CN111536840B - 一种隧道掌子面爆破施工系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道掌子面爆破施工系统及方法，包括控制器和投影设备，还包括承重车和固定在掌子面前侧的基准板，承重车前表面的顶端固定连接有卷扬器，卷扬器的内部转动连接有炮被，所述承重车的内部滑动连接有移动基座，且承重车的后表面与控制器固定连接，所述投影设备与移动基座的顶端固定连接，所述承重车的上表面固定连接有风机，本发明涉及施工爆破技术领域。该隧道掌子面爆破施工系统及方法中的各种构件均可通过承重车进行搬运，并且承重车具有多种功能，实用性更强，并且装置中的炮被可以与地面进行固定，从而可以提高防护的作用，同时通过吸尘板，可以将爆破产生的粉尘进行吸附，从而提高作业时的施工环境质量。

Description

一种隧道掌子面爆破施工系统及方法

技术领域

本发明涉及施工爆破技术领域，具体为一种隧道掌子面爆破施工系统及方法。

背景技术

掌子面又称礃子面，是坑道施工中的一个术语，即开挖坑道不断向前推进的工作面。在掌子面的施工过程中，有时会需要使用爆破技术，工程爆破技术经过几十年的发展，已经渗透到经济建设的众多领域，特别为中国的铁路建设、矿山开采、城市拆旧定向爆破等做出了重要贡献，并且在绝大多数隧道开挖掘进通常采用钻爆法施工，钻爆法通过钻孔、装药、爆破实现开挖岩石。钻孔前必须在开挖面划好炮眼轮廓线，按钻爆参数图布置炮眼位置。

中国专利公开了一种隧道掌子面爆破施工系统及方法(公开号：CN105606001A)，该专利装置部分主要投影装置及标杆装置，所述投影装置包括投影支架，投影支架上分别设有投影机和定位罗盘，所述投影机被调节旋钮调节投射方向；在投影支架上设置有炮眼模板，炮眼模板位于投影机的前方，投影机发出的光线通过炮眼模板后影像投射到掌子面上以确定炮眼位置。

现有的掌子面爆破施工在将炮眼投射到掌子面上时，没有对齐进行校准定位，导致在出现一些特殊情况时，会出现定位失灵或者定位错误的问题，并且在爆破时，需要使用较多的装置，并且现有隧道施工时不方便进行携带，并且现有爆破系统和装置结构单一，实用性较差。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种隧道掌子面爆破施工系统及方法，解决了现有的掌子面爆破施工在将炮眼投射到掌子面上时，没有对齐进行校准定位，导致在出现一些特殊情况时，会出现定位失灵或者定位错误的问题，并且在爆破时，需要使用较多的装置，并且现有隧道施工时不方便进行携带，并且现有爆破系统和装置结构单一，实用性较差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种隧道掌子面爆破施工系统及方法，包括控制器和投影设备，还包括承重车和固定在掌子面前侧的基准板，所述承重车前表面的顶端固定连接有卷扬器，所述卷扬器的内部转动连接有炮被，所述承重车的内部滑动连接有移动基座，且承重车的后表面与控制器固定连接，所述投影设备与移动基座的顶端固定连接，所述承重车的上表面固定连接有风机，且承重车外侧靠近卷扬器的后侧固定连接有吸尘板，所述风机的进气口与吸尘板的出气口连通，所述承重车内部的顶端固定连接有环境监测设备。

优选的，所述承重车包括基板和顶板，所述基板下表面的两端均固定连接有脚轮设备，所述脚轮设备的内部固定连接有缓冲装置，所述基板与顶板的拐角之间固定连接有伸缩柱，所述伸缩柱的内部固定连接有气缸。

优选的，所述基板的内部固定连接有丝杆结构的驱动结构，所述移动基座与丝杆结构中的螺旋杆螺纹连接，所述移动基座还包括处理器模块，所述处理器模块的输入端与振动传感器模块和水平传感器模块的输出端电性连接，且处理器模块的输出端与水平调整模块的输入端电性连接，所述水平调整模块用于与投影设备固定连接。

优选的，所述炮被的底端固定连接有定位板，所述定位板通过螺栓与地面固定连接，所述吸尘板的侧面均匀开设有进风口，且吸尘板的边缘均位于炮被边缘的内部。

优选的，所述投影设备的前表面固定连接有固定框，所述固定框的内部嵌入连接有投影板，所述投影板中的炮眼布局位于投影板的中心位置。

优选的，所述基准板包括转动框，所述转动框的中间部位通过铰链转动连接，且转动框的拐角均开设有固定孔，所述转动框的内部固定连接有交错排列的栅格网，且转动框前表面的顶端固定连接有水平器，所述栅格网之间的栅格的尺寸为10cm*10cm。

