CN107620596A - 一种岩石隧道掘进方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩石隧道掘进方法，（1）对待掘进隧道地段进行地质勘察，并形成地质勘察报告；（2）根据步骤（1）中所得到的地质勘察报告中的岩石隧道工程段进行隧道施工设计并形成隧道施工设计报告；（3）按照步骤（2）所得到的隧道施工设计报告，采用岩石隧道掘进装置对待施工岩体进行隧道挖掘；（4）对经步骤（3）挖掘好的隧道进行锚杆喷护支护施工；（5）对经过步骤（4）喷护支护的隧道进行后期施工处理。本发明不使用钻眼爆炸以确保施工安全，不仅可以减少施工过程中对山体或整个岩层（岩体）的结构性破坏，确保山体或岩层的稳定，而且还可以提高施工效率，加快施工进度。

Description

一种岩石隧道掘进方法

技术领域

本发明涉及隧道挖掘领域，特别涉及到一种岩石隧道掘进装置。

背景技术

传统的隧道掘进施工，多采用爆破法与盾构法。现有的盾构掘进机，仅适用于地质条件松散的卵石，泥石的隧道施工，对于岩石地质的隧道施工，盾构掘进机的施工进度慢，成本极其高昂，并且盾构机体积庞大，难于运输，不适应复杂地势。而现有的岩石隧道施工多采用矿山法，而矿山法多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称钻爆法。此种方法由于使用炸药爆破后除渣，爆破形成的隧道壁参差不齐，需要进行大量的人工修整，且爆破不可避免的对山体、岩体结构造成破坏，导致山体的稳定性差，并且在爆破过程中会出现雷管延迟爆炸造成人员伤亡的尸骨，并且山体结构差的情况下还容易发生塌方等危及施工人员及设备安全，使得隧道施工中所投入的保证安全的人力等物质成本不断升高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种不使用钻眼爆炸以确保施工安全的岩石隧道掘进方法，不仅可以减少施工过程中对山体或整个岩层（岩体）的结构性破坏，确保山体或岩层的稳定，而且还可以提高施工效率，加快施工进度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种岩石隧道掘进方法，包括如下步骤：

（1）对待掘进隧道地段进行地质勘察，并形成地质勘察报告；

（2）根据步骤（1）中所得到的地质勘察报告中的岩石隧道工程段进行隧道施工设计并形成隧道施工设计报告；

（3）按照步骤（2）所得到的隧道施工设计报告，采用岩石隧道掘进装置对待施工岩体进行隧道挖掘；

（4）对经步骤（3）挖掘好的隧道进行锚杆喷护支护施工；

（5）对经过步骤（4）喷护支护的隧道进行后期施工处理。

上述岩石隧道施工方法，步骤（3）中所用岩石隧道掘进装置为用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置，所述用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置包括龙门架、升降部和掘进部；

所述龙门架包括顶部安装架机构、底部安装架机构、中部支撑机构、行走机构和导轨组，所述顶部安装架机构包括第一顶部支撑构件、第二顶部支撑构件、第三顶部支撑构件和第四顶部支撑构件，所述第一顶部支撑构件、所述第二顶部支撑构件、所述第三顶部支撑构件和所述第四顶部支撑构件依次首尾连接；所述底部安装架机构包括第一底部支撑构件、第二底部支撑构件、第三底部支撑构件和第四底部支撑构件，所述第一底部支撑构件、所述第二底部支撑构件、所述第三底部支撑构件和所述第四底部支撑构件依次首尾连接；所述中部支撑机构包括大于或等于四个竖向支撑构件，所述竖向支撑构件的上端与所述顶部安装架机构连接，所述竖向支撑构件的下端与所述底部安装架机构连接，所述底部安装架机构设在所述行走机构的上方且与所述行走机构连接；所述导轨组包括横向导轨和纵向导轨，所述横向导轨的导向槽和所述纵向导轨的导向槽交叉且导通，所述横向导轨和所述纵向导轨分别设置在所述底部安装架机构上方且与所述底部安装架机构可拆卸连接；

