CN112780287A - 一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统及方法 - Google Patents

一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统及方法,包括悬臂掘进机,悬臂掘进机的悬臂上侧安装有液压升降式操作平台,悬臂掘进机主体结构的上方架设有工具架。以解决传统方法劳动强度大,需要用到多种设备往复的多次进入和退出,施工效率极低的问题。属于隧道施工领域。

Description

一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统及方法
技术领域
本发明涉及一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统及方法,属于隧道施工技术领域。
背景技术
目前,小断面隧洞施工过程中,绝大多数仍采用传统钻爆法工艺,具体流程为:第一次移动台架就位,牵引高压风水管与钻机连接,钻眼,装药,退出移动台架至安全位置,起爆,通风,挖装机进入,运渣车辆进入,出渣,挖装机退出至安全位置,挖掘机进入处理开挖断面后退出至安全位置;第二次移动台架就位,安装拱架、钢筋网片等工序,喷射混凝土、超前支护体系、系统支护体系,退出移动台架至安全位置,再进入下一个循环,如此往复循环,工人劳动强度大,且每个循环都需要用到多种设备多次进入和退出,施工效率极低,急需加以解决。
发明内容
本发明提供一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统及方法,以解决传统方法劳动强度大,需要用到多种设备往复的多次进入和退出,施工效率极低的问题。
为实现上述目的,拟采用这样一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统,包括悬臂掘进机,悬臂掘进机的悬臂上侧安装有液压升降式操作平台,悬臂掘进机主体结构的上方架设有工具架。
前述开挖系统中,工具架的一侧沿竖向设置有爬梯,沿工具架的周向还固定设置有防护栏杆。
前述开挖系统中,所述工具架下方的悬臂掘进机主体结构上还安装有除尘装置,且除尘装置的吸尘端伸至悬臂掘进机的前端处,除尘装置的排渣端伸至悬臂掘进机尾部出渣口的正上方,以便除尘装置产生的废渣直接排到悬臂掘进机尾部出渣口处,无需对除尘装置产生的废渣额外单独处理。
前述开挖系统中,所述除尘装置为KCS型矿用湿式除尘风机。
前述开挖系统中,悬臂掘进机的尾部设置有运渣车,悬臂掘进机尾部的排渣出口与运渣车之间设置有输送带,输送带上设置有喷水降尘装置,且喷水降尘装置的喷水/喷雾端设置于运渣车车斗上方的输送带出料处。
前述开挖系统中,所述喷水降尘装置包括高压水箱、水管和喷头,喷头设置于的输送带出料处的下侧,喷头通过水管与高压水箱的出水口相连,且高压水箱的出水口处或水管上设置有阀门,高压水箱固定于输送带下部支架的内侧,水管沿输送带下部支架的内侧及输送带的下侧延伸至喷头处。
本发明还提供一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖方法,该方法是在悬臂掘进机的悬臂上安装液压升降式操作平台,并于悬臂掘进机的主体结构上方架设工具架,隧洞开挖时,先通过悬臂掘进机对开挖面进行破岩开挖,通过悬臂掘进机尾部设置的输送带将渣土输送至运渣车,并由运渣车运送至隧道外,而后,启动液压升降式操作平台,并根据需要调节悬臂掘进机的悬臂位置,隧道支护所需工具及设备安置于工具架上,操作人员在液压升降式操作平台上直接进行隧道支护工作,支护完成后,重复上述开挖及支护步骤即可实现隧洞的连续开挖支护。
前述开挖方法中,启动液压升降式操作平台前,先在隧洞开挖面上开挖用于支撑悬臂前端的支撑孔,而后将悬臂掘进机的悬臂前端伸入支撑孔内,作为悬臂的支撑点,即保证液压升降式操作平台稳定性,再启动液压升降式操作平台,实现钢拱架、网片、喷射混凝土、超前支护与系统支护体系的施工;
前述开挖方法中,悬臂掘进机尾部的出渣口伸至输送带的上游端,输送带的下游端伸至运渣车的车斗,通过输送带将渣土输送至运渣车,并由运渣车运送至隧道外。
前述开挖方法中,所述工具架下方的悬臂掘进机主体结构上还安装有除尘装置,开挖作业的同时启动除尘装置,除尘装置的吸尘端伸至悬臂掘进机的前端处,除尘装置的排渣端伸至悬臂掘进机尾部出渣口的正上方,除尘装置产生的废渣直接排到悬臂掘进机尾部出渣口处同步处理。
