紧贴防护层的顶部，该顶部千斤顶的底部固定在支撑座上，所述侧面千斤顶顶头紧贴防护层的侧帮，该侧面千斤顶底部与行车系统靠近围岩的侧壁连接。本发明提供一种被动防护方式，有效解决了在高地应力条件下不同类型、不同强度的岩爆防治难题，具有造价低、重复使用、工期短的特点，最主要的是能够避免人员伤亡和其他设备损坏。

Description

一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车

技术领域

本发明涉及隧道支护领域，具体涉及一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车。

背景技术

随着我国经济快速的发展,运输需求日益旺盛，而我国高地应力区面积分布广泛，交通基础性建设不可避免的要穿越高大山区，在这些地区修筑隧道,一般都会面临埋深大、线路长和地应力高等问题。岩爆是在高地应力条件下，地下工程开挖过程中，硬脆性围岩因开挖卸荷导致洞壁应力集中，储存于岩体中的弹性应变能突然释放，因而产生爆裂松动、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。直接威胁施工人员、设备的安全，影响工程进度，已成为世界性的地下工程难题之一。

目前，在高地应力条件下岩爆防治技术研究中，传统施工方式主要采用喷射混凝土、锚杆加固、锚杆支护等强化围岩措施；注水、超前预裂爆破、排孔法等弱化围岩措施以及时间规避这三种岩爆防治措施。综合分析，上述三种施工方法没有一种措施能够通过被动防护，从而达到既能节约防治成本，又能简化施工，还能根据不同岩爆程度因地制宜随机应变地有效防护岩爆。

发明内容

本发明针对现有支护方式的不足，提供一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车，该支护方式属于被动防护，工程造价低、施工工期短，最主要的是避免人员伤亡和其他设备损坏，具体方案如下：

一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车，包括行车系统和安装在该行车系统上的防护系统；

其中，所述防护系统包括防护层、顶部千斤顶、侧面千斤顶和支撑座，所述支撑座固定安装在所述行车系统的顶面，所述顶部千斤顶顶头紧贴所述防护层的顶部，该顶部千斤顶的底部固定在所述支撑座上，所述侧面千斤顶顶头紧贴所述防护层的侧帮，该侧面千斤顶底部与所述行车系统靠近围岩的侧壁连接。

本发明是这样实现的：行车系统和防护系统共同承担起岩爆防护车的岩爆防护任务，当岩爆防护车处于非工作状态时，防护系统中的各个千斤顶对应的防护层均处于收缩状态，最大限度减小车辆空间占用比例，方便岩爆防护车的行驶。当岩爆防护车处于工作状态时，防护系统中的顶部千斤顶和侧面千斤顶伸展开，将对应的防护层伸展至需要防护的围岩前，对即将可能产生岩爆的地方起到岩爆防护作用。

为更好的实现本发明，可进一步为：

所述行车系统包括车体、车轮和顶面是封闭的钢架，所述车轮安装在所述车体底板下方，所述钢架安装在所述车体底板上方，所述车体底板的上表面安装车前坡道装置，所述车前坡道装置与所述车体底板之间对称安装收缩支腿，所述车前坡道装置包括车前坡道板和至少两对分布在所述车前坡道板底面的坡道起落支撑。

当岩爆防护车处于非工作状态时，行车系统的车前坡道及支腿均处于收缩状态。

当岩爆防护车处于工作状态时，首先，行车系统的支腿伸出车体并根据隧道需要防护的宽度和高度决定伸出位置，然后支撑在隧道底板上，撑起车身，减轻岩爆防护车的车轮受力，随后车前坡道板伸出车体并下放于隧道底板上，并根据车前坡道板下放高度相应下放对应高度的坡道起落支撑，支撑于隧道地板上，方便岩爆防护时车辆和人员的通行；待行车系统的收缩支腿和车前坡道支撑完毕后，防护系统中的顶部千斤顶和侧面千斤顶伸展开，同时将对应的防护层伸展至需要防护的围岩前，使行车系统和防护系统共同承担起岩爆防护车的岩爆防护任务。

进一步地，所述坡道起落支撑沿所述车体长度方向依次安装在所述车前坡道板底面，且该坡道起落支撑从内端至外端起落高度逐渐降低，所述车前坡道板根据需要从内端至外端使用长度依次展开。

进一步地，所述防护层包括柔性防护网和承载板，所述柔性防护网通过螺栓铆接于所述承载板外侧，所述顶部千斤顶和所述侧面千斤顶安装于所述承载板内侧。

当岩爆发生时，首先，柔性防护网利用其自身柔性和柔性防护网与钢板之间的间隔进行缓冲，随后，承载板对岩爆产生的冲击波进行刚性防护。

进一步地，所述防护层分为第一侧顶防护层、第二侧顶防护层、中顶防护层、第一侧壁防护层和第二侧壁防护层，所述第一侧顶防护层和所述第二侧顶防护层安装于所述中顶防护层外侧，且连接处位于中顶防护层中线外侧延长线，所述第一侧壁防护层与所述第二侧壁防护层对称安装在所述车体两侧。

