CN109519190A - 一种绳锯掘进装置及掘进方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及及道路、隧道或矿山技术领域，具体涉及绳锯掘进装置和掘进方法，绳锯掘进装置包括机架和掘进部件，掘进部件包括摆臂、第一滑轮、掘进杆和切割绳，摆臂以能够枢转且能够伸缩的方式设置在机架上，掘进杆固定设置在摆臂上，掘进杆的悬空端部设置有第一滑轮；机架上间隔布置有多个掘进部件；两个相邻的掘进部件中的第一滑轮均与一根切割绳配合从而两个相邻的掘进部件和一根切割绳配合形成一个绳锯切割部件，从而能够适应不同直径的隧道施工，适用范围广，且单个切割动力需求更小，更容易控制，效率更高且成本更低。

Description

一种绳锯掘进装置及掘进方法

技术领域

本发明涉及及道路、隧道或矿山技术领域，具体涉及绳锯掘进装置及掘进方法。

背景技术

采用绳锯切割隧道的技术已有一些报道。如专利（CN105822316A)公开了一种坑隧道掘进机。但存在的缺点包括：（一）只能钻设隧道周边难以切割隧道中央、难以适应不同大小形状的隧道断面、仅适用于小型坑道或隧道。（二）其关键技术之一：掘进机在进行锯割工作时，主电机7通过锯绳和多个导向轮8同时带动多套钻孔锯割机构中的切割轮6转动，形成线锯循环。存在的缺点是，多套绳锯切割线路长，摩擦阻力大，推力较小时无锯割效果，推力较大时，摩擦阻力过大，无法锯割。（三）其关键技术之二，拱顶隧道成弧效果差（主要是他的臂杆少，他顶部的臂杆是共轴的。我们的方案是每个臂杆不共轴，是互相平行地排在一个面上。这一点是否写入，以您的意见为准）。（四）其钻进、锯割机构为平行隧道前进方向，由于锯割机构难于密贴边界线进行钻进、锯割，导致锯割下来的尺寸、断面小于边界线的范围。

发明内容

本发明的目的在绳锯掘进隧道施工中对绳锯设备动力要求高和不能适应多尺寸隧道施工的问题，提供一种绳锯掘进装置及掘进方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种绳锯掘进装置，包括机架和掘进部件，所述掘进部件包括摆臂、第一滑轮、掘进杆和切割绳，所述摆臂以能够枢转且能够伸缩的方式设置在所述机架上，所述掘进杆固定设置在所述摆臂上，所述掘进杆的延伸方向与所述摆臂的枢转轴线夹角小于30°，所述掘进杆的悬空端部设置有所述第一滑轮，所述第一滑轮相对所述掘进杆枢转的枢转轴线与所述掘进杆的延伸方向夹角为90°±10°；所述机架上间隔布置有多个所述掘进部件，多个所述掘进部件的枢转轴线相互之间夹角小于10°；两个相邻的所述掘进部件中的所述第一滑轮均与一根所述切割绳配合从而两个相邻的掘进部件和一根所述切割绳配合形成一个绳锯切割部件。

作为优秀，所述机架包括呈“门”字形的框架，两个所述框架间隔布置并通过横杆固定连接，所述摆臂包括两个能够伸缩的伸缩杆，两个所述伸缩杆的一端分别与两个框架固定连接，两个摆臂的另一端分别与一根所述掘进杆上的两个部位连接，所述掘进部件沿所述框架的“门”字间隔布置。

作为优秀，多个所述摆臂中的一部分向所述机架外壁延伸，多个所述摆臂中的另一部分向所述机架内延伸。

作为优秀，向所述机架外延伸的摆臂上的掘进杆的延伸方向以向外倾斜方式布置。

作为优秀，所述掘进部件上设置有第二滑轮，所述机架上设置有多个所述第三滑轮，所述第三滑轮的数量与所述第二滑轮数量相同，所述切割绳绕过所述第一滑轮后，先后绕过所述第二滑轮和一个所述第三滑轮。

