CN112682083B - 移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置，包括行走机构、主拱结构、次拱结构、外层抗冲击板，所述行走机构安放在隧道地面，所述主拱结构的两端分别与两个行走机构相连接，所述次拱结构与主拱结构外圈相连接，所述外层抗冲击板与次拱结构相连接。本发明为隧道掘进面附近的工程机械设备及人员提供更全面的安全防护，避免岩爆产生的大型落石对设备及人员造成损害。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置，属于工程机械技术领域。
背景技术
随着工业技术的发展，隧道挖掘技术日渐成熟，隧道多是从岩石密布的山体横穿而过，在岩土体介质中，工程地质条件和水文地质条件复杂，具有很多不确定性。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。
岩爆防护装置可以为隧道掘进面附近的工程机械设备及人员提供安全防护，避免岩爆产生的大型落石对设备及人员造成损害，减少安全事故、保障作业人员安全。因此，岩爆防护装置的研究至关重要。
在隧道施工时，为保证作业人员的安全，一般提供隧道落石防护装置，包括覆盖隧道内壁的柔性防护网和沿隧道长度方向梳状分布的多个拱形支撑架，柔性防护网位于拱形支撑架和隧道内壁之间。现有的落石防护装置结构形式固定，不能根据不同隧道大小调整自身形态与尺寸，适用范围有限，通用性不强；装置和隧道通过紧锁件连接，拆卸更换复杂，后期维护成本高，影响整体防护结构的使用寿命；防护结构不可移动，保护范围有限，不可进行持续有效保护；或需随着隧道的掘进而不断铺设，增加成本。
亦有隧道岩爆防护车，该设备包括行车系统和防护系统，随车带有顶防护层、侧防护层及多组千斤顶，在工作时，展开支腿，通过千斤顶将防护层展开，从而在内部为人员及其他施工装备提供通行过道。防护车在移动前需收回防护系统。现有的岩爆防护车，虽然可以通过调节千斤顶的伸出长度以调节整体防护系统的外展大小，但由于其防护板形状固定，故针对不同形态和大小的隧道，其通用性有限；在防护时不可移动，隧道掘进、施工装备推进后，岩爆防护车需要先收回防护系统再进行前移，不能提供持续性保护；内部所能提供的通行过道尺寸较小，大型施工设备无法通行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置，为隧道掘进面附近的工程机械设备及人员提供更全面的安全防护，避免岩爆产生的大型落石对设备及人员造成损害。
为解决上述技术问题，本发明提供一种移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置，包括行走机构、主拱结构、次拱结构、外层抗冲击板，所述行走机构安放在隧道地面，所述主拱结构的两端分别与两个行走机构相连接，所述次拱结构与主拱结构外圈相连接，所述外层抗冲击板与次拱结构相连接。
进一步地，所述主拱结构设有若干滑动装置，所述次拱结构包括若干弹性吸能单元，所述滑动装置与弹性吸能单元相连接。
进一步地，所述弹性吸能单元包括一级簧片、二级簧片及用于夹持一级簧片、二级簧片的夹持装置，所述一级簧片末端弯成卷耳，所述二级簧片两端打孔；所述一级簧片末端卷耳通过销轴与滑动装置相连接。
进一步地，所述行走机构设有次拱调节油缸，所述次拱结构两端的弹性吸能单元所连接的滑动装置与次拱调节油缸相连接；或其中一个行走机构设有次拱调节油缸，另外一个行走机构设有蓄能器。
进一步地，所述行走机构包括平台和设于平台下方的加强梁，所述加强梁下方设有驱动轮系和转向轮系；所述平台上方设有用于固定主拱的升降式主拱固定架和固定式主拱固定架。
进一步地，所述主拱结构包括若干相互连接的梯形承载单元，所述梯形承载单元包括梯形框架，所述梯形框架设有上连接座和下连接座，所述上连接座下方设有限位块。
进一步地，相邻两个所述梯形承载单元的上连接座通过螺栓与螺母进行紧固，下连接座通过螺杆与四个螺母进行紧固；所述主拱结构设有多个，相邻两个主拱结构通过连接杆将相对的下连接座或上连接座紧固连接。
进一步地，所述外层抗冲击板由轻质抗冲击复合材料制成，呈拱形结构。
进一步地，所述外层抗冲击板通过螺栓与弹性吸能单元的二级簧片紧固连接。
进一步地，所述滑动装置上安装阻尼器。
本发明所达到的有益效果：
(1) 具有行走机构，整体结构组装后可随着隧道的掘进而向前推进，对在工作面附近施工的设备与人员提供实时且不间断的防护。
(2) 主拱结构的子单元，即梯形承载单元，可根据实际隧道形态和大小而调整安装角度，从而使得整个防护结构能适应不同大小的隧道，防护结构通用性强。
(3) 多个主拱结构之间通过连接杆形成稳定的主体承载框架，具有较高的抗冲击强度，为其上的次拱结构与外层抗冲击板提供足够的支撑力。