所述升降部包括移动式升降平台；

所述掘进部包括掘进驱动机构、掘进安装架机构和掘进机构，所述掘进机构包括金刚石串珠绳锯、岩石切割用圆盘锯、绳锯安装支架、绳锯工字主动轮和大于或等于两个绳锯定位轮构件，所述绳锯定位轮构件包括安装轴、左支撑轴承、右支撑轴承、连接件、左半工字轮和右半工字轮，所述左半工字轮套在所述左支撑轴承外圈上且与所述左支撑轴承外圈固定连接，所述左支撑轴承内圈套在所述安装轴的左端上且与所述安装轴的左端固定连接，所述安装轴的右端上套有所述右支撑轴承且所述安装轴的右端与所述右支撑轴承内圈固定连接，所述右支撑轴承外圈上套有所述右半工字轮且所述右支撑轴承外圈与所述右半工字轮固定连接，所述连接件的第一端与位于所述左半工字轮和所述右半工字轮之间的所述安转轴固定连接，所述连接件分别于所述左半工字轮和所述右半工字轮间隙装配，所述左半工字轮和所述右半工字轮组合成外圈设有限位槽的绳锯定位工字轮；所述掘进驱动机构和所述绳锯安装架分别安装在所述掘进安装架机构上；所述绳锯定位工字轮通过所述连接件与所述绳锯安装支架固定连接，所述绳锯工字主动轮安装在所述绳锯安装支架上，所述绳锯工字主动轮和所述绳锯定位工字轮通过所述金刚石串珠绳锯驱动连接，与所述绳锯定位工字轮接触的所述金刚石串珠绳锯设置在所述绳锯定位工字轮的限位槽内，与所述绳锯主动工字轮接触的所述金刚石串珠绳锯设置在所述绳锯主动工字轮的限位槽内；所述掘进驱动机构与所述绳锯主动工字轮驱动连接；所述左半工字轮左侧面上设有一个所述岩石切割用圆盘锯且与所述岩石切割用圆盘锯的右侧面固定连接；所述右半工字轮右侧面上设有一个所述岩石切割用圆盘锯且与所述岩石切割用圆盘锯的左侧面固定连接；

所述掘进安装架机构安装在所述移动式升降平台的载物台上，所述移动式升降平台的脚轮设在所述横向导轨的导向槽或所述纵向导轨的导向槽内，且所述移动式升降平台可以在安装在所述龙门架上的升降部驱动机构的驱动下沿着所述横向导轨的导向槽或所述纵向导轨的导向槽自由移动。

上述岩石隧道掘进方法，所述掘进驱动机构为力矩电机；所述行走机构为带有刹掣的重型脚轮。

上述岩石隧道掘进方法，所述绳锯安装支架包括定位工字轮支撑杆和绳锯安装板；所述连接件的第二端与所述定位工字轮支撑杆的第一端固定连接，所述定位工字轮支撑杆的第二端与所述绳锯安装板铰接且所述定位工字轮支撑杆可通过支撑杆定位销与所述绳锯安装板固定连接。

上述岩石隧道掘进方法，所述掘进机构还包括绳锯松紧调整结构，所述绳锯松紧调整结构包括松紧调整用工字轮和调整用工字轮支撑杆，所述松紧调整用工字轮设在所述绳锯定位工字轮和所述绳锯工字主动工字轮之间，所述松紧调整用工字轮与所述调整用工字轮支撑杆的一端通过调整用工字轮轮轴固定连接且所述松紧调整用工字轮能以所述调整用工字轮轮轴为轴自由转动，所述调整用工字轮支撑杆的另一端与所述绳锯安装板铰接且所述调整用工字轮支撑杆可通过定位销钉与所述绳锯安装板固定连接；当所述绳锯定位工字轮为两个时，两个所述绳锯定位工字轮与所述绳锯工字主动工字轮成等腰三角形结构装配，所述等腰三角形的顶角所在的顶点位于所述绳锯工字主动工字轮的转轴上；所述松紧调整用工字轮与所述绳锯定位工字轮和所述绳锯工字主动工字轮分设在所述金刚石串珠绳锯相对的两侧。

上述岩石隧道掘进方法，所述松紧调整用工字轮中心轴与所述绳锯定位工字轮中心轴之间的距离大于所述松紧调整用工字轮中心轴与所述绳锯工字主动工字轮中心轴之间的距离。

上述岩石隧道掘进方法，所述用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置还包括冷却机构，所述冷却机构与所述掘进安装架机构连接，所述冷却机构的冷却液流出端设在所述连接件的第一端上。

上述岩石隧道掘进方法，所述岩石切割用圆盘锯为有齿圆盘锯，所述有齿圆盘锯的两个相邻的锯齿之间设有携渣槽，所述携渣槽包括半球形槽、第一喇叭状槽和第二喇叭状槽，所述第一喇叭状槽的开口方向朝向所述有齿圆盘锯的轴心，所述第二喇叭状槽的开口方向远离所述有齿圆盘锯的轴心；所述半球形槽的开口端与所述第一喇叭状槽的开口端导通连接，所述第一喇叭状槽的缩口端与所述第二喇叭状槽的缩口端导通连接。