作为优秀，所述掘进杆以能够伸缩的方式设置在所述摆臂上。

本申请还公开了一种绳锯掘进方法，包括以下步骤：

S1、钻取多个间隔布置的预设孔；

S2、采用绳锯切割方法切割两两相邻预设孔之间的岩石从而形成切割缝，形成的多个所述切割缝相互间隔隔开；

S3、采用绳锯切割方法切割两两相邻切割缝直径的岩石。

作为优秀，在步骤S1中，沿隧道轮廓线间隔钻取多个预设孔。

作为优秀，在步骤S1中，分别钻取大圈预设孔和小圈预设孔，所述大圈预设孔和所述小圈预设孔是钻取的多个预设孔连线形成一个圈，所述大圈完全包含所述小圈；在步骤S2和S3中，沿大圈和小圈切割岩石；还包括步骤四、切割一个所述大圈预设孔中的预设孔和一个所述小圈预设孔中的预设孔之间的岩石。

本申请还公开了一种绳锯掘进方法，在步骤S2中，采用权利要求上述一项所述的绳锯掘进装置切割岩石，所述掘进杆伸入所述预设孔，一个所述掘进部件形成一个所述切割缝，在步骤S3中，调整所述掘进部件的旋转角度和所述摆臂的伸缩长度，使掘进杆伸入与调整之前伸入的预设孔相邻的预设孔中，切割相邻切割缝之间的岩石。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本申请的掘进部件能够旋转且能够伸缩，从而能够适应不同直径的隧道施工，适用范围广；本申请每两个掘进部件形成一个切割部件，使用时对隧道岩石进行分段切割，切割完成一段后调整掘进部件即可切割另一端岩石从而形成完整的隧道岩石切割缝，相比于现有技术中心的整个一起切割，本申请单个切割动力需求更小，更容易控制，效率更高且成本更低；本申请的隧道掘进方法，将传统的整体切割变换为分段切割，从而本申请单个切割动力需求更小，更容易控制，效率更高且成本更低。

附图说明：

图1为本申请绳锯掘进装置的结构示意图；

图2为图1中K的局部放大图；

图3为图2中M的局部放大图；

图4为图2中N的局部放大图；

图5为图1中的W向示意图；

图6为本申请掘进方法的示意图；

图中标记：100-机架，200-掘进部件，210-掘进杆，220-第一滑轮，230-切割绳，240-摆臂，250-第二滑轮，260-第三滑轮，810-大圈切割缝，820-小圈切割缝，830-预设孔，900-隧道。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

一种绳锯掘进装置，包括机架100和掘进部件200，掘进部件200包括摆臂240、第一滑轮220、第二滑轮250、第三滑轮260、掘进杆210和切割绳230。

参见图1和图5，机架100包括呈“门”字形的框架，两个框架间隔布置并通过横杆固定连接，摆臂240包括两个能够伸缩的伸缩杆，两个伸缩杆的一端分别与两个框架固定连接，两个摆臂240的另一端分别与一根掘进杆210上的两个部位连接，多个掘进部件200沿框架的“门”字形延伸曲线间隔布置。“门”字形框架使得机架100与隧道900轮廓类似，从而能够更好的在机架100上布置掘进部件200，并且，结构也更加的稳定。

参见图1和图5，多个摆臂240中的一部分向机架100外延伸从而形成大圈掘进部件200，多个摆臂240中的另一部分向机架100内延伸使得向内延伸的掘进部件200形成小圈掘进部件200，大小圈掘进部件200结合从而能够形成多个切割单元，进行切割掘进时，能够形成大圈和小圈的切割缝，增加掘进效率。

掘进部件200包括摆臂240、第一滑轮220、第二滑轮250、第三滑轮260、掘进杆210和切割绳230，摆臂240以能够枢转且能够伸缩的方式设置在机架100上，从而使得整个掘进部件200能够相对机架100旋转且能够相对机架100伸缩，从而使得整个掘进装置能够适应不同直径的隧道900掘进。