(4) 次拱结构的子单元，即弹性吸能单元，由两个不同形状的弹性簧片构成。一级簧片在岩爆发生时受冲击变形且存储大部分冲击能量，这部分能量通过滑动装置依次带动相邻的弹性吸能单元相继发生变形，在多个弹性吸能单元中进行传递，最终被滑动装置耗散掉；二级簧片提高了次拱结构的防护范围，能避免岩石直接砸向一级簧片的末端（滑动装置处）导致无法吸能的问题。
(5) 外层抗冲击板既能提高整体防护结构对小型岩石的防护能力，又可以提供一定的吸能效果，并且能把大型坠落岩石的冲击同时分散到两个弹性吸能单元上，提升了结构的防护能力。
(6) 本装置除了行走机构外，所有构件均可以进行局部拆卸，对于受剧烈冲击而损坏的部位，可及时进行更换；可能发生损坏的部件种类少，备件简单，因而易于后期维护。
(7) 本装置为在隧道内施工的车辆与设备提供更为宽敞的通行条件。
附图说明
图1是本发明的三维图；
图2是本发明的主视图；
图3是本发明的防护示意图；
图4是本发明行走结构的结构示意图；
图5是本发明主拱结构的结构示意图；
图6是本发明梯形承载单元的结构示意图；
图7是本发明梯形承载单元连接方式的结构示意图；
图8是本发明主拱结构连接方式的结构示意图；
图9是本发明次拱结构的结构示意图；
图10是本发明弹性吸能单元的结构示意图；
图11是本发明弹性吸能单元连接方式的结构示意图；
图12是本发明外层抗冲击板连接方式的结构示意图；
图13是本发明的其他应用-移动式滚石防护装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至图12所示，一种移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置，包括行走机构1、主拱结构2、次拱结构3、外层抗冲击板4，所述行走机构1安放在隧道地面，所述主拱结构2的两端分别与两个行走机构1相连接，所述次拱结构3与主拱结构2外圈相连接，所述外层抗冲击板4与次拱结构3相连接。
所述主拱结构2设有若干滑动装置17，所述次拱结构3包括若干弹性吸能单元18，所述滑动装置17与弹性吸能单元18相连接。所述弹性吸能单元18包括一级簧片19、二级簧片20及用于夹持一级簧片19、二级簧片20的夹持装置21，簧片由60Si2Mn钢材制成，具有较高的弹性极限、屈强比及疲劳极限。所述一级簧片19末端弯成卷耳，所述二级簧片20两端打孔；所述一级簧片19末端卷耳通过销轴与滑动装置17相连接。次拱结构3的子单元，即弹性吸能单元18，由两个不同形状的弹性簧片构成，簧片由60Si2Mn钢材制成，可存储大部分冲击能量，最终通过滑动装置17耗散或被蓄能器吸收。
所述行走机构1设有次拱调节油缸11，所述次拱结构3两端（第一个或最后一个）的弹性吸能单元18所连接的滑动装置17与次拱调节油缸11相连接，从而实现次拱结构11的预紧及位置调整。
所述行走机构1包括平台8和设于平台8下方的加强梁7，所述加强梁7下方设有驱动轮系5和转向轮系6；所述平台8上方设有用于固定主拱的升降式主拱固定架9和固定式主拱固定架10。
所述主拱结构2包括若干相互连接的梯形承载单元12，所述梯形承载单元12包括梯形框架13，所述梯形框架13设有上连接座16和下连接座14，所述上连接座16下方设有限位块15。相邻两个所述梯形承载单元12的上连接座16通过螺栓与螺母进行紧固，下连接座14通过螺杆与四个螺母进行紧固。在安装过程中，通过调节上、下连接座处的螺母，可调节角度θ，再配合适当的梯形承载单元数量，从而可让主拱结构适配不同的隧道大小。所述主拱结构2设有多个，相邻两个主拱结构2通过连接杆将相对的下连接座14或上连接座16紧固连接，可形成稳定的防护结构，具有较高的抗冲击强度。
本发明多级拱形组合结构对岩爆落石的冲击起到足够的缓冲与吸收作用，因而行走机构无需配置支腿，整体结构可随时移动，对在工作面附近施工的设备与人员提供实时且不间断的防护。
所述外层抗冲击板4由轻质抗冲击复合材料制成，呈拱形结构。所述外层抗冲击板4通过螺栓与弹性吸能单元18的二级簧片20紧固连接，能显著提升防护能力。
针对两个行走机构，可将其中一个行走机构上所有的次拱调节油缸替换为蓄能器，进而提升吸能效率；
针对滑动装置，可在滑动装置上安装阻尼器，进而提升能量耗散速度，降低整体结构受冲击后的震荡程度；