上述岩石隧道掘进方法，步骤（3）具体包括如下步骤：

（a）根据步骤（2）中隧道施工设计报告以及施工现场石块运输能力对待施工岩体的断面进行切割区域划分并设定切割出的石块大小；

（b）根据步骤（a）所得出切割区域划分以及切割出的石块大小利用所述用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置对待施工岩体进行切割，并将切割出来的石块运到石材处理场地进行处理。

上述岩石隧道掘进方法，在步骤（b）中，对待施工岩体进行切割时，从待施工岩体断面的下方开始切割，然后由下至上依次完成整个待施工岩体断面的切割。

本发明的有益效果如下：

1.采用本发明进行岩石隧道掘进，由于不采用钻眼爆破的方式进行岩石隧道掘进，可以消除爆破过程中产生的震动波对山体结构产生的破坏，有利于保证山体的稳定性，避免山体出现塌方或滑坡等事故，从而保证了施工安全。

2.采用本发明中的用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置对岩石隧道掘进方向上的岩石进行整体切块，从而可以获得成块的石材并将石材用于雕刻等产品的加工，提高岩石的利用率，创造额外的经济价值。

3.由于岩石切割用圆盘锯在岩石上切出预孔，便于绳锯定位工字轮带着金刚石串珠绳锯进入预孔内，从而使两个绳锯定位工字轮之间的金刚石串珠绳锯能够压在岩石的表面并在掘进驱动机构驱动下对岩石进行切割，从而免去先打炮眼再爆破的麻烦，同时提高了施工安全。

4.本发明采用岩石整体切割便于后期对隧道内壁的修整，减少隧道后期施工的工作量，有利于加快隧道掘进施工的进度。

5.本发明采用岩石整体切割，减少了隧道掘进过程中碎石的产生量，也就减少了碎石的清理工作，有利于提高隧道掘进速度。

6.在对岩石隧道进行锚杆喷护支护时，可以利用龙门架进行施工，减少了施工人员搭建其他辅助结构的工作量，便于施工人员在隧道挖掘的过程中同时对隧道顶壁和侧壁进行修整，加快隧道整体施工的速度，而且龙门架可以使锚杆喷护支护和岩石切割同步进行，不必像矿山法那样需要考虑爆破的影响，需要远离掘进段施工。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1 为本发明中用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置的结构示意图；

图2为本发明中用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置的龙门架的结构示意图；

图3为本发明中用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置的掘进部和升降部装配结构示意图；

图4为本发明中用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置的绳锯定位轮构件的结构示意图；

图5为本发明中用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置的岩石切割用圆盘锯的结构示意图。

图中，100-龙门架，101-第一顶部支撑构件，102-第二顶部支撑构件，103-第三顶部支撑构件，104-第四顶部支撑构件，105-竖向支撑构件，106-第一底部支撑构件，107-第二底部支撑构件，108-第三底部支撑构件，109-第四底部支撑构件，110-横向导轨，111-纵向导轨，112-带有刹掣的重型脚轮；200-升降部，201-脚轮；300-掘进部，301-掘进安装架机构，302-掘进驱动机构，303-绳锯主动工字轮，304-绳锯定位轮构件，305-金刚石串珠绳锯；306-定位工字轮支撑杆，307-松紧调整用工字轮，308-绳锯安装板，309-支撑杆定位销，310-调整用工字轮支撑杆，311-岩石切割用圆盘锯，312-连接件，313-左半工字轮；314-右半工字轮，315-左支撑轴承，316-右支撑轴承，317-安装轴，318-限位槽，319-锯齿，320-半球形槽，321-第一喇叭状槽，322-第二喇叭状槽。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明中用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置，包括龙门架100、升降部200和掘进部300。