进一步地，所述顶部千斤顶和所述侧面千斤顶均为两组，每组所述顶部千斤顶均包含三个千斤顶，且该三个千斤顶顶头分别与所述第一侧顶防护层、所述第二侧顶防护层和所述中顶防护层连接，每组所述侧面千斤顶包括至少两个千斤顶，且该千斤顶沿隧道竖直方向设置。

进一步地，所述钢架四个侧面及底面分别用两根斜撑对角相连，所述车体靠近隧道的相对侧面及底面分别安装有钢板，所述钢架底部伸出的斜撑对所述车体相对侧壁的钢板进行横向支撑。

进一步地，所述顶部千斤顶和侧面千斤顶均为液压千斤顶。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)、本发明建立高地应力区隧道岩爆防护车，提供一种被动防护方式，有效解决了在高地应力条件下不同类型、不同强度岩爆的防治难题，本发明使高应力隧道防护工程造价降低、施工工期缩短，最主要的是避免人员伤亡和其他设备损坏。

(2)、针对岩爆发生的不确定性，本装置能够全方位无死角的对岩爆进行防护，有效的减少了由于岩爆的偶然性、突发性带来的工程损失，相比于传统岩爆防治措施的成本大、施工风险大、防治效果一般的特点，本岩爆防护车具有可重复使用、防治效果较好的特点。

(3)、本发明机动性好，灵活性高，能够及时准确地对可能产生岩爆的地方进行防护，在岩爆防护的同时，留出了通行通道，几乎不对隧道内的车辆和人员来往造成影响，保障了隧道内施工的正常进行。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明中车前坡道板与坡道起落支撑使用示意图；

图3为本发明中车前坡道装置细节图；

图4为本发明中钢架与侧面千斤顶结构示意图；

图5为本发明防护车中顶部防护层展开流程图；

图6为本岩爆防护车中防护层细节图。

具体实施方式

下面就结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，但本发明的实施方式不限于此。

最优实施例：如图1所示，一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车，包括行车系统1和安装在该行车系统1上部的防护系统2。

如图1和图4所示，行车系统1包括车体3、车轮4和钢架5，所述钢架5安装在车体3底板上方，且该钢架5顶面是用钢板封闭的，四个侧面及底面分别用两根斜撑对角相连，车体3靠近隧道的侧面及底面分别安装有钢板，钢架5底部伸出的斜撑对车体3侧壁的钢板进行横向支撑，车轮4安装在车体3底板下方，在车体3底板的上表面安装车前坡道装置6，该车前坡道装置6与车体3底板之间对称安装收缩支腿13，该收缩支腿13可向外侧延伸后向地面伸展，起到支撑车体3的作用。

如图3所示，所述车前坡道装置6包括车前坡道板61和至少两对依次分布在车前坡道板61底面的坡道起落支撑62，所述车前坡道板61根据需要从内端至外端使用长度依次展开，所述坡道起落支撑62从内端至外端起落高度逐渐降低。

如图1和图4所示，所述防护系统2包括防护层7、顶部千斤顶81、侧面千斤顶82和支撑座9，所述支撑座9固定安装在钢架5的上表面，所述顶部千斤顶81顶头紧贴防护层7的顶部，该顶部千斤顶81的底部固定在支撑座9上，所述侧面千斤顶82顶头紧贴防护层7的侧帮，该侧面千斤顶82底部与钢架5靠近围岩的侧壁连接。

如图6所示，所述防护层7包括柔性防护网10和承载板11，柔性防护网10通过螺栓12铆接于承载板11外侧，顶部千斤顶81和侧面千斤顶82安装于承载板11内侧。

如图1所示，所述防护层7分为第一侧顶防护层71、第二侧顶防护层72、中顶防护层73、第一侧壁防护层74和第二侧壁防护层75，所述第一侧顶防护层71和第二侧顶防护层72安装于中顶防护层73外侧，且连接处位于中顶防护层73中线外侧延长线，所述第一侧壁防护层74与第二侧壁防护层75对称安装在车体3两侧。

如图1和图5所示，所述顶部千斤顶81和侧面千斤顶82均为两组，每组顶部千斤顶81均包含三个千斤顶，且该三个千斤顶顶头分别与第一侧顶防护层71、所述第二侧顶防护层72和中顶防护层73连接，每组所述侧面千斤顶82包括至少两个千斤顶，且该千斤顶沿隧道竖直方向设置。

需要特别说明的是，本发明中顶部千斤顶81和侧面千斤顶82均为液压千斤顶，承载板11为钢板。

以下为一辆具体岩爆防护车的规格：该岩爆防护车在非使用状态时设计总长度为9.39米(可根据需要调整)，车身总宽度为5.53米(可根据隧道宽度调整)，高度为7.68米(可根据隧道高度调整)；在使用状态(未升起)时设计总长度为13.36米(可调整)，车身总宽度为7.15米(可调整)，高度为9.59米(可调整)；在使用状态(已升起)时最大设计总长度为16.93米(可调整)，车身总宽度为7.15米(可调整)，高度为11.15米(可调整)；其中，任何状态下车架5的的通行宽度为5.00米(可调整)，通行高度为4.00米(可调整)。