优选的，所述环境监测设备包括与控制器电性连接的信息传输模块，所述信息传输模块的输入端与氧气监测模块、有害气体监测模块和粉尘监测模块的输出端电性连接。

本发明还公开了一种基于隧道掌子面爆破施工系统的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、将基准板展开并且与掌子面进行初始的对准，随后将螺栓贯穿基准板一端的拐角，随后通过水平器将基准板摆正，随后将基准板其余的拐角通过螺栓与掌子面进行固定；

步骤二：通过牵引装置或者承重车内部的驱动装置将承重车移动至作业面，随后将实现设计好的投影板插入到投影设备前侧的固定框中，随后开启水平调整模块，根据移动基座内部的振动传感器模块和水平传感器模块将自身调节至水平的状态，随后开启投影设备，将炮眼的位置投射到掌子面和基准板上；

步骤三：通过基准板上标准的栅格网，对炮眼的位置进行校准，随后通过基准板对炮眼的位置进行标记，最后将基准板取下折叠收起；

步骤四：将炮眼打好后安装进炸药，随后通过卷扬器下降炮被，并且通过炮被的定位板将其与底面进行固定；

步骤五：在爆破施工后，启动风机，风机通过吸尘板的进风口在炮被的后侧形成负压区，对爆炸产生的粉尘进行吸附。

优选的，所述炮被的内部内衬有石棉网的防火层，所述卷扬器的前表面通过螺栓固定有可替换的金属挡板。

(三)有益效果

本发明提供了一种隧道掌子面爆破施工系统及方法。具备以下有益效果：

(1)、该隧道掌子面爆破施工系统及方法，通过包括承重车和固定在掌子面前侧的基准板，承重车前表面的顶端固定连接有卷扬器，卷扬器的内部转动连接有炮被，承重车的内部滑动连接有移动基座，且承重车的后表面与控制器固定连接，投影设备与移动基座的顶端固定连接，承重车的上表面固定连接有风机，且承重车外侧靠近卷扬器的后侧固定连接有吸尘板，风机的进气口与吸尘板的出气口连通，承重车内部的顶端固定连接有环境监测设备，基准板包括转动框，转动框的中间部位通过铰链转动连接，且转动框的拐角均开设有固定孔，转动框的内部固定连接有交错排列的栅格网，本施工系统中的各种构件均可通过承重车进行搬运，并且承重车具有多种功能，实用性更强，并且装置中的炮被可以与地面进行固定，从而可以提高防护的作用，同时通过吸尘板，可以将爆破产生的粉尘进行吸附，从而提高作业时的施工环境质量，并且承重车方便移动，可以起到节地、节材的目的。

(2)、该隧道掌子面爆破施工系统及方法，通过在投影设备的前表面固定连接有固定框，固定框的内部嵌入连接有投影板，投影板中的炮眼布局位于投影板的中心位置，基准板包括转动框，转动框的中间部位通过铰链转动连接，且转动框的拐角均开设有固定孔，转动框的内部固定连接有交错排列的栅格网，且转动框前表面的顶端固定连接有水平器，栅格网之间的栅格的尺寸为10cm*10cm，在步骤一中将基准板展开并且与掌子面进行初始的对准，在步骤三中通过基准板上标准的栅格网，对炮眼的位置进行校准，随后通过基准板对炮眼的位置进行标记，本发明中投影设备可以根据需要更换不同的投影板，并且根据简单、方便，同时通过基准板，可以对投影的炮眼进行校准，从而可以减少外界对投影造成的误差，从而可以提高开设炮眼时的准确度。

(3)、该隧道掌子面爆破施工系统及方法，通过在承重车包括基板和顶板，基板下表面的两端均固定连接有脚轮设备，脚轮设备的内部固定连接有缓冲装置，基板与顶板的拐角之间固定连接有伸缩柱，伸缩柱的内部固定连接有气缸，承重车包括基板和顶板，基板下表面的两端均固定连接有脚轮设备，脚轮设备的内部固定连接有缓冲装置，基板与顶板的拐角之间固定连接有伸缩柱，伸缩柱的内部固定连接有气缸，环境监测设备包括与控制器电性连接的信息传输模块，信息传输模块的输入端与氧气监测模块、有害气体监测模块和粉尘监测模块的输出端电性连接，本发明中的装置结构简单合理，并且方便操控，并且在施工的过程中所消耗的资源少，并且无有害物质的产生，从而起到绿色、环保的施工目的，并且本发明中主要采用人工和电能，从而可以起到节能的作用。