其中，如图2所示，所述龙门架100包括顶部安装架机构、底部安装架机构、中部支撑机构、行走机构和导轨组，所述顶部安装架机构包括第一顶部支撑构件101、第二顶部支撑构件102、第三顶部支撑构件103和第四顶部支撑构件104，所述第一顶部支撑构件101、所述第二顶部支撑构件102、所述第三顶部支撑构件103和所述第四顶部支撑构件104依次首尾连接；所述底部安装架机构包括第一底部支撑构件106、第二底部支撑构件107、第三底部支撑构件108和第四底部支撑构件109，所述第一底部支撑构件106、所述第二底部支撑构件107、所述第三底部支撑构件108和所述第四底部支撑构件109依次首尾连接；所述中部支撑机构包括大于或等于四个竖向支撑构件105，所述竖向支撑构件105的上端与所述顶部安装架机构连接，所述竖向支撑构件105的下端与所述底部安装架机构连接，所述底部安装架机构设在所述行走机构的上方且与所述行走机构连接；所述导轨组包括横向导轨110和纵向导轨111，所述横向导轨110的导向槽和所述纵向导轨111的导向槽交叉且导通，所述横向导轨110和所述纵向导轨111分别设置在所述底部安装架机构上方且与所述底部安装架机构可拆卸连接；所述升降部200包括移动式升降平台； 如图3和图4所示，所述掘进部300包括掘进驱动机构302、掘进安装架机构301和掘进机构，所述掘进机构包括金刚石串珠绳锯305、岩石切割用圆盘锯311、绳锯安装支架、绳锯工字主动轮和大于或等于两个绳锯定位轮构件304，所述绳锯定位轮构件304包括安装轴317、左支撑轴承315、右支撑轴承316、连接件312、左半工字轮313和右半工字轮314，所述左半工字轮313套在所述左支撑轴承315外圈上且与所述左支撑轴承315外圈固定连接，所述左支撑轴承315内圈套在所述安装轴317的左端上且与所述安装轴317的左端固定连接，所述安装轴317的右端上套有所述右支撑轴承316且所述安装轴317的右端与所述右支撑轴承316内圈固定连接，所述右支撑轴承316外圈上套有所述右半工字轮314且所述右支撑轴承316外圈与所述右半工字轮314固定连接，所述连接件312的第一端与位于所述左半工字轮313和所述右半工字轮314之间的所述安转轴固定连接，所述连接件312分别于所述左半工字轮313和所述右半工字轮314间隙装配，所述左半工字轮313和所述右半工字轮314组合成外圈设有限位槽318的绳锯定位工字轮；所述掘进驱动机构302和所述绳锯安装架分别安装在所述掘进安装架机构301上；所述绳锯定位工字轮通过所述连接件312与所述绳锯安装支架固定连接，所述绳锯工字主动轮安装在所述绳锯安装支架上，所述绳锯工字主动轮和所述绳锯定位工字轮通过所述金刚石串珠绳锯305驱动连接，与所述绳锯定位工字轮接触的所述金刚石串珠绳锯305设置在所述绳锯定位工字轮的限位槽318内，与所述绳锯主动工字轮303接触的所述金刚石串珠绳锯305设置在所述绳锯主动工字轮303的限位槽318内；所述掘进驱动机构302与所述绳锯主动工字轮303驱动连接；所述左半工字轮313左侧面上设有一个所述岩石切割用圆盘锯311且与所述岩石切割用圆盘锯311的右侧面固定连接；所述右半工字轮314右侧面上设有一个所述岩石切割用圆盘锯311且与所述岩石切割用圆盘锯311的左侧面固定连接；所述掘进安装架机构301安装在所述移动式升降平台的载物台上，所述移动式升降平台的脚轮201设在所述横向导轨110的导向槽或所述纵向导轨111的导向槽内，且所述移动式升降平台可以在安装在所述龙门架100上的升降部200驱动机构的驱动下沿着所述横向导轨110的导向槽或所述纵向导轨111的导向槽自由移动。其中，所述掘进驱动机构302为力矩电机，所述行走机构为带有刹掣的重型脚轮112。