与现有技术相比,本发明能够连续截割、装载、运输,开挖出渣同步进行,同时,开挖完成后,施工人员直接进入掘进机悬臂上的液压升降平台内进行隧道支护工作,无需退出悬臂掘进机并进入支护台架后才能进行支护工作,节约时间,机动性强,进度快,大幅提高工作效率;超欠挖控制效果好,对围岩扰动小;机械化作业效率高,减少了人工开挖作业,有效降低工人劳动强度;不使用火工品,安全风险较小,适应性强;改进加装除尘设备后,开挖作业粉尘低,适用于洞径不小于3.3m的直墙圆拱形等断面软岩隧洞掘进,最大定位截割断面可达32m2,适宜推广应用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明,应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例
参照图1,本实施例提供一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统,包括悬臂掘进机1,悬臂掘进机1的悬臂上侧安装有液压升降式操作平台2,悬臂掘进机1主体结构的上方架设有工具架3,工具架3的一侧沿竖向设置有爬梯,沿工具架3的周向还固定设置有防护栏杆31,工具架3下方的悬臂掘进机1主体结构上还安装有除尘装置4,除尘装置4为KCS型矿用湿式除尘风机,且除尘装置4的吸尘端伸至悬臂掘进机1的前端处,除尘装置4的排渣端伸至悬臂掘进机1尾部出渣口的正上方,以便除尘装置4产生的废渣直接排到悬臂掘进机1尾部出渣口处,无需对除尘装置4产生的废渣额外单独处理,悬臂式掘进机在开挖过程中粉尘浓度较大,能见度低,不但影响了掘进机隧洞作业功效,而且对洞中作业人员的健康造成一定影响。鉴于此,在掘进机本体上方增设KCS型矿用湿式除尘风机,除尘风机主要有①抽出式防爆局部通风机②机架③捕尘器组成。KCS型矿用湿式除尘风机工作原理:含尘空气经风机动力吸(压)入捕尘器,通过振弦过滤器时,在来流方向上设置的水喷雾器向振弦过滤板上喷雾,附有水幕的纤维能使粉尘湿润增重或凝并滞留。同时由于通过的含尘气体使纤维在气流冲击下产生振动,强化了水雾粒与含尘气体中粉尘融合,提高了对微细粉尘的捕获,由于振弦过滤器自身纤维的自净能力,及喷雾器不断向过滤器喷雾,使经过过滤器的含尘气体变成湿润含尘液气流,含尘液气流通过旋流器叶片形成高速旋转的液气流,在离心力的作用下将含尘水雾抛向脱水筒内壁形成污水流,通过脱水环下排污口流出机外或进入循环过滤水箱重新经喷雾泵站循环使用。
悬臂掘进机1的尾部设置有运渣车5,悬臂掘进机1尾部的排渣出口与运渣车5之间设置有输送带6,输送带6上设置有喷水降尘装置7,且喷水降尘装置7的喷水/喷雾端设置于运渣车5车斗上方的输送带6出料处,喷水降尘装置7包括高压水箱71、水管72和喷头73,喷头73设置于的输送带6出料处的下侧,喷头73通过水管72与高压水箱71的出水口相连,且高压水箱71的出水口处或水管72上设置有阀门,高压水箱71固定于输送带6下部支架的内侧,水管72沿输送带6下部支架的内侧及输送带6的下侧延伸至喷头73处。
剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖时,在悬臂掘进机1的悬臂上安装液压升降式操作平台2,并于悬臂掘进机1的主体结构上方架设工具架3,隧洞开挖时,截割部上的截割头沿着岩石开挖面滚动,形成对岩面的滚动挤压,截割头每转动一圈,就会贯入岩面一定深度,在截齿与岩石接触处,岩石被挤压成粉末,同时裂缝向相邻的切割槽扩展,形成碎石渣,从而实现破岩,再通过悬臂掘进机1尾部设置的输送带6将渣土输送至运渣车5,并由运渣车5运送至隧道外,而后,在隧洞开挖面上开挖用于支撑悬臂前端的支撑孔,将悬臂掘进机1的悬臂前端伸入支撑孔内,再启动液压升降式操作平台2,当需要调节液压升降式操作平台2的位置时(悬臂掘进机1的悬臂位置),在预定位置重新开挖支撑孔,并将悬臂前端伸入重新挖好的支撑孔内,以保证支护过程中悬臂的稳定性,即保证液压升降式操作平台2的稳定性,隧道支护所需工具及设备安置于工具架3上,操作人员在液压升降式操作平台2上直接进行隧道支护工作,支护完成后,重复上述开挖及支护步骤即可实现隧洞的连续开挖支护,无需退出悬臂掘进机1并进入支护台架后才能进行支护工作,节约时间,大幅提高工作效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统,其特征在于:包括悬臂掘进机(1),悬臂掘进机(1)的悬臂上侧安装有液压升降式操作平台(2),悬臂掘进机(1)主体结构的上方架设有工具架(3)。
