CN109519120B - 一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置及其安装、使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置及其安装、使用方法，碎裂装置包括碎裂钻进装置、液压供能装置和行走系统，碎裂钻进装置，包括垂直钻进头、扩张器、定位油缸、碎裂振动器、垂直调节油缸、碎裂器油泵；液压供能装置，包括碎裂器定位伸缩臂、碎裂器伸缩臂支撑架、碎裂器供油系统、供油管；行走系统，包括发电机组、操作室、行走履带、行走系统支撑架、电源线及控制线，本发明拟以自动化的大型机械设备替代传统施工工艺实现降低安全风险，提高生产效率的目的。目前碎裂岩层石方开挖施工环节的技术对比分析和缺点的分析我们发现采用传统的钻爆开挖工艺存在必须使用大量的火工材料，安全保障系数低等问题。

Description

一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置及其安装、使用方法

技术领域

本发明涉及公路工程施工技术领域，尤其涉及一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置及其使用方法。

背景技术

随着国内国际社会对安全问题的关注程度越来越高，石方爆破领域一直是较大的危险源。如何降低因石方开挖引起的安全风险是目前施工领域关注的一个重点。目前的碎裂岩层石方开挖生产的发展趋势大致如下：①由于公路工程的施工领域大型机械化的发展，对于碎裂岩层石方开挖的机械作业方式应用越来越广泛，这使得碎裂岩层石方开挖的大型机械化生产成为一种趋势；②目前的公路工程建设的工期越来越短，使用机械化和自动化生产在公路工程建设领域应用越来越广泛；③在公路工程、市政公路建设等领域安全标准的提高，在施工过程中如何高效安全施工是目前的发展方向。目前碎裂岩层石方开挖施工环节的技术对比分析和缺点的分析我们发现采用传统的钻爆开挖工艺存在必须使用大量的火工材料，安全保障系数低等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中上述技术问题，本发明拟以自动化的大型机械设备替代传统施工工艺实现降低安全风险，提高生产效率的目的。

提供一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置及其使用方法,所述碎裂装置由三大主要部分组成：第一部分，为碎裂钻进装置，包括垂直钻进头、扩张器、定位油缸、碎裂振动器、垂直调节油缸、碎裂器油泵；

第二部分，为液压供能装置，包括碎裂器定位伸缩臂、碎裂器伸缩臂支撑架、碎裂器供油系统、供油管；

第三部分，为行走系统，包括发电机组、操作室、行走履带、行走系统支撑架、电源线及控制线。

所述行走系统支撑架安装在行走履带上；所述发电机组、操作室、碎裂器伸缩臂支撑架安装在行走系统支撑架上；所述碎裂器定位伸缩臂固定在碎裂器伸缩臂支撑架上；所述碎裂器油泵固定在碎裂器定位伸缩臂的前端；所述碎裂器油泵下方安装垂直调节油缸及碎裂振动器；所述碎裂振动器下方安装定位油缸及垂直钻进头；所述垂直钻进头中安装有扩张器；所述供油管从碎裂器供油系统连接至碎裂器油泵；所述发电机组、操作室、碎裂器供油系统、碎裂振动器通过电源线及控制线连接。

优选的：所述直钻进头采用合金钢制成；以此保证钻头工作的可靠性。

优选的：所述行走履带单边宽度不小于40cm；确保碎裂装置施工时有足够的抓地力。

优选的：所述行走履带单边宽度为60cm；该设置可以确保碎裂装置施工时有足够的抓地力，同时不会大幅增加整体设备的重量，可以有效控制施工成本。

优选的：所述碎裂振动器振动频率为1～60赫兹，该条件下均可满足碎裂岩层石方开挖时碎裂需要。

该碎裂装置的使用方法是履带式行走系统承载设备行走至预定位置并就位；就位后支撑系统将设备稳定在石方的上方；碎裂器通过液压系统伸缩后抵紧石方上部，通过液压系统对碎裂器进行供油，供油通过高频间断的方式进行，使碎裂器产生震动力，碎裂头边震动边旋转，模拟钻孔方式向石方内部钻进；由于碎裂头产生的震动力和钻头旋转对石方的切割作业，钻头很容易就深入石方内部；在钻头进入石方内部后钻头上部的扩展装置通过液压系统供油后产生巨大张力裂开岩层；钻头继续深入，并旋转震动钻进，如此不断的旋转、震动、扩展反复进行，直到岩层剥离。