附图说明

图1为本发明中承重车的主视图；

图2为本发明图1中A部分的局部放大图；

图3为本发明中基准板的主视图；

图4为本发明中移动基座的系统框图；

图5为本发明中环境监测设备的系统框图。

图中，1、控制器；2、卷扬器；3、炮被；4、投影设备；5、基板；6、脚轮设备；7、伸缩柱；8、顶板；9、风机；10、吸尘板；11、基准板；12、环境监测设备；13、定位板；14、移动基座；15、承重车；41、固定框；42、投影板；111、转动框；112、固定孔；113、栅格网；114、水平器；141、处理器模块；142、水平调整模块；143、振动传感器模块；144、水平传感器模块；121、信息传输模块；122、氧气监测模块；123、有害气体监测模块；124、粉尘监测模块。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种隧道掌子面爆破施工系统，包括控制器1和投影设备4，投影设备4的前表面固定连接有固定框41，固定框41的内部嵌入连接有投影板42，投影板42中的炮眼布局位于投影板42的中心位置，还包括承重车15和固定在掌子面前侧的基准板11，基准板11包括转动框111，转动框111的中间部位通过铰链转动连接，且转动框111的拐角均开设有固定孔112，转动框111的内部固定连接有交错排列的栅格网113，且转动框111前表面的顶端固定连接有水平器114，栅格网113之间的栅格的尺寸为10cm*10cm，承重车15包括基板5和顶板8，基板5下表面的两端均固定连接有脚轮设备6，脚轮设备6的内部固定连接有缓冲装置，基板5与顶板8的拐角之间固定连接有伸缩柱7，伸缩柱7的内部固定连接有气缸，承重车15前表面的顶端固定连接有卷扬器2，卷扬器2的内部转动连接有炮被3，炮被3的内部内衬有石棉网的防火层，卷扬器2的前表面通过螺栓固定有可替换的金属挡板，承重车15的内部滑动连接有移动基座14，基板5的内部固定连接有丝杆结构的驱动结构，移动基座14与丝杆结构中的螺旋杆螺纹连接，移动基座14还包括处理器模块141，处理器模块141的输入端与振动传感器模块143和水平传感器模块144的输出端电性连接，且处理器模块141的输出端与水平调整模块142的输入端电性连接，水平调整模块142用于与投影设备4固定连接，且承重车15的后表面与控制器1固定连接，投影设备4与移动基座14的顶端固定连接，承重车15的上表面固定连接有风机9，且承重车15外侧靠近卷扬器2的后侧固定连接有吸尘板10，炮被3的底端固定连接有定位板13，定位板13通过螺栓与地面固定连接，吸尘板10的侧面均匀开设有进风口，且吸尘板10的边缘均位于炮被3边缘的内部，风机9的进气口与吸尘板10的出气口连通，承重车15内部的顶端固定连接有环境监测设备12，环境监测设备12包括与控制器1电性连接的信息传输模块121，信息传输模块121的输入端与氧气监测模块122、有害气体监测模块123和粉尘监测模块124的输出端电性连接，同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术，另一方面，本装置中各个电气零件均与外部的控制器1电性连接，且各个电气零件之间的工作逻辑和工作顺序可通过编程和人工进行操控，本施工系统中的各种构件均可通过承重车15进行搬运，并且承重车15具有多种功能，实用性更强，并且装置中的炮被3可以与地面进行固定，从而可以提高防护的作用，同时通过吸尘板10，可以将爆破产生的粉尘进行吸附，从而提高作业时的施工环境质量，并且承重车15方便移动，可以起到节地、节材的目的，并且本发明中的装置结构简单合理，并且方便操控，并且在施工的过程中所消耗的资源少，并且无有害物质的产生，从而起到绿色、环保的施工目的，并且本发明中主要采用人工和电能，从而可以起到节能的作用。

本发明还公开了一种基于隧道掌子面爆破施工系统的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、将基准板11展开并且与掌子面进行初始的对准，随后将螺栓贯穿基准板11一端的拐角，随后通过水平器114将基准板11摆正，随后将基准板11其余的拐角通过螺栓与掌子面进行固定；

步骤二：通过牵引装置或者承重车15内部的驱动装置将承重车15移动至作业面，随后将实现设计好的投影板42插入到投影设备4前侧的固定框41中，随后开启水平调整模块142，根据移动基座14内部的振动传感器模块143和水平传感器模块144将自身调节至水平的状态，随后开启投影设备4，将炮眼的位置投射到掌子面和基准板11上；