而为了降低本发明的装置的制造成本，同时便于维修，本实施例中，如图3所示，所述绳锯安装支架包括定位工字轮支撑杆306和绳锯安装板308；所述连接件312的第二端与所述定位工字轮支撑杆306的第一端固定连接，所述定位工字轮支撑杆306的第二端与所述绳锯安装板308铰接且所述定位工字轮支撑杆306可通过支撑杆定位销309与所述绳锯安装板308固定连接，这样就可以根据要切割的岩石宽度或高度通过调整两个所述定位工字轮支撑杆306之间张开角度α的大小来调整两个所述绳锯定位工字轮之间的距离，以便调整位于两个所述绳锯定位工字轮之间且远离所述绳锯主动工字轮303的所述金刚石串珠绳锯305的长度。同时为了避免，在调整位于两个所述绳锯定位工字轮之间且远离所述绳锯主动工字轮303的所述金刚石串珠绳锯305的长度之后，所述金刚石串珠绳锯305的张紧力度不够或过大导致所述金刚石串珠绳锯305出现打滑，本实施例中，所述掘进机构还包括绳锯松紧调整结构，所述绳锯松紧调整结构包括松紧调整用工字轮307和调整用工字轮支撑杆310，所述松紧调整用工字轮307设在所述绳锯定位工字轮和所述绳锯工字主动工字轮之间，所述松紧调整用工字轮307与所述调整用工字轮支撑杆310的一端通过调整用工字轮轮轴固定连接且所述松紧调整用工字轮307能以所述调整用工字轮轮轴为轴自由转动，所述调整用工字轮支撑杆310的另一端与所述绳锯安装板308铰接且所述调整用工字轮支撑杆310可通过定位销钉与所述绳锯安装板308固定连接。通过调整所述调整轮支撑杆与所述绳锯定位工字轮轴心和所述绳锯主动工字轮303轴心之间的连线的夹角β的大小，可以调整所述金刚石串珠绳锯305的张紧力度，从而避免所述金刚石串珠绳锯305张紧力度过大或过小导致所述金刚石串珠绳锯305出现打滑。而且为了避免所述金刚石串珠绳锯305单向受力，从而避免所述金刚石串珠绳锯305远离所述绳锯定位工字轮一侧的材料结构受到破坏，本实施例中，将所述松紧调整轮与所述绳锯定位工字轮和所述绳锯主动工字轮303分设在所述金刚石串珠绳锯305相对的两侧。

而为了保持本发明在切割岩石过程中所述金刚石串珠绳锯305的稳定性，避免所述金刚石串珠绳锯305所受的张力忽大忽小导致所述金刚石串珠绳锯305的使用寿命缩短，本实施例中，两个所述绳锯定位工字轮与所述绳锯主动工字轮303成等腰三角形结构装配，所述等腰三角形的顶角所在的顶点位于所述绳锯主动工字轮303的转轴上，其中，优选两个所述绳锯定位工字轮与所述绳锯主动工字轮303成等边三角形结构装配。

而为了便于在开动本发明的过程中对所述松紧调整轮进行位置调整，避免切割岩石时产生的石屑溅到人身上造成人员受伤，本实施例中，所述松紧调整轮中心轴与所述绳锯定位工字轮中心轴之间的距离大于所述松紧调整轮中心轴与所述绳锯主动工字轮303中心轴之间的距离，这样就可以增加人与岩石之间的距离，增加石屑飞行的距离，从而使石屑速度降低，减少了石屑给人带来伤害的概率，提高施工的安全性。

为了保证隧道掘进施工的连续性，避免所述岩石切割用圆盘锯311以及所述金刚石串珠绳锯305因受热发生结构性损坏或者发生磨损加速，本发明还包括冷却机构，所述冷却机构与所述掘进安装架机构301连接，所述冷却机构的冷却液流出端设在所述连接件312的第一端上，冷却液从所述冷却机构的冷却液流出端喷射到所述金刚石串珠绳锯305上并由所述金刚石串珠绳锯305携带至所述岩石切割用圆盘锯311所掘出的凹槽内，从而对所述岩石切割用圆盘锯311进行降温。本实施例中，所述冷却机构包括水泵、进水管和出水管，所述进水管的进水端与隧道施工供水管路的出水端流体导通连接，所述进水管的出水端与所述水泵的进水端流体导通连接，所述水泵的出水端与所述出水管的进水端流体导通连接，所述出水管的出水端设置在所述连接件312的第一端上。

为了便于所述岩石切割用圆盘锯311能将所述岩石切割用圆盘锯311切割岩石时产生的粉末和石屑携带出来，进而方便加快整个隧道掘进的进度，本实施例中，所述岩石切割用圆盘锯311为有齿圆盘锯，如图5所示，所述有齿圆盘锯的两个相邻的锯齿319之间设有携渣槽，所述携渣槽包括半球形槽320、第一喇叭状槽321和第二喇叭状槽322，所述第一喇叭状槽321的开口方向朝向所述有齿圆盘锯的轴心，所述第二喇叭状槽322的开口方向远离所述有齿圆盘锯的轴心；所述半球形槽320的开口端与所述第一喇叭状槽321的开口端导通连接，所述第一喇叭状槽321的缩口端与所述第二喇叭状槽322的缩口端导通连接。

采用本发明进行岩石隧道掘进时，具体步骤如下：

（1）对待掘进隧道地段进行地质勘察，并形成地质勘察报告：

本步骤中，需要对待掘进隧道地段的地形、地质构造、岩性、断层、风化破碎带等地质地貌条件进行勘察，并确定待掘进隧道地段中岩体的体积以及岩石种类，以便为进行岩石切割时选择合适的所述岩石切割用圆盘锯。