掘进杆210固定设置在摆臂240上，在进行隧道900掘进时，向机架100外延伸的摆臂240上的掘进杆210的延伸方向以向外倾斜方式布置，即大圈掘进部件200中的掘进杆210在隧道900掘进方向上以向外倾斜的方式布置，从而大圈掘进部件200能紧贴隧道900轮廓线进行掘进，参见图6及时掘进部件200紧贴隧道900轮廓线掘进后产生的切割缝。当然，不要向外过度倾斜，具体的，大圈的掘进杆210的延伸方向与摆臂240的枢转轴线夹角小于30°，小圈掘进部件200的掘进杆210的延伸反向与摆臂240的枢转轴线平行，与隧道900延伸轴线平行。掘进杆210以能够伸缩的方式设置在摆臂240上，从而在掘进过程中，可以压持切割绳230使得切割绳230一直接触岩石从而能够有效切割岩石，具体的，掘进杆210的伸缩可以是采用油缸驱动伸缩。

参见图1-5，掘进杆210的悬空端部设置有第一滑轮220，掘进部件200上设置有第二滑轮250，机架100上设置有多个第三滑轮260，第三滑轮260的数量与第二滑轮250数量相同，且与第一滑轮220数量相同，参见图1和图4，一根切割绳230绕过一个掘进部件200的第一滑轮220后与该一个掘进部件200相邻的掘进部件200中的第一滑轮220配合，然后在先后绕过第二滑轮250和一个第三滑轮260，从而使得每两个相邻的掘进部件200形成一个切割部件，图1和图4中即是24个掘进部件200两两配合形成了12个切割部件，其中6个切割部件在机架100外从而形成大圈切割缝810，另外6个切割部件在机架100内从而形成小圈切割缝820。每个切割部件的驱动系统与现有技术中的绳锯装置相同，需要主动轮配合切割绳230以高速驱动切割绳230，且需要时时将切割绳230拉紧。具体的，第一滑轮220相对掘进杆210枢转的枢转轴线与掘进杆210的延伸方向夹角为90°±10°；机架100上间隔布置有多个掘进部件200，多个掘进部件200的枢转轴线相互之间夹角小于10°。

参见图6，本申请还公开了一种绳锯掘进方法，包括以下步骤：

S1、沿隧道900轮廓线钻取多个间隔布置的预设孔830形成大圈预设孔830，在隧道900中部钻取多个间隔布置的预设孔830形成小圈预设孔830；

S2、利用上述绳锯掘进部件200采用绳锯切割方法切割两两相邻预设孔830之间的岩石从而形成切割缝，形成的多个切割缝相互间隔隔开，具体的，掘进杆210伸入预设孔830，一个掘进部件200形成一个切割缝，在图6中形成A段切割缝；

S3、调整掘进部件200的旋转角度和摆臂240的伸缩长度，使原先掘进A段切割缝的掘进部件200移动至相邻预设孔830从而切割延伸形成B段切割缝，至此小圈预设孔830通过A段和B段切割缝连接形成小圈切割缝820，大圈预设孔830通过A段和B段切割缝连接形成小圈切割缝820；

S4、切割一个大圈预设孔830中的预设孔830和一个小圈预设孔830中的预设孔830之间的岩石，具体的，参见图6，调整部分掘进部件200的角度和伸缩长度，切割形成C段切割缝；

S5、在大圈切割缝和小圈切割缝之间的岩石上钻取膨胀孔，采用尖锐物品插入以使岩石膨胀从而碎裂脱落，或者再膨胀孔中设置炸药以炸裂岩石，当然，在线圈切割缝中部的岩石也可以设置膨胀孔以使切割出切割缝的岩石能够脱落。

Claims (10)

