CN113638750A - 坑井隧道作业安全防护智能设备及安全防护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及坑井隧道作业安全防护智能设备，包括压力传感机构、防护机构，所述压力传感机构底部与防护机构顶部通过螺栓连接，所述压力传感机构包括压力杠杆、压力活塞、压力承架，所述压力杠杆安装于压力活塞上方，且所述压力杠杆右端与压力承架的右端铰接，本发明的优点在于第二卡块使限位轴向外移动，促使限位块滑动至限位凹槽上方，夹持一部再次夹紧，使限位块下落嵌入限位固定槽，完成限位固定，夹持一部、夹持二部的夹持将不会因为夹持连杆的释放而松开，极大的加强了支撑管道连接处的稳定性，本发明还提供了采用该装置进行安全防护的方法，包括设备安装、压力承减、修复限位等步骤。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及坑井隧道作业安全防护智能设备及安全防护方法。
背景技术
在隧道进行作业时，会事先安装大量管道支架进行隧道支撑，当在软土地质进行施工时，由于地质松软，且地下水流动，极容易造成隧道内壁形变，往往会造成支撑管道连接处的连接松开导致支撑坍塌，并且现有管道连接处的连接结构极不稳定且无法自主调节。
公开号为CN110295944B的中国专利公开了一种隧道防护机组，包括等距设置在隧道两侧的一组以上的防护装置，相邻防护装置之间互相接触并向着隧道长度方向延伸布置，每个防护装置均包括一防护支架，防护支架的底部两侧分别转动装入于隧道地面上开设的转动槽中，防护支架的中间具有一个防护腔，防护腔内并排设置有一根以上的防护杆，防护杆的底部均设置一滑动轴套，滑动轴套中间均贯穿设置一通孔，穿过各滑动轴套的通孔均设置一根轴杆，轴杆的两端分别穿过防护支架并与防护支架转动连接。
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但是，仍然存在下列问题：
1.支撑管道连接结构的结构强度低；
2.支撑管道连接结构无法对外界压力进行自主调节且无法自主修复；
3.支撑管道连接结构无法再次回收利用且无法对破损结构进行应急修复。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了坑井隧道作业安全防护智能设备，用以解决现有技术存在支撑管道连接结构无法对外界压力进行自主调节且无法自主修复，支撑管道连接结构无法再次回收利用且无法对破损结构进行应急修复等问题，本发明还提供了采用该坑井隧道作业安全防护智能设备进行安全防护的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
坑井隧道作业安全防护智能设备，包括压力传感机构、防护机构，所述压力传感机构底部与防护机构顶部通过螺栓连接；
所述压力传感机构包括压力杠杆、压力活塞、压力承架，所述压力杠杆安装于压力活塞上方，且所述压力杠杆右端与压力承架的右端铰接，所述压力承架左端与压力活塞左端活动连接，所述压力杠杆下端凸起处与压力活塞右端连接；
所述防护机构包括夹持一部、夹持二部、修复腔体，所述夹持一部右端与修复腔体左端导通连接，所述夹持二部左端与修复腔体右端导通连接，所述夹持一部与夹持二部结构相同。
进一步的，所述夹持一部包括夹持前爪、夹持后爪、夹持连杆和夹持外板，所述夹持前爪顶端均设有夹持连杆，所述夹持前爪设于夹持外板前端，所述夹持后爪设于夹持外板后端。
进一步的，所述修复腔体包括卡位机构、储液上腔，所述卡位机构设于储液上腔下方；
所述卡位机构包括卡位外壳、卡位内销、内销螺纹，所述卡位内销套设于卡位外壳内部，所述卡位内销外部设有一圈内销螺纹。
进一步的，所述卡位机构还包括动轴、缓压弹簧、连轴、第一卡块和第二卡块，所述动轴套设于缓压弹簧内部，所述动轴顶端与连轴接触，所述第一卡块尾端与连轴顶端固定连接，所述第二卡块与第一卡块中间设有出液道。
进一步的，所述夹持一部还包括限位机构，所述限位机构包括限位轴、限位块、限位卡块，所述限位块安装于限位轴下端，所述限位卡块设于限位轴下方。
进一步的，所述限位卡块包括限位凹槽、限位固定槽，所述限位凹槽设于限位卡块右部上端，所述限位固定槽设于限位凹槽下方。
