CN113653443A - 一种隧道狭小空间专用钻机设备及其钻孔方法 - Google Patents
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Abstract
一种隧道狭小空间专用钻机设备，包括车身部、门架部、钻臂部和钻机部；门架部一侧连接钻臂部，另一侧连接车身部；门架部包括门架、旋转驱动机构和纵向驱动机构，旋转驱动机构安装在门架上，门架上设置有用于驱动旋转驱动机构沿门架高度方向移动的纵向驱动机构；所述钻臂部包括钻臂、钻机部和设置在钻臂上的钻机纵向驱动机构，钻机部滑动安装在钻臂上，钻机纵向驱动机构驱动钻机部在钻臂上移动，钻臂固定连接旋转驱动机构，旋转驱动机构驱动钻臂旋转。施工时，通过调节钻机设备门架上的纵向驱动机构和旋转驱动机构来调节钻臂的高度和角度，以使钻臂能够适应隧道内的高度和拱形顶面施工环境，满足在隧道内任意位置进行钻孔的施工需要。
Description
技术领域
本发明属于建筑装备领域，具体涉及一种隧道狭小空间专用钻机设备及其钻孔方法。
背景技术
交通运输总投资中，拟建的铁路、地铁及公路中隧道工程约占到其总工程的50％，而隧道施工中，超前钻探、管棚支护、注浆加固及锁脚锚杆为其主要施工工艺，因此急需开发一款隧道狭小空间专用钻机设备来满足隧道常用施工功能，满足隧道施工客户需求，目前隧道钻机设备仍然具有体积大、钻机机构不合理、钻孔定位效率低下的缺点；因此需要开发符合国内隧道施工技术要求的一款隧道用多功能钻机设备。
在少数软岩隧道施工中采用一种三台阶NPR恒阻支护方法(参见附图4)，在施工过程中，隧道前端为未支护区域，顶面为拱形，高度范围2米至4米，空间作业范围小，施工人员作业不安全，施工环境恶劣，在此种施工环境条件下，多采用人工钻孔作业，存在工人劳动强度大，长时间暴露在未支护的隧道环境中，容易发生危险，而现有的钻机设备以中大型为主，钻机作业范围无法满足2至4米的作业适用范围。
发明内容
本发明的目的在于克服现有钻机设备体积较大，难以在狭小隧道中工作的问题，提供一种隧道狭小空间专用钻机设备及其钻孔方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种隧道狭小空间专用钻机设备，包括车身部、门架部、钻臂部和钻机部；
所述门架部一侧连接钻臂部，另一侧连接车身部；
所述车身部包括车身本体和行走装置；
所述门架部包括门架、旋转驱动机构和纵向驱动机构，旋转驱动机构安装在门架上，门架上设置有用于驱动旋转驱动机构沿门架高度方向移动的纵向驱动机构；
所述钻臂部包括钻臂、钻机部和设置在钻臂上的钻机纵向驱动机构，钻机部滑动安装在钻臂上，钻机纵向驱动机构驱动钻机部在钻臂上移动，所述钻臂固定连接旋转驱动机构，旋转驱动机构驱动钻臂旋转。
在上述方案中，钻机纵向驱动机构包括钻机移动马达、链轮和链条，所述钻机移动马达设置在钻臂端部，钻臂两端设置链轮，所述链条安装在链轮上，钻机移动马达连接链轮带动链条转动。
在上述方案中，所述车身部行走装置是履带轮。
在上述方案中，所述钻臂端部设置钻机扶正夹持器。
在上述方案中，所述钻机部包括设置在钻臂上的钻机托架和钻机，钻机托架滑动设置在钻臂上，钻机固定安装在钻机托架上，所述钻机托架上两端设置连接杆，连接杆与链条铰接，链条可带动钻机部移动。
在上述方案中，所述车身部顶端设置有支撑部，支撑部包括推杆，支撑部推出推杆顶在支护区可固定车身，所述车身部设置用于保持车身本体平衡的配重块。
在上述方案中，支撑部是油缸。
在上述方案中，旋转驱动机构是液压回转盘。
在上述方案中，所述驱动装置是设置在门架上的丝杠。
在上述方案中，钻机设备在隧道狭小空间内进行钻孔的方法：在隧道中施工时，通过调节钻机设备门架上的纵向驱动机构和旋转驱动机构来调节钻臂的高度和角度，以使钻臂能够适应隧道内狭小空间的高度施工环境，满足在隧道内任意位置进行钻孔的施工需要。