（2）根据步骤（1）中所得到的地质勘察报告中的岩石隧道工程段进行隧道施工设计并形成隧道施工设计报告：

根据步骤（1）中所得到的地质勘察报告中有关岩体体积及岩石种类的报告，对隧道的走向以及隧道结构进行设计，以确保施工安全以及隧道的使用寿命，避免隧道施工后带来的地质灾害。

（3）按照步骤（2）所得到的隧道施工设计报告，采用岩石隧道掘进装置对待施工岩体进行隧道挖掘，具体包括如下步骤：

a）根据步骤（2）中隧道施工设计报告以及施工现场石块运输能力对待施工岩体的断面进行切割区域划分并设定切割出的石块大小；

（b）根据步骤（a）所得出切割区域划分以及切割出的石块大小利用所述用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置对待施工岩体进行切割，并将切割出来的石块运到石材处理场地进行处理；

在步骤（b）中，首先在待施工位置前的空地上搭建所述龙门架100，并将所述掘进部300和所述升降部200按照图1安装在所述龙门架100上，然后通过人工或其他驱动装置（例如步进电机、丝杠与传动机构构成的驱动装置）驱使所述升降部200靠近带切割岩石体，从而使所述掘进部300被移动至待切割岩石前面，根据单次切割石块的高度或宽度调整两个所述定位工字轮支撑杆306之间的夹角α的大小，以使位于两个所述绳锯定位工字轮之间且远离所述绳锯主动工字轮303的所述金刚石串珠绳锯305的长度与单次切割石块的高度或宽度相等，然后通过刹掣使得所述带有刹掣的重型脚轮201处于锁定状态，从而使所述龙门架100不会轻易发生移动。然后启动所述力矩电机，同时接通所述进水管与隧道掘进施工供水管路，开启所述水泵，此时，所述绳锯主动工字轮303在所述力矩电机的驱动下通过所述金刚石串珠绳锯305驱动所述绳锯定位工字轮转动，而所述绳锯定位工字轮则带动所述岩石切割用圆盘锯311对岩石进行切割，并切割出凹槽能够使所述绳锯定位工字轮进入岩石内，从而使位于两个所述绳锯定位工字轮之间且远离所述绳锯主动工字轮303的所述金刚石串珠绳锯305与待切割岩石接触，并且在所述力矩电机驱动下的所述绳锯主动工字轮303的带动下所述金刚石串珠绳锯305上的金刚石串珠对岩石进行切割，并且然后通过人工或其他驱动装置驱动（例如步进电机、丝杠与传动机构构成的驱动装置）所述升降部200靠近带切割岩石体，进而使所述掘进部300的所述绳锯主动工字轮303向岩石内部切割，同时使在所述力矩电机驱动下的所述绳锯主动工字轮303的带动下所述金刚石串珠绳锯305上的金刚石串珠对岩石进行切割，从而实现了通过对岩石分割实现了隧道的掘进，避免了雷管爆破带了的危险，同时消除了雷管爆破对山体结构的破坏。

且在步骤（b）中，对待施工岩体进行切割时，从待施工岩体断面的下方开始切割，然后由下至上依次完成整个待施工岩体断面的切割。这样可以保证在将岩石分块切割时从岩体上被切割下来的岩石块不会砸到设备，提高了施工安全。

（4）对经步骤（3）挖掘好的隧道进行锚杆喷护支护施工；

（5）对经过步骤（4）喷护支护的隧道进行后期施工处理。

本发明中，将岩石分块切割，不仅可以减少爆破过程中对山体或岩体的结构性损坏，提高隧道构造的结构稳定性，减少隧道建成后的地质灾害发生的概率，而且切割出来的石块可以用于建筑等领域，如石雕、石刻（纪念碑等），也可进一步粉碎做混凝土集料用。由于不采用钻眼爆破进行岩石隧道掘进施工，消除了炸药爆炸给施工人员带来的人身危害，同时降低了施工环境中的粉尘污染，提高了施工人员的施工环境的质量，降低了粉尘污染带来的职业病。加之隧道掘进和隧道后期施工（如锚杆喷护支护以及隧道壁的修整）可以在与矿山法中的隧道掘进段相比较短的隧道掘进段里施工，有利于提高施工效率和施工速度，从而缩短施工工期。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种岩石隧道掘进方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）对待掘进隧道地段进行地质勘察，并形成地质勘察报告；