进一步的，所述压力杠杆顶部设有缓冲软垫，所述缓冲软垫为阻尼防滑材料，由短纤维、水性胶水、氧化锌、防老剂、硬脂酸、光引发剂、硬脂酸镁、硬脂酸钾、偶联剂和碳纤维组成。
进一步的，所述压力杠杆与压力承架设有多个三边形孔从而形成镂空架体结构。
采用上述的坑井隧道作业安全防护智能设备进行安全防护的方法，包括以下步骤：
S1，设备安装，通过夹持一部、夹持二部将隧道管道连接处进行夹持固定，压力传感机构与隧道内壁进行接触；
S2，压力承减，当隧道内壁出现坍塌形变时，压力通过压力杠杆向下传导，压力杠杆下压，压力活塞被拉开，同时，多余的压力继续往下传导至压力承架，当形变恢复时，压力活塞回缩，使压力杠杆回位，如果压力超出压力杠杆上限，压力承架会跟随下压，当压力承架触底时，使防护机构启动；
S3，修复限位，当防护机构启动时，储液上腔阀门打开，使修补液通过出液道流出至管道连接处，当储液上腔修补液流净后，设于卡位机构内部的电机顶出动轴，通过缓压弹簧对动能缓释，同时动轴带动连轴对第一卡块进行前顶，使第一卡块接触第二卡块，封闭出液道，与此同时，第二卡块使限位轴向外移动，促使限位块滑动至限位凹槽上方，夹持一部再次夹紧，使限位块下落嵌入限位固定槽，完成限位固定。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1.通过夹持一部、夹持二部将两根管道的连接处分别进行夹持固定，压力传感机构与隧道内壁进行接触，当隧道内壁出现坍塌形变时，压力首先会通过压力杠杆向下传导，压力杠杆下压，压力活塞被拉开，同时，多余的压力继续往下传导至压力承架，当形变恢复时，压力活塞回缩，使压力杠杆回位，使防护机构能够在地下水涌出造成隧道内壁形变时对形变位置的支撑管道进行夹持固定，避免支撑管道变形坍塌；
2.当防护机构启动时，储液上腔阀门打开，使修补液通过出液道流出至管道连接处，当储液上腔修补液流净后，设于卡位机构内部的电机顶出动轴，通过缓压弹簧对动能缓释，同时动轴带动连轴对第一卡块进行前顶，使第一卡块接触第二卡块，封闭出液道，避免在限位机构进行限位时，储液上腔仍有修补液溢出至限位机构内，造成限位机构凝结，影响修复；
3.第二卡块使限位轴向外移动，促使限位块滑动至限位凹槽上方，夹持一部再次夹紧，使限位块下落嵌入限位固定槽，完成限位固定，此时，整个设备处于锁死状态，在防护设备未受到毁灭性的结构性损伤时，夹持一部、夹持二部的夹持将不会因为夹持连杆的释放而松开，极大的加强了支撑管道连接处的稳定性。
附图说明
图1为本发明坑井隧道作业安全防护智能设备实施例的立体结构示意图一；
图2为本发明坑井隧道作业安全防护智能设备实施例的工作状态结构示意图；
图3为本发明坑井隧道作业安全防护智能设备实施例的立体结构示意图二；
图4为本发明坑井隧道作业安全防护智能设备实施例的立体结构示意图三；
图5为图4中X处的局部放大结构示意图；
图6为本发明坑井隧道作业安全防护智能设备实施例的左视结构示意图；
图7为图6中A-A处的剖视结构示意图；
图8为图7中Y处的局部放大结构示意图；
说明书附图中的附图标记包括：
压力传感机构1、压力杠杆11、缓冲软垫111、压力活塞12、压力承架13；
防护机构2、夹持一部21、夹持前爪211、夹持后爪212、夹持连杆213、夹持外板214、限位机构22、限位轴221、限位块222、限位卡块223、限位凹槽2231、限位固定槽2232、夹持二部23；
修复腔体3、卡位机构31、括动轴314、缓压弹簧315、连轴316、第一卡块317、第二卡块318、出液道319、储液上腔32。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：
需要说明，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例一
如图1-8所示，本发明的坑井隧道作业安全防护智能设备，包括压力传感机构1、防护机构2，压力传感机构1底部与防护机构2顶部通过螺栓连接；
压力传感机构1包括压力杠杆11、压力活塞12、压力承架13，压力杠杆11安装于压力活塞12上方，且压力杠杆11右端与压力承架13的右端铰接，压力承架13左端与压力活塞12左端活动连接，压力杠杆11下端凸起处与压力活塞12右端连接；