1.一种绳锯掘进装置，其特征在于，包括机架（100）和掘进部件（200），所述掘进部件（200）包括摆臂（240）、第一滑轮（220）、掘进杆（210）和切割绳（230），所述摆臂（240）以能够枢转且能够伸缩的方式设置在所述机架（100）上，所述掘进杆（210）固定设置在所述摆臂（240）上，所述掘进杆（210）的延伸方向与所述摆臂（240）的枢转轴线夹角小于30°，所述掘进杆（210）的悬空端部设置有所述第一滑轮（220），所述第一滑轮（220）相对所述掘进杆（210）枢转的枢转轴线与所述掘进杆（210）的延伸方向夹角为90°±10°；

所述机架（100）上间隔布置有多个所述掘进部件（200），多个所述掘进部件（200）的枢转轴线相互之间夹角小于10°；

两个相邻的所述掘进部件（200）中的所述第一滑轮（220）均与一根所述切割绳（230）配合从而两个相邻的掘进部件（200）和一根所述切割绳（230）配合形成一个绳锯切割部件。

2.根据权利要求1所述的绳锯掘进装置，其特征在于，所述机架（100）包括呈“门”字形的框架，两个所述框架间隔布置并通过横杆固定连接，所述摆臂（240）包括两个能够伸缩的伸缩杆，两个所述伸缩杆的一端分别与两个框架固定连接，两个摆臂（240）的另一端分别与一根所述掘进杆（210）上的两个部位连接，所述掘进部件（200）沿所述框架的“门”字间隔布置。

3.根据权利要求1或2所述的绳锯掘进装置，其特征在于，多个所述摆臂（240）中的一部分向所述机架（100）外延伸，多个所述摆臂（240）中的另一部分向所述机架（100）内延伸。

4.根据权利要求3所述的绳锯掘进装置，其特征在于，向所述机架（100）外延伸的摆臂（240）上的掘进杆（210）的延伸方向以向外倾斜方式布置。

5.根据权利要求1所述的绳锯掘进装置，其特征在于，所述掘进部件（200）上设置有第二滑轮（250），所述机架（100）上设置有多个所述第三滑轮（260），所述第三滑轮（260）的数量与所述第二滑轮（250）数量相同，所述切割绳（230）绕过所述第一滑轮（220）后，先后绕过所述第二滑轮（250）和一个所述第三滑轮（260）。

6.根据权利要求1所述的绳锯掘进装置，其特征在于，所述掘进杆（210）以能够伸缩的方式设置在所述摆臂（240）上。

7.一种绳锯掘进方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、钻取多个间隔布置的预设孔（830）；

S2、采用绳锯切割方法切割两两相邻预设孔（830）之间的岩石从而形成切割缝，形成的多个所述切割缝相互间隔隔开；

S3、采用绳锯切割方法切割两两相邻切割缝直径的岩石。

8.根据权利要求7所述的绳锯掘进方法，其特征在于，在步骤S1中，沿隧道（900）轮廓线间隔钻取多个预设孔（830）。

9.根据权利要求7所述的绳锯掘进方法，其特征在于，在步骤S1中，分别钻取大圈预设孔（830）和小圈预设孔（830），所述大圈预设孔（830）和所述小圈预设孔（830）是钻取的多个预设孔（830）连线形成一个圈，所述大圈完全包含所述小圈；在步骤S2和S3中，沿大圈和小圈切割岩石；还包括步骤四、切割一个所述大圈预设孔（830）中的预设孔（830）和一个所述小圈预设孔（830）中的预设孔（830）之间的岩石。

10.根据权利要求7所述的绳锯掘进方法，其特征在于，在步骤S2中，采用权利要求1-5任意一项所述的绳锯掘进装置切割岩石，所述掘进杆（210）伸入所述预设孔（830），一个所述掘进部件（200）形成一个所述切割缝，在步骤S3中，调整所述掘进部件（200）的旋转角度和所述摆臂（240）的伸缩长度，使掘进杆（210）伸入与调整之前伸入的预设孔（830）相邻的预设孔（830）中，切割相邻切割缝之间的岩石。