（2）根据步骤（1）中所得到的地质勘察报告中的岩石隧道工程段进行隧道施工设计并形成隧道施工设计报告；

（3）按照步骤（2）所得到的隧道施工设计报告，采用岩石隧道掘进装置对待施工岩体进行隧道挖掘；

（4）对经步骤（3）挖掘好的隧道进行锚杆喷护支护施工；

（5）对经过步骤（4）喷护支护的隧道进行后期施工处理。

2.根据权利要求1所述的岩石隧道掘进方法，其特征在于，步骤（3）中所用岩石隧道掘进装置为用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置，所述用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置包括龙门架（100）、升降部（200）和掘进部（300）；

所述龙门架（100）包括顶部安装架机构、底部安装架机构、中部支撑机构、行走机构和导轨组，所述顶部安装架机构包括第一顶部支撑构件（101）、第二顶部支撑构件（102）、第三顶部支撑构件（103）和第四顶部支撑构件（104），所述第一顶部支撑构件（101）、所述第二顶部支撑构件（102）、所述第三顶部支撑构件（103）和所述第四顶部支撑构件（104）依次首尾连接；所述底部安装架机构包括第一底部支撑构件（106）、第二底部支撑构件（107）、第三底部支撑构件（108）和第四底部支撑构件（109），所述第一底部支撑构件（106）、所述第二底部支撑构件（107）、所述第三底部支撑构件（108）和所述第四底部支撑构件（109）依次首尾连接；所述中部支撑机构包括大于或等于四个竖向支撑构件（105），所述竖向支撑构件（105）的上端与所述顶部安装架机构连接，所述竖向支撑构件（105）的下端与所述底部安装架机构连接，所述底部安装架机构设在所述行走机构的上方且与所述行走机构连接；所述导轨组包括横向导轨（110）和纵向导轨（111），所述横向导轨（110）的导向槽和所述纵向导轨（111）的导向槽交叉且导通，所述横向导轨（110）和所述纵向导轨（111）分别设置在所述底部安装架机构上方且与所述底部安装架机构可拆卸连接；

所述升降部（200）包括移动式升降平台；

所述掘进部（300）包括掘进驱动机构（302）、掘进安装架机构（301）和掘进机构，所述掘进机构包括金刚石串珠绳锯（305）、岩石切割用圆盘锯（311）、绳锯安装支架、绳锯工字主动轮和大于或等于两个绳锯定位轮构件（304），所述绳锯定位轮构件（304）包括安装轴（317）、左支撑轴承（315）、右支撑轴承（316）、连接件（312）、左半工字轮（313）和右半工字轮（313），所述左半工字轮（313）套在所述左支撑轴承（315）外圈上且与所述左支撑轴承（315）外圈固定连接，所述左支撑轴承（315）内圈套在所述安装轴（317）的左端上且与所述安装轴（317）的左端固定连接，所述安装轴（317）的右端上套有所述右支撑轴承（316）且所述安装轴（317）的右端与所述右支撑轴承（316）内圈固定连接，所述右支撑轴承（316）外圈上套有所述右半工字轮（313）且所述右支撑轴承（316）外圈与所述右半工字轮（313）固定连接，所述连接件（312）的第一端与位于所述左半工字轮（313）和所述右半工字轮（313）之间的所述安转轴固定连接，所述连接件（312）分别于所述左半工字轮（313）和所述右半工字轮（313）间隙装配，所述左半工字轮（313）和所述右半工字轮（313）组合成外圈设有限位槽（318）的绳锯定位工字轮；所述掘进驱动机构（302）和所述绳锯安装架分别安装在所述掘进安装架机构（301）上；所述绳锯定位工字轮通过所述连接件（312）与所述绳锯安装支架固定连接，所述绳锯工字主动轮安装在所述绳锯安装支架上，所述绳锯工字主动轮和所述绳锯定位工字轮通过所述金刚石串珠绳锯（305）驱动连接，与所述绳锯定位工字轮接触的所述金刚石串珠绳锯（305）设置在所述绳锯定位工字轮的限位槽（318）内，与所述绳锯主动工字轮（303）接触的所述金刚石串珠绳锯（305）设置在所述绳锯主动工字轮（303）的限位槽（318）内；所述掘进驱动机构（302）与所述绳锯主动工字轮（303）驱动连接；所述左半工字轮（313）左侧面上设有一个所述岩石切割用圆盘锯（311）且与所述岩石切割用圆盘锯（311）的右侧面固定连接；所述右半工字轮（313）右侧面上设有一个所述岩石切割用圆盘锯（311）且与所述岩石切割用圆盘锯（311）的左侧面固定连接；