防护机构2包括夹持一部21、夹持二部2、修复腔体3，夹持一部21右端与修复腔体3左端导通连接，夹持二部2左端与修复腔体3右端导通连接，夹持一部21与夹持二部2结构相同。
在具体使用时，通过夹持一部21、夹持二部2将两根管道的连接处分别进行夹持固定，压力传感机构1与隧道内壁进行接触，当隧道内壁出现坍塌形变时，压力首先会通过压力杠杆11向下传导，压力杠杆11下压，压力活塞12被拉开，同时，多余的压力继续往下传导至压力承架13，当形变回复过，压力活塞12回缩，使压力杠杆11回形，使防护机构2能够在地下水涌出造成隧道内壁形变时对形变位置的支撑管道进行夹持固定，避免支撑管道变形坍塌。
夹持一部21包括夹持前爪211、夹持后爪212、夹持连杆213和夹持外板214，夹持前爪211与夹持后爪212顶端均设有夹持连杆213，夹持前爪211设于夹持外板214前端，夹持后爪212设于夹持外板214后端。
在具体使用时，夹持前爪211、夹持后爪212内壁设置有防滑钢纹，使夹持前爪211、夹持后爪212在对支撑管道进行夹持，避免由于管壁光滑导致夹持松动。
修复腔体3包括卡位机构31、储液上腔32，卡位机构31设于储液上腔32下方；
卡位机构31包括卡位外壳、卡位内销、内销螺纹，卡位内销套设于卡位外壳内部，卡位内销外部设有一圈内销螺纹。
在具体使用时，通过卡位外壳311、能够在卡位内销312上的内销螺纹313上进行旋转来对压力造成的卡位反应进行调节，将卡位外壳311向右调节能使卡位机构31对压力造成的卡位反应更加灵敏，储液上腔32内所储存的液体为水性树脂，能够在于空气接触后迅速凝固，使管道连接处的破损应急修复，同时能够对管道的连接强度短暂性加强。
实施例二
本实施例作为上一实施例的进一步改进，如图1-8所示，本发明的坑井隧道作业安全防护智能设备，包括压力传感机构1、防护机构2，压力传感机构1底部与防护机构2顶部通过螺栓连接；
压力传感机构1包括压力杠杆11、压力活塞12、压力承架13，压力杠杆11安装于压力活塞12上方，且压力杠杆11右端与压力承架13的右端铰接，压力承架13左端与压力活塞12左端活动连接，压力杠杆11下端凸起处与压力活塞12右端连接；
防护机构2包括夹持一部21、夹持二部2、修复腔体3，夹持一部21右端与修复腔体3左端导通连接，夹持二部2左端与修复腔体3右端导通连接，夹持一部21与夹持二部2结构相同。
在具体使用时，通过夹持一部21、夹持二部2将两根管道的连接处分别进行夹持固定，压力传感机构1与隧道内壁进行接触，当隧道内壁出现坍塌形变时，压力首先会通过压力杠杆11向下传导，压力杠杆11下压，压力活塞12被拉开，同时，多余的压力继续往下传导至压力承架13，当形变回复过，压力活塞12回缩，使压力杠杆11回形，使防护机构2能够在地下水涌出造成隧道内壁形变时对形变位置的支撑管道进行夹持固定，避免支撑管道变形坍塌。
夹持一部21包括夹持前爪211、夹持后爪212、夹持连杆213和夹持外板214，夹持前爪211与夹持后爪212顶端均设有夹持连杆213，夹持前爪211设于夹持外板214前端，夹持后爪212设于夹持外板214后端。
在具体使用时，夹持前爪211、夹持后爪212内壁设置有防滑钢纹，使夹持前爪211、夹持后爪212在对支撑管道进行夹持，避免由于管壁光滑导致夹持松动。
修复腔体3包括卡位机构31、储液上腔32，卡位机构31设于储液上腔32下方；
卡位机构31包括卡位外壳、卡位内销、内销螺纹，卡位内销套设于卡位外壳内部，卡位内销外部设有一圈内销螺纹。
在具体使用时，通过卡位外壳311、能够在卡位内销312上的内销螺纹313上进行旋转来对压力造成的卡位反应进行调节，将卡位外壳311向右调节能使卡位机构31对压力造成的卡位反应更加灵敏，储液上腔32内所储存的液体为水性树脂，能够在于空气接触后迅速凝固，使管道连接处的破损应急修复，同时能够对管道的连接强度短暂性加强。
卡位机构31还包括动轴314、缓压弹簧315、连轴316、第一卡块317和第二卡块318，动轴314套设于缓压弹簧315内部，动轴314顶端与连轴316接触，第一卡块317尾端与连轴316顶端固定连接，第二卡块318与第一卡块317中间设有出液道319。