本发明优点和有益效果为：
1.本发明的隧道狭小空间专用钻机设备，采用履带轮作为行走装置，可以很容易的应对隧道内复杂的施工环境。
2.施工隧道空间作业范围小，拱形顶面有高度差，同时未支护区域施工不安全，本发明中钻机设备的门架和钻臂重叠布置结构使钻机设备的整体高度更低，进入到狭小空间内作业，通过调整钻臂高度和角度可对拱形顶面不同高度和角度进行钻孔作业。
3.钻臂采用液压回转盘带动旋转，使钻臂可以在小范围空间内操作施工作业，对隧道内拱顶、拱腰、底板均可施工。
附图说明
图1是本发明隧道狭小空间专用钻机设备立体结构示意图。
图2是本发明隧道狭小空间专用钻机设备局部立体结构放大图。
图3是本发明隧道狭小空间专用钻机设备立体结构示意图。
图4是本发明隧道狭小空间专用钻机设备钻孔方法示意图。
其中：
1：车身部，11：车身本体，12：行走装置，13：配重块，14：支撑部，15：推杆，16：支护区，2：门架部，21：门架，22：纵向驱动机构，23：旋转驱动机构，24：安装块，25：立架，26：上横架，27：下横架，28：滑轨，29：驱动电机，3：钻臂部，31：钻臂，32：链条，33：钻机移动马达，34：链轮，35：钻机扶正夹持器，36：夹持器安装板，37：法兰，4：钻机部，41：钻机托架，42：钻机，43：连接杆。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
参见附图，一种隧道狭小空间专用钻机设备，包括车身部1，门架部2和钻臂部3，所述门架部一侧固定连接在车身部1的首部，另一侧固定连接钻臂部。
所述钻臂部3包括钻臂31、链条32、钻机移动马达33、链轮34、钻机部4；所述钻臂31沿长度方向上设置链条32，钻臂31两端设置有链轮34，链条32安装在链轮34上，钻机移动马达33设置在钻臂31的端部，钻机移动马达33的驱动轴连接链轮34，钻机移动马达33通过驱动轴驱动链轮34转动，链轮34啮合链条32带动链条32在钻臂31上纵向移动。所述钻机部4通过滑轨滑动安装在钻臂31上，并且钻机部4与所述链条34连接，链条32的移动会带动钻机部4在滑轨上滑动，完成钻进工作。
进一步的说，所述钻臂31为柱型结构，钻臂31两侧沿钻臂31长度方向设置有用于安装所述钻机部4的滑轨，所述钻机移动马达33优选摆线液压马达，所述钻机部4包括设置在钻臂31上的钻机托架41，钻机42固定安装在钻机托架41上，钻机托架41滑动安装在钻臂滑轨上，所述钻机托架41两端设置有连接杆43，连接杆43与链条34铰接，钻机移动马达33驱动链轮34转动，链轮34带动链条32转动，链条32通过连接杆43带动钻机部4沿钻臂31轨道滑动，钻臂31另一端设置有钻机扶正夹持器35，钻机扶正夹持器35通过设置在钻臂31端部的夹持器安装板36安装在钻臂31上，用于扶正钻机部4并在工作中拆装钻头时起夹持钻机部4作用。
所述门架部2包括门架21、纵向驱动机构22、旋转驱动机构23，所述门架2下部固定在车身部1前端，门架21上设置有安装块24，门架21包括立架25和上横架26和下横架27，立架25上设置滑轨28，安装块24可滑动的安装在滑轨28中，所述纵向驱动机构22包括驱动电机29和丝杠(图中未示出)，驱动电机29设置在上横架26上，丝杠通过设置在上横架26和下横架27上的轴承安装在上横架26和下横架27上，驱动电机29通过齿轮机构驱动丝杠转动，所述安装块24设置在丝杠上，丝杠可驱动安装块24沿滑轨28纵向移动，所述旋转驱动机构23优选液压回转盘，通过螺栓固定安装在安装块23上，所述钻臂31上设置法兰37，旋转驱动机构23与钻臂31通过法兰37连接，旋转驱动机构23可使钻臂部3在轴向上±180°旋转，从而使钻机部4可沿隧道断面径向打孔，并实现拱顶、拱腰、底板全方位打孔的功能，旋转驱动机构23可通过丝杠驱动上升和下降，进而带动钻臂部3升高和降低，扩大了钻机部4的作业高度，使钻机部4最大作业高度可达4米，最低作业高度2米。