该碎裂装置的安装方法，按以下步骤进行：

A.将行走系统支撑架安装在行走履带；

B.将发电机组、操作室、碎裂器伸缩臂支撑架安装在行走系统支撑架上；

C.将碎裂器定位伸缩臂固定在碎裂器伸缩臂支撑架上；

D.将碎裂器油泵固定在碎裂器定位伸缩臂的前端；

E.在碎裂器油泵下方安装垂直调节油缸及碎裂振动器；

F.在碎裂振动器下方安装定位油缸及垂直钻进头；

G.在垂直钻进头中安装扩张器；

H.将供油管从碎裂器供油系统连接至碎裂器油泵；

I.将电源线及控制线连接在发电机组、操作室、碎裂器供油系统、碎裂振动器；

该碎裂装置的使用方法，按以下步骤进行：

a.通过以上步骤将设备组装完成后通过操作室启动发电机组开启设备开始工作；

b.通过操作室控制行走履带行进至工作区域；

c.启动碎裂器供油系统控制碎裂器定位伸缩臂放下碎裂振动器；

d.通过碎裂器供油系统给碎裂器油泵供油；

e.通过碎裂器油泵控制定位油缸将碎裂振动器平稳固定在岩石顶面；

f.通过碎裂器油泵启动垂直调节油缸将垂直钻进头顶紧岩面；

g.通过操作室控制碎裂振动器运行，使垂直钻进头旋转钻进；

h.在垂直钻进头钻进至一定深度后通过操作室控制碎裂振动器将钻进改为振动；

i.在岩层初步松散后停止垂直钻进头钻的振动工作，通过操作室启动扩张器，扩张器的张力由碎裂器油泵通过碎裂器油泵内的液压系统提供；

j.当扩张器工作将岩层剥离后启动行走履带进入下一个工作区域重复以上c至i步骤。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置及其使用方法，具备以下有益效果：

本发明可以有效地解决传统的钻爆开挖工艺存在必须使用大量的火工材料，生产效率低下，安全保障系数低的缺点，在对石方爆破原理进行分析后发现对石方的爆破主要是通过爆破瞬间产生的巨大推力将岩层裂开，而爆破产生的推力主要集中在爆破产生的张力和震动力两个方面。针对以上发现本发明通过模拟爆破活动的工作原理，通过机械设备的替代改变传统工艺，实现高效安全可靠的石方开挖的目的。

本发明结构简单，操作方便，可实现快速安装与使用。

优选方案中行走履带单边宽度不小于40cm；确保碎裂装置施工时有足够的抓地力。

行走履带单边宽度为60cm；该设置可以确保碎裂装置施工时有足够的抓地力，同时不会大幅增加整体设备的重量，可以有效控制施工成本。

碎裂振动器振动频率为1～60赫兹，该条件下均可满足碎裂岩层石方开挖时碎裂需要。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置的结构示意图；

图中：1、垂直钻进头，2、扩张器，3、定位油缸，4、碎裂振动器，5、垂直调节油缸，6、碎裂器油泵，7、碎裂器定位伸缩臂，8、碎裂器伸缩臂支撑架，9、碎裂器供油系统，10、供油管组成，11、发电机组，12、操作室，13、行走履带，14、行走系统支撑架，15、电源线及控制线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1，一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置，包括碎裂钻进装置、液压供能装置和行走系统，所述碎裂钻进装置，包括垂直钻进头1、扩张器2、定位油缸3、碎裂振动器4、垂直调节油缸5、碎裂器油泵6；所述液压供能装置，包括碎裂器定位伸缩臂7、碎裂器伸缩臂支撑架8、碎裂器供油系统9、供油管；所述行走系统，包括发电机组11、操作室12、行走履带13、行走系统支撑架14、电源线及控制线15；所述行走系统支撑架14安装在行走履带13上；所述发电机组11、操作室12、碎裂器伸缩臂支撑架8安装在行走系统支撑架14上；所述碎裂器定位伸缩臂7固定在碎裂器伸缩臂支撑架8上；所述碎裂器油泵6固定在碎裂器定位伸缩臂7的前端；所述碎裂器油泵6下方安装垂直调节油缸5及碎裂振动器4；所述碎裂振动器4下方安装定位油缸3及垂直钻进头1；所述垂直钻进头1中安装有扩张器2；所述供油管从碎裂器供油系统9连接至碎裂器油泵6；所述发电机组11、操作室12、碎裂器供油系统9、碎裂振动器4通过电源线及控制线15连接，所述直钻进头采用合金钢制成，所述行走履带13单边宽度为60cm。所述碎裂振动器4振动频率为5赫兹。