针对本发明的应用场景，对其中一个行走机构进行改装并增加配重单元22，通过连接梁23将其与另一行走机构固定在一起，同时将主拱结构末端的滑动装置更换为不可滑动的固定装置24，即形成适用于露天边坡的移动式滚石防护装置，如图13所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置，其特征在于，包括行走机构、主拱结构、次拱结构、外层抗冲击板，所述行走机构安放在隧道地面，所述主拱结构的两端分别与两个行走机构相连接，所述次拱结构与主拱结构外圈相连接，所述外层抗冲击板与次拱结构相连接；所述主拱结构设有若干滑动装置，所述次拱结构包括若干弹性吸能单元，所述滑动装置与弹性吸能单元相连接；所述弹性吸能单元包括一级簧片、二级簧片及用于夹持一级簧片、二级簧片的夹持装置，所述一级簧片末端弯成卷耳，所述二级簧片两端打孔；所述一级簧片末端卷耳通过销轴与滑动装置相连接；所述行走机构设有次拱调节油缸，所述次拱结构两端的弹性吸能单元所连接的滑动装置与次拱调节油缸相连接；或其中一个行走机构设有次拱调节油缸，另外一个行走机构设有蓄能器。
2.根据权利要求1所述的移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置，其特征在于，所述行走机构包括平台和设于平台下方的加强梁，所述加强梁下方设有驱动轮系和转向轮系；所述平台上方设有用于固定主拱的升降式主拱固定架和固定式主拱固定架。
3.根据权利要求1所述的移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置，其特征在于，所述主拱结构包括若干相互连接的梯形承载单元，所述梯形承载单元包括梯形框架，所述梯形框架设有上连接座和下连接座，所述上连接座下方设有限位块。
4.根据权利要求3所述的移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置，其特征在于，相邻两个所述梯形承载单元的上连接座通过螺栓与螺母进行紧固，下连接座通过螺杆与四个螺母进行紧固；所述主拱结构设有多个，相邻两个主拱结构通过连接杆将相对的下连接座或上连接座紧固连接。
5.根据权利要求1所述的移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置，其特征在于，所述外层抗冲击板由轻质抗冲击复合材料制成，呈拱形结构。
6.根据权利要求1所述的移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置，其特征在于，所述外层抗冲击板通过螺栓与弹性吸能单元的二级簧片紧固连接。
7.根据权利要求1所述的移动式多级拱形组合结构岩爆防护装置，其特征在于，所述滑动装置上安装阻尼器。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206000552U (zh) * | 2016-08-30 | 2017-03-08 | 重庆中设工程设计股份有限公司 | 隧道落石柔性防护系统 |
| CN209369809U (zh) * | 2019-01-22 | 2019-09-10 | 中铁十七局集团第五工程有限公司 | 一种岩爆防护台车 |
| CN111140265A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-12 | 中铁十六局集团有限公司 | 岩爆防护台车防护网以及防护台车防护架 |
| CN111441809A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-07-24 | 中铁十六局集团有限公司 | 防护台车 |
| CN211573546U (zh) * | 2020-02-20 | 2020-09-25 | 四川省交通勘察设计研究院有限公司 | 一种用于隧道岩爆段的防护装置及具有其的施工台车 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206000552U (zh) * | 2016-08-30 | 2017-03-08 | 重庆中设工程设计股份有限公司 | 隧道落石柔性防护系统 |
| CN209369809U (zh) * | 2019-01-22 | 2019-09-10 | 中铁十七局集团第五工程有限公司 | 一种岩爆防护台车 |
| CN111140265A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-12 | 中铁十六局集团有限公司 | 岩爆防护台车防护网以及防护台车防护架 |
| CN211573546U (zh) * | 2020-02-20 | 2020-09-25 | 四川省交通勘察设计研究院有限公司 | 一种用于隧道岩爆段的防护装置及具有其的施工台车 |
| CN111441809A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-07-24 | 中铁十六局集团有限公司 | 防护台车 |
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