在具体使用时，当防护机构2启动时，储液上腔32阀门打开，使修补液通过出液道319流出至管道连接处，当时储液上腔32修补液流净后，设于卡位机构31内部的电机顶出动轴314，通过缓压弹簧315对动能缓释，同时动轴314带动连轴316对第一卡块317进行前顶，使第一卡块317接触第二卡块318，封闭出液道319，避免在限位机构22进行限位时，储液上腔32仍有修补液溢出至限位机构22内，造成限位机构22凝结，影响修复。
夹持一部21还包括限位机构22，限位机构22包括限位轴221、限位块222、限位卡块223，限位块222安装于限位轴221下端，限位卡块223设于限位轴221下方。
限位卡块223包括限位凹槽2231、限位固定槽2232，限位凹槽2231设于限位卡块223右部上端，限位固定槽2232设于限位凹槽2231下方。
在具体使用时，储液上腔32阀门打开，使修补液通过出液道319流出至管道连接处，当时储液上腔32修补液流净后，设于卡位机构31内部的电机顶出动轴314，通过缓压弹簧315对动能缓释，同时动轴314带动连轴316对第一卡块317进行前顶，使第一卡块317接触第二卡块318，封闭出液道319，与此同时，第二卡块318使限位轴221向外移动，促使限位块222滑动至限位凹槽2231上方，夹持一部21再次夹紧，使限位块222下落嵌入限位固定槽2232，完成限位固定，此时，整个设备处于锁死状态，在防护设备未受到毁灭性的结构性损伤时，夹持一部21、夹持二部2的夹持将不会因为夹持连杆213的释放二松开，极大的加强了支撑管道连接处的稳定性。
压力杠杆11顶部设有缓冲软垫111，缓冲软垫111为阻尼防滑材料，由短纤维、水性胶水、氧化锌、防老剂、硬脂酸、光引发剂、硬脂酸镁、硬脂酸钾、偶联剂和碳纤维组成。
阻尼防滑材料包括短纤维5-10份、水性胶水0.5-5份、氧化锌3-7份、防老剂1-5份、硬脂酸2-8份、光引发剂1-5份、硬脂酸镁10-13份、硬脂酸钾1-8份、偶联剂3-10份和碳纤维0.5-10份，缓冲软垫111使用材料为阻尼防滑材料，具有较为强度耐磨性能和防滑性能，使装置在收到压力产生形变时表面吸附力更强，不会出移位的问题。
压力杠杆11与压力承架13设有多个三边形孔从而形成镂空架体结构。
实施例二相对于实施例一的优点在于：第二卡块318使限位轴221向外移动，促使限位块222滑动至限位凹槽2231上方，夹持一部21再次夹紧，使限位块222下落嵌入限位固定槽2232，完成限位固定，此时，整个设备处于锁死状态，在防护设备未受到毁灭性的结构性损伤时，夹持一部21、夹持二部2的夹持将不会因为夹持连杆213的释放而松开，极大的加强了支撑管道连接处的稳定性。
采用上述的坑井隧道作业安全防护智能设备进行安全防护的方法，包括以下步骤：
S1，设备安装，通过夹持一部21、夹持二部23将隧道管道连接处进行夹持固定，压力传感机构1与隧道内壁进行接触；
S2，压力承减，当隧道内壁出现坍塌形变时，压力通过压力杠杆11向下传导，压力杠杆11下压，压力活塞12被拉开，同时，多余的压力继续往下传导至压力承架13，当形变恢复时，压力活塞12回缩，使压力杠杆11回位，如果压力超出压力杠杆11上限，压力承架13会跟随下压，当压力承架13触底时，使防护机构2启动；
S3，修复限位，当防护机构2启动时，储液上腔32阀门打开，使修补液通过出液道319流出至管道连接处，当储液上腔32修补液流净后，设于卡位机构31内部的电机顶出动轴314，通过缓压弹簧315对动能缓释，同时动轴314带动连轴316对第一卡块317进行前顶，使第一卡块317接触第二卡块318，封闭出液道319，与此同时，第二卡块318使限位轴221向外移动，促使限位块222滑动至限位凹槽2231上方，夹持一部21再次夹紧，使限位块222下落嵌入限位固定槽2232，完成限位固定。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (9)
1.坑井隧道作业安全防护智能设备，其特征在于：包括压力传感机构(1)、防护机构(2)，所述压力传感机构(1)底部与防护机构(2)顶部通过螺栓连接；
所述压力传感机构(1)包括压力杠杆(11)、压力活塞(12)、压力承架(13)，所述压力杠杆(11)安装于压力活塞(12)上方，且所述压力杠杆(11)右端与压力承架(13)的右端铰接，所述压力承架(13)左端与压力活塞(12)左端活动连接，所述压力杠杆(11)下端凸起处与压力活塞(12)右端连接；