步骤三：通过基准板11上标准的栅格网，对炮眼的位置进行校准，随后通过基准板11对炮眼的位置进行标记，最后将基准板11取下折叠收起；

步骤四：将炮眼打好后安装进炸药，随后通过卷扬器2下降炮被3，并且通过炮被3的定位板13将其与底面进行固定；

步骤五：在爆破施工后，启动风机9，风机9通过吸尘板10的进风口在炮被3的后侧形成负压区，对爆炸产生的粉尘进行吸附。

本发明中投影设备可以根据需要更换不同的投影板42，并且根据简单、方便，同时通过基准板11，可以对投影的炮眼进行校准，从而可以减少外界对投影造成的误差，从而可以提高开设炮眼时的准确度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种隧道掌子面爆破施工系统，包括控制器(1)和投影设备(4)，其特征在于：还包括承重车(15)和固定在掌子面前侧的基准板(11)，所述承重车(15)前表面的顶端固定连接有卷扬器(2)，所述卷扬器(2)的内部转动连接有炮被(3)，所述承重车(15)的内部滑动连接有移动基座(14)，且承重车(15)的后表面与控制器(1)固定连接，所述投影设备(4)与移动基座(14)的顶端固定连接，所述承重车(15)的上表面固定连接有风机(9)，且承重车(15)外侧靠近卷扬器(2)的后侧固定连接有吸尘板(10)，所述风机(9)的进气口与吸尘板(10)的出气口连通，所述承重车(15)内部的顶端固定连接有环境监测设备(12)；

所述基准板(11)包括转动框(111)，所述转动框(111)的中间部位通过铰链转动连接，且转动框(111)的拐角均开设有固定孔(112)，所述转动框(111)的内部固定连接有交错排列的栅格网(113)，且转动框(111)前表面的顶端固定连接有水平器(114)，所述栅格网(113)之间的栅格的尺寸为10cm*10cm。

2.根据权利要求1所述的一种隧道掌子面爆破施工系统，其特征在于：所述承重车(15)包括基板(5)和顶板(8)，所述基板(5)下表面的两端均固定连接有脚轮设备(6)，所述脚轮设备(6)的内部固定连接有缓冲装置，所述基板(5)与顶板(8)的拐角之间固定连接有伸缩柱(7)，所述伸缩柱(7)的内部固定连接有气缸。

3.根据权利要求2所述的一种隧道掌子面爆破施工系统，其特征在于：所述基板(5)的内部固定连接有丝杆结构的驱动结构，所述移动基座(14)与丝杆结构中的螺旋杆螺纹连接，所述移动基座(14)还包括处理器模块(141)，所述处理器模块(141)的输入端与振动传感器模块(143)和水平传感器模块(144)的输出端电性连接，且处理器模块(141)的输出端与水平调整模块(142)的输入端电性连接，所述水平调整模块(142)用于与投影设备(4) 固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种隧道掌子面爆破施工系统，其特征在于：所述炮被(3)的底端固定连接有定位板(13)，所述定位板(13)通过螺栓与地面固定连接，所述吸尘板(10)的侧面均匀开设有进风口，且吸尘板(10)的边缘均位于炮被(3)边缘的内部。

5.根据权利要求1所述的一种隧道掌子面爆破施工系统，其特征在于：所述投影设备(4)的前表面固定连接有固定框(41)，所述固定框(41)的内部嵌入连接有投影板(42)，所述投影板(42)中的炮眼布局位于投影板(42)的中心位置。

6.根据权利要求1所述的一种隧道掌子面爆破施工系统，其特征在于：所述环境监测设备(12)包括与控制器(1)电性连接的信息传输模块(121)，所述信息传输模块(121)的输入端与氧气监测模块(122)、有害气体监测模块(123)和粉尘监测模块(124)的输出端电性连接。

7.一种基于隧道掌子面爆破施工系统的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、将基准板(11)展开并且与掌子面进行初始的对准，随后将螺栓贯穿基准板(11)一端的拐角，随后通过水平器(114)将基准板(11)摆正，随后将基准板(11)其余的拐角通过螺栓与掌子面进行固定；

步骤二：通过牵引装置或者承重车(15)内部的驱动装置将承重车(15)移动至作业面，随后将事先设计好的投影板(42)插入到投影设备(4)前侧的固定框(41)中，随后开启水平调整模块(142)，根据移动基座(14)内部的振动传感器模块(143)和水平传感器模块(144)将自身调节至水平的状态，随后开启投影设备(4)，将炮眼的位置投射到掌子面和基准板(11)上；

步骤三：通过基准板(11)上标准的栅格网，对炮眼的位置进行校准，随后通过基准板(11)对炮眼的位置进行标记，最后将基准板(11)取下折叠收起；

步骤四：将炮眼打好后安装进炸药，随后通过卷扬器(2)下降炮被(3)，并且通过炮被(3)的定位板(13)将其与底面进行固定；

步骤五：在爆破施工后，启动风机(9)，风机(9)通过吸尘板(10)的进风口在炮被(3)的后侧形成负压区，对爆炸产生的粉尘进行吸附。

8.根据权利要求7所述的一种基于隧道掌子面爆破施工系统的施工方法，其特征在于：所述炮被(3)的内部内衬有石棉网的防火层，所述卷扬器(2)的前表面通过螺栓固定有可替换的金属挡板。

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