如图2和图3所示，本岩爆防护车的车前坡道下放展开最大倾角为15°(可调整)，下放展开最大长度为7.55(可调整)米，每对坡道起落支撑62中两根支撑的相互间距为4.54米(可调整)。

如图6所示，本岩爆防护车的防护层7中防护网10和承载板11之间通过长度为10厘米螺栓12铆接，相邻每两个螺栓12之间的距离为50厘米，当防护网10和钢板11因岩爆冲击损坏时，可以拧开螺栓12对防护网10和钢板11进行拆卸和更换。

本发明具体工作方式，如图1、图2及图5所示：

1、岩爆防护车到达指定岩爆地点后，由车体3两侧展开收缩支腿13并旋转使收缩支腿13支撑朝下，根据岩爆防护高度调整收缩支腿13防护高度。

2、伸出车前坡道装置61，根据具体空间条件调整其长度和角度，并放下适当数量的坡道起落支撑62，方便人员和车辆的通行。

3、展开侧面液压千斤顶82，使第一侧壁防护层74和第二侧壁防护层75到达指定的岩爆防护位置。

4、先展开第一侧顶防护层71和第二侧顶防护层72所对应的顶部千斤顶81，并向两侧旋转一定角度，随后，升起中顶防护层73所对应的千斤顶81，使三个顶部千斤顶81将对应的防护层7到达指定的岩爆防护位置。

5、当岩爆发生时，首先利用防护网10自身柔性和防护网10与承载板11之间的间隔进行缓冲，随后，承载板11对岩爆产生的冲击波进行刚性防护。

Claims (8)

1.一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车，其特征在于：包括行车系统(1)和安装在该行车系统(1)上的防护系统(2)；

其中，所述防护系统(2)包括防护层(7)、顶部千斤顶(81)、侧面千斤顶(82)和支撑座(9)，所述支撑座(9)固定安装在所述行车系统(1)的顶面，所述顶部千斤顶(81)顶头紧贴所述防护层(7)的顶部，该顶部千斤顶(81)的底部固定在所述支撑座(9)上，所述侧面千斤顶(82)顶头紧贴所述防护层(7)的侧帮，该侧面千斤顶(82)底部与所述行车系统(1)靠近围岩的侧壁连接。

2.根据权利要求1所述一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车，其特征在于：所述行车系统(1)包括车体(3)、车轮(4)和顶面是封闭的钢架(5)，所述车轮(4)安装在所述车体(3)底板下方，所述钢架(5)安装在所述车体(3)底板上方，所述车体(3)底板的上表面安装车前坡道装置(6)，所述车前坡道装置(6)与所述车体(3)底板之间对称安装收缩支腿(13)，所述车前坡道装置(6)包括车前坡道板(61)和至少两对分布在所述车前坡道板(61)底面的坡道起落支撑(62)。

3.根据权利要求2所述一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车，其特征在于：所述坡道起落支撑(62)沿所述车体(3)长度方向依次安装在所述车前坡道板(61)底面，且该坡道起落支撑(62)从内端至外端起落高度逐渐降低，所述车前坡道板(61)根据需要从内端至外端使用长度依次展开。

4.根据权利要求1所述一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车，其特征在于：所述防护层(7)包括柔性防护网(10)和承载板(11)，所述柔性防护网(10)通过螺栓(12)铆接于所述承载板(11)外侧，所述顶部千斤顶(81)和所述侧面千斤顶(82)安装于所述承载板(11)内侧。

5.根据权利要求1或4所述一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车，其特征在于：所述防护层(7)分为第一侧顶防护层(71)、第二侧顶防护层(72)、中顶防护层(73)、第一侧壁防护层(74)和第二侧壁防护层(75)，所述第一侧顶防护层(71)和所述第二侧顶防护层(72)安装于所述中顶防护层(73)外侧，且连接处位于中顶防护层(73)中线外侧延长线，所述第一侧壁防护层(74)与所述第二侧壁防护层(75)对称安装在所述车体(3)两侧。

6.根据权利要求1或5所述一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车，其特征在于：所述顶部千斤顶(81)和所述侧面千斤顶(82)均为两组，每组所述顶部千斤顶(81)均包含三个千斤顶，且该三个千斤顶顶头分别与所述第一侧顶防护层(71)、所述第二侧顶防护层(72)和所述中顶防护层(73)连接，每组所述侧面千斤顶(82)包括至少两个千斤顶，且该千斤顶沿隧道竖直方向设置。

7.根据权利要求2所述一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车，其特征在于：所述钢架(5)四个侧面及底面分别用两根斜撑对角相连，所述车体(3)靠近隧道的相对侧面及底面分别安装有钢板，所述钢架(5)底部伸出的斜撑对所述车体(3)相对侧壁的钢板进行横向支撑。

8.根据权利要求1所述一种用于高地应力区的隧道岩爆防护车，其特征在于：所述顶部千斤顶(81)和所述侧面千斤顶(82)均为液压千斤顶。