所述防护机构(2)包括夹持一部(21)、夹持二部(23)、修复腔体(3)，所述夹持一部(21)右端与修复腔体(3)左端导通连接，所述夹持二部(23)左端与修复腔体(3)右端导通连接，所述夹持一部(21)与夹持二部(23)结构相同。
2.根据权利要求1所述的坑井隧道作业安全防护智能设备，其特征在于：所述夹持一部(21)包括夹持前爪(211)、夹持后爪(212)、夹持连杆(213)和夹持外板(214)，所述夹持前爪(211)与夹持后爪(212)顶端均设有夹持连杆(213)，所述夹持前爪(211)设于夹持外板(214)前端，所述夹持后爪(212)设于夹持外板(214)后端。
3.根据权利要求2所述的坑井隧道作业安全防护智能设备，其特征在于：所述修复腔体(3)包括卡位机构(31)、储液上腔(32)，所述卡位机构(31)设于储液上腔(32)下方；
所述卡位机构(31)包括卡位外壳、卡位内销、内销螺纹，所述卡位内销套设于卡位外壳内部，所述卡位内销外部设有一圈内销螺纹。
4.根据权利要求3所述的坑井隧道作业安全防护智能设备，其特征在于：所述卡位机构(31)还包括动轴(314)、缓压弹簧(315)、连轴(316)、第一卡块(317)和第二卡块(318)，所述动轴(314)套设于缓压弹簧(315)内部，所述动轴(314)顶端与连轴(316)接触，所述第一卡块(317)尾端与连轴(316)顶端固定连接，所述第二卡块(318)与第一卡块(317)中间设有出液道(319)。
5.根据权利要求4所述的坑井隧道作业安全防护智能设备，其特征在于：所述夹持一部(21)还包括限位机构(22)，所述限位机构(22)包括限位轴(221)、限位块(222)、限位卡块(223)，所述限位块(222)安装于限位轴(221)下端，所述限位卡块(223)设于限位轴(221)下方。
6.根据权利要求5所述的坑井隧道作业安全防护智能设备，其特征在于：所述限位卡块(223)包括限位凹槽(2231)、限位固定槽(2232)，所述限位凹槽(2231)设于限位卡块(223)右部上端，所述限位固定槽(2232)设于限位凹槽(2231)下方。
7.根据权利要求1所述的坑井隧道作业安全防护智能设备，其特征在于：所述压力杠杆(11)顶部设有缓冲软垫(111)，所述缓冲软垫(111)为阻尼防滑材料，由短纤维、水性胶水、氧化锌、防老剂、硬脂酸、光引发剂、硬脂酸镁、硬脂酸钾、偶联剂和碳纤维组成。
8.根据权利要求1所述的坑井隧道作业安全防护智能设备，其特征在于：所述压力杠杆(11)与压力承架(13)设有多个三边形孔从而形成镂空架体结构。
9.采用如权利要求8所述的坑井隧道作业安全防护智能设备进行安全防护的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，设备安装，通过夹持一部(21)、夹持二部(23)将隧道管道连接处进行夹持固定，压力传感机构(1)与隧道内壁进行接触；
S2，压力承减，当隧道内壁出现坍塌形变时，压力通过压力杠杆(11)向下传导，压力杠杆(11)下压，压力活塞(12)被拉开，同时，多余的压力继续往下传导至压力承架(13)，当形变恢复时，压力活塞(12)回缩，使压力杠杆(11)回位，如果压力超出压力杠杆(11)上限，压力承架(13)会跟随下压，当压力承架(13)触底时，使防护机构(2)启动；
S3，修复限位，当防护机构(2)启动时，储液上腔(32)阀门打开，使修补液通过出液道(319)流出至管道连接处，当储液上腔(32)修补液流净后，设于卡位机构(31)内部的电机顶出动轴(314)，通过缓压弹簧(315)对动能缓释，同时动轴(314)带动连轴(316)对第一卡块(317)进行前顶，使第一卡块(317)接触第二卡块(318)，封闭出液道(319)，与此同时，第二卡块(318)使限位轴(221)向外移动，促使限位块(222)滑动至限位凹槽(2231)上方，夹持一部(21)再次夹紧，使限位块(222)下落嵌入限位固定槽(2232)，完成限位固定。
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