所述掘进安装架机构（301）安装在所述移动式升降平台的载物台上，所述移动式升降平台的脚轮（201）设在所述横向导轨（110）的导向槽或所述纵向导轨（111）的导向槽内，且所述移动式升降平台可以在安装在所述龙门架（100）上的升降部（200）驱动机构的驱动下沿着所述横向导轨（110）的导向槽或所述纵向导轨（111）的导向槽自由移动。

3.根据权利要求2所述的岩石隧道掘进方法，其特征在于，所述掘进驱动机构（302）为力矩电机；所述行走机构为带有刹掣的重型脚轮（112）。

4.根据权利要求3所述的岩石隧道掘进方法，其特征在于，所述绳锯安装支架包括定位工字轮支撑杆（306）和绳锯安装板（308）；所述连接件（312）的第二端与所述定位工字轮支撑杆（306）的第一端固定连接，所述定位工字轮支撑杆（306）的第二端与所述绳锯安装板（308）铰接且所述定位工字轮支撑杆（306）可通过支撑杆定位销（309）与所述绳锯安装板（308）固定连接。

5.根据权利要求4所述的用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置，其特征在于，所述掘进机构还包括绳锯松紧调整结构，所述绳锯松紧调整结构包括松紧调整用工字轮（307）和调整用工字轮支撑杆（310），所述松紧调整用工字轮（307）设在所述绳锯定位工字轮和所述绳锯工字主动工字轮之间，所述松紧调整用工字轮（307）与所述调整用工字轮支撑杆（310）的一端通过调整用工字轮轮轴固定连接且所述松紧调整用工字轮（307）能以所述调整用工字轮轮轴为轴自由转动，所述调整用工字轮支撑杆（310）的另一端与所述绳锯安装板（308）铰接且所述调整用工字轮支撑杆（310）可通过定位销钉与所述绳锯安装板（308）固定连接；当所述绳锯定位工字轮为两个时，两个所述绳锯定位工字轮与所述绳锯工字主动工字轮成等腰三角形结构装配，所述等腰三角形的顶角所在的顶点位于所述绳锯工字主动工字轮的转轴上；所述松紧调整用工字轮（307）与所述绳锯定位工字轮和所述绳锯工字主动工字轮分设在所述金刚石串珠绳锯（305）相对的两侧。

6.根据权利要求5所述的岩石隧道掘进方法，其特征在于，所述松紧调整用工字轮（307）中心轴与所述绳锯定位工字轮中心轴之间的距离大于所述松紧调整用工字轮（307）中心轴与所述绳锯工字主动工字轮中心轴之间的距离。

7.根据权利要求6所述的岩石隧道掘进方法，其特征在于，所述用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置还包括冷却机构，所述冷却机构与所述掘进安装架机构（301）连接，所述冷却机构的冷却液流出端设在所述连接件（312）的第一端上。

8.根据权利要求7所述的岩石隧道掘进方法，其特征在于，所述岩石切割用圆盘锯（311）为有齿圆盘锯，所述有齿圆盘锯的两个相邻的锯齿（319）之间设有携渣槽，所述携渣槽包括半球形槽（320）、第一喇叭状槽（321）和第二喇叭状槽（322），所述第一喇叭状槽（321）的开口方向朝向所述有齿圆盘锯的轴心，所述第二喇叭状槽（322）的开口方向远离所述有齿圆盘锯的轴心；所述半球形槽（320）的开口端与所述第一喇叭状槽（321）的开口端导通连接，所述第一喇叭状槽（321）的缩口端与所述第二喇叭状槽（322）的缩口端导通连接。

9.根据权利要求2-8任一所述的岩石隧道掘进方法，其特征在于，步骤（3）具体包括如下步骤：

（a）根据步骤（2）中隧道施工设计报告以及施工现场石块运输能力对待施工岩体的断面进行切割区域划分并设定切割出的石块大小；

（b）根据步骤（a）所得出切割区域划分以及切割出的石块大小利用所述用于岩石隧道掘进的龙门隧道掘进装置对待施工岩体进行切割，并将切割出来的石块运到石材处理场地进行处理。

10.根据权利要求9所述的岩石隧道掘进方法，其特征在于，在步骤（b）中，对待施工岩体进行切割时，从待施工岩体断面的下方开始切割，然后由下至上依次完成整个待施工岩体断面的切割。