2.根据权利要求1所述一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统,其特征在于:工具架(3)的一侧沿竖向设置有爬梯,沿工具架(3)的周向还固定设置有防护栏杆(31)。
3.根据权利要求1所述一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统,其特征在于:所述工具架(3)下方的悬臂掘进机(1)主体结构上还安装有除尘装置(4),且除尘装置(4)的吸尘端伸至悬臂掘进机(1)的前端处,除尘装置(4)的排渣端伸至悬臂掘进机(1)尾部出渣口的正上方,以便除尘装置(4)产生的废渣直接排到悬臂掘进机(1)尾部出渣口处,无需对除尘装置(4)产生的废渣额外单独处理。
4.根据权利要求3所述一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统,其特征在于:所述除尘装置(4)为KCS型矿用湿式除尘风机。
5.根据权利要求1所述一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统,其特征在于:悬臂掘进机(1)的尾部设置有运渣车(5),悬臂掘进机(1)尾部的排渣出口与运渣车(5)之间设置有输送带(6),输送带(6)上设置有喷水降尘装置(7),且喷水降尘装置(7)的喷水/喷雾端设置于运渣车(5)车斗上方的输送带(6)出料处。
6.根据权利要求5所述一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖系统,其特征在于:所述喷水降尘装置(7)包括高压水箱(71)、水管(72)和喷头(73),喷头(73)设置于的输送带(6)出料处的下侧,喷头(73)通过水管(72)与高压水箱(71)的出水口相连,且高压水箱(71)的出水口处或水管(72)上设置有阀门,高压水箱(71)固定于输送带(6)下部支架的内侧,水管(72)沿输送带(6)下部支架的内侧及输送带(6)的下侧延伸至喷头(73)处。
7.一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖方法,其特征在于:该方法是在悬臂掘进机(1)的悬臂上安装液压升降式操作平台(2),并于悬臂掘进机(1)的主体结构上方架设工具架(3),隧洞开挖时,先通过悬臂掘进机(1)对开挖面进行破岩开挖,通过悬臂掘进机(1)尾部设置的输送带(6)将渣土输送至运渣车(5),并由运渣车(5)运送至隧道外,而后,启动液压升降式操作平台(2),并根据需要调节悬臂掘进机(1)的悬臂位置,隧道支护所需工具及设备安置于工具架(3)上,操作人员在液压升降式操作平台(2)上直接进行隧道支护工作,支护完成后,重复上述开挖及支护步骤即可实现隧洞的连续开挖支护。
8.根据权利要求7所述一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖方法,其特征在于:启动液压升降式操作平台(2)前,先在隧洞开挖面上开挖用于支撑悬臂前端的支撑孔,而后将悬臂掘进机(1)的悬臂前端伸入支撑孔内,再启动液压升降式操作平台(2)实现钢拱架、网片、喷射混凝土、超前支护与系统支护体系的施工。
9.根据权利要求7所述一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖方法,其特征在于:悬臂掘进机(1)尾部的出渣口伸至输送带(6)的上游端,输送带(6)的下游端伸至运渣车(5)的车斗,通过输送带(6)将渣土输送至运渣车(5),并由运渣车(5)运送至隧道外。
10.根据权利要求7所述一种剧烈砂化白云岩小断面隧洞开挖方法,其特征在于:所述工具架(3)下方的悬臂掘进机(1)主体结构上还安装有除尘装置(4),开挖作业的同时启动除尘装置(4),除尘装置(4)的吸尘端伸至悬臂掘进机(1)的前端处,除尘装置(4)的排渣端伸至悬臂掘进机(1)尾部出渣口的正上方,除尘装置(4)产生的废渣直接排到悬臂掘进机(1)尾部出渣口处同步处理。
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