所述车身部1包括车身本体11，行走装置12，配重块13。所述行走装置12优选履带轮，可以克服钻机设备的恶劣工作环境，车身本体11后端设置配重块13，车身前端有钻臂部3和门架部2，车身重心在前端，后部设置配重块13可以使车身重心在车身本体11中间部位，减少工作中车身重心不稳或整体重量低的问题。
实施例二
在实施例一中所述的车身本体11，车身本体11顶端设置有支撑部14，支撑部14优选支撑油缸，油缸推出推杆15顶在支护区16，在钻机部4钻孔时起到车身稳定作用。
实施例三
参见附图4，应用上述实施例的钻机设备在三台阶隧道狭小空间内进行钻孔的方法：在隧道中具有三级台阶，分别是低级台阶、中级台阶和高级台阶，隧道顶面为拱形，其中高级台阶顶面高度在2米至4米范围。施工时，通过调节钻机设备门架21上的纵向驱动机构22和旋转驱动机构23来调节钻臂31的高度和角度，以使钻臂31能够适应隧道顶面2米至4米高度以及拱形顶面的施工环境，满足在隧道内任意位置进行钻孔的施工需要。
发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种隧道狭小空间专用钻机设备，其特征在于，包括车身部、门架部、钻臂部和钻机部；所述门架部一侧连接钻臂部，另一侧连接车身部；所述车身部包括车身本体和行走装置；所述门架部包括门架、旋转驱动机构和纵向驱动机构，旋转驱动机构安装在门架上，门架上设置有用于驱动旋转驱动机构沿门架高度方向移动的纵向驱动机构；所述钻臂部包括钻臂、钻机部和设置在钻臂上的钻机纵向驱动机构，钻机部滑动安装在钻臂上，钻机纵向驱动机构驱动钻机部在钻臂上移动，所述钻臂固定连接旋转驱动机构，旋转驱动机构驱动钻臂旋转。
2.根据权利要求1所述的隧道狭小空间专用钻机设备，其特征在于，钻机纵向驱动机构包括钻机移动马达、链轮和链条，所述钻机移动马达设置在钻臂端部，钻臂两端设置链轮，所述链条安装在链轮上，钻机移动马达连接链轮带动链条转动。
3.根据权利要求1所述的隧道狭小空间专用钻机设备，其特征在于，所述车身部行走装置是履带轮。
4.根据权利要求1所述的隧道狭小空间专用钻机设备，其特征在于，所述钻臂端部设置钻机扶正夹持器。
5.根据权利要求2所述的隧道狭小空间专用钻机设备，其特征在于，所述钻机部包括设置在钻臂上的钻机托架和钻机，钻机托架滑动设置在钻臂上，钻机固定安装在钻机托架上，所述钻机托架上两端设置连接杆，连接杆与链条铰接，链条可带动钻机部移动。
6.根据权利要求1所述的隧道狭小空间专用钻机设备，其特征在于，所述车身部顶端设置有支撑部，支撑部内设置推杆，支撑部推出推杆顶在支护区可固定车身，所述车身部设置有用于保持车身本体平衡的配重块。
7.根据权利要求6所述的隧道狭小空间专用钻机设备，其特征在于，所述支撑部是油缸。
8.根据权利要求1所述的隧道狭小空间专用钻机设备，其特征在于，旋转驱动机构是液压回转盘。
9.根据权利要求1所述的隧道狭小空间专用钻机设备，其特征在于，所述纵向驱动机构是设置在门架上的丝杠和驱动电机。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的隧道狭小空间专用钻机设备的钻孔方法，其特征在于，在隧道中施工时，通过调节钻机设备门架上的纵向驱动机构和旋转驱动机构来调节钻臂的高度和角度，以使钻臂能够适应隧道内狭小空间和拱形顶面施工环境，满足在隧道内任意位置进行钻孔的施工需要。
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