一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置的安装方法，按以下步骤进行：

A.将行走系统支撑架14安装在行走履带13；

B.将发电机组11、操作室12、碎裂器伸缩臂支撑架8安装在行走系统支撑架14上；

C.将碎裂器定位伸缩臂7固定在碎裂器伸缩臂支撑架8上；

D.将碎裂器油泵6固定在碎裂器定位伸缩臂7的前端；

E.在碎裂器油泵6下方安装垂直调节油缸5及碎裂振动器4；

F.在碎裂振动器4下方安装定位油缸3及垂直钻进头1；

G.在垂直钻进头1中安装扩张器2；

H.将供油管从碎裂器供油系统9连接至碎裂器油泵6；

I.将电源线及控制线15连接在发电机组11、操作室12、碎裂器供油系统9、碎裂振动器4。

一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置的使用方法，按以下步骤进行：

a.通过操作室12启动发电机组11开启设备开始工作；

b.通过操作室12控制行走履带13行进至工作区域；

c.启动碎裂器供油系统9控制碎裂器定位伸缩臂7放下碎裂振动器4；

d.通过碎裂器供油系统9给碎裂器油泵6供油；

e.通过碎裂器油泵6控制定位油缸3将碎裂振动器4平稳固定在岩石顶面；

f.通过碎裂器油泵6启动垂直调节油缸5将垂直钻进头1顶紧岩面；

g.通过操作室12控制碎裂振动器4运行，使垂直钻进头1旋转钻进；

h.在垂直钻进头1钻进至一定深度后通过操作室12控制碎裂振动器4将钻进改为振动；

i.在岩层初步松散后停止垂直钻进头1钻的振动工作，通过操作室12启动扩张器2，扩张器2的张力由碎裂器油泵6通过碎裂器油泵6内的液压系统提供；

j.当扩张器2工作将岩层剥离后启动行走履带13进入下一个工作区域；重复以上c至i步骤。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置，包括碎裂钻进装置、液压供能装置和行走系统，其特征在于：

所述碎裂钻进装置，包括垂直钻进头、扩张器、定位油缸、碎裂振动器、垂直调节油缸、碎裂器油泵；

所述液压供能装置，包括碎裂器定位伸缩臂、碎裂器伸缩臂支撑架、碎裂器供油系统、供油管；

所述行走系统，包括发电机组、操作室、行走履带、行走系统支撑架、电源线及控制线；

所述行走系统支撑架安装在行走履带上；所述发电机组、操作室、碎裂器伸缩臂支撑架安装在行走系统支撑架上；所述碎裂器定位伸缩臂固定在碎裂器伸缩臂支撑架上；所述碎裂器油泵固定在碎裂器定位伸缩臂的前端；所述碎裂器油泵下方安装垂直调节油缸及碎裂振动器；所述碎裂振动器下方安装定位油缸及垂直钻进头；所述垂直钻进头中安装有扩张器；所述供油管从碎裂器供油系统连接至碎裂器油泵；所述发电机组、操作室、碎裂器供油系统、碎裂振动器通过电源线及控制线连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置，其特征在于，所述直钻进头采用合金钢制成。

3.根据权利要求1所述的一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置，其特征在于，所述行走履带单边宽度不小于40cm。

4.根据权利要求1所述的一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置，其特征在于，所述行走履带单边宽度为60cm。

5.根据权利要求1所述的一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置，其特征在于，所述碎裂振动器振动频率为1～60赫兹。

6.根据权利要求1所述的一种用于碎裂岩层石方开挖碎裂装置的使用方法，其特征在于，按以下步骤进行：

a.通过操作室启动发电机组开启设备开始工作；

b.通过操作室控制行走履带行进至工作区域；

c.启动碎裂器供油系统控制碎裂器定位伸缩臂放下碎裂振动器；

d.通过碎裂器供油系统给碎裂器油泵供油；

e.通过碎裂器油泵控制定位油缸将碎裂振动器平稳固定在岩石顶面；

f.通过碎裂器油泵启动垂直调节油缸将垂直钻进头顶紧岩面；

g.通过操作室控制碎裂振动器运行，使垂直钻进头旋转钻进；

h.在垂直钻进头钻进至一定深度后通过操作室控制碎裂振动器将钻进改为振动；

i.在岩层初步松散后停止垂直钻进头钻的振动工作，通过操作室启动扩张器，扩张器的张力由碎裂器油泵通过碎裂器油泵内的液压系统提供；

j.当扩张器工作将岩层剥离后启动行走履带进入下一个工作区域；重复以上c至i步骤。

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