CN205936603U - 一种钻裂联合掘进机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻裂联合掘进机，包括车体机构、分别连接在车体机构上的凿岩机构、劈裂机构、除渣机构以及支护机构，其中，凿岩机构和劈裂机构分别为多个，且分别通过一机架组件组成一排列结构的凿岩机构群组以及一劈裂机构群组，凿岩机构群组和劈裂机构群组分别通过一工作臂连接在车体机构上。本实用新型采用凿岩机构集群钻孔、劈裂机构集群裂岩、除渣机构连续破碎和排渣以及支护机构进行支护，适用范围广，工作效率高。

Description

一种钻裂联合掘进机

技术领域

本实用新型涉及一种掘进机，具体地说，是涉及一种主要用于城市地下岩石隧道开凿、矿山岩石巷道掘进、以及水利、铁路、公路、国防等工程建设中岩石隧道的掘进、甚至地面工程的岩石开拓的钻裂联合掘进机。

背景技术

目前世界上岩石隧道的掘进工艺方法有两种，一是钻爆法，工艺流程是：钻爆破孔→炸药爆破→通风降尘→出渣；二是盾构法，工艺流程是：工程准备(竖井或斜井，用于下放TBM盾构机系统)→盾构机系统安装→连续掘进→连续出渣。

钻爆法工艺传统，属于非连续工艺，各道工序均需较长时间，特别是通风降尘和出渣工序消耗整个掘进的绝大部分时间，工作效率低下，40m²左右断面的岩石隧道每天进尺不到10米，安全性低，对施工人员和设备威胁性大。另外，钻爆法施工质量差，围岩受爆破震动造成松动和不稳定，支护要求高，在城市地下或不允许有此震动损坏的环境钻爆工艺是不允许采用的，更重要的是爆破所需的炸药处于安全目的严重受控。因此，钻爆工艺在隧道掘进工程中较为落后。

盾构法工艺先进，设备高端，工程质量好，效率较高，这也是目前采用的越来越多的岩石隧道掘进工艺和装备。但是，盾构法工程准备工作量大，投资高，设备安装时间长，装机容量大，电能和刀具消耗量大，整体运行成本高，最大的局限性是岩石硬度的适应性，岩石硬度低于90MP/cm²时不适用，而硬度越大掘进速度越慢，刀具损耗越严重，成本越高，超过180MP/cm²时基本无法工作。

公布号为CN102261250A的中国发明专利申请公开了一种硬岩液压破碎式掘进机，整机安装凿岩臂和破岩臂，采取先钻孔后破岩的掘进方式，集钻孔、破岩、收料、运输于一体，兼有行走和除尘等功能，可以实现超硬全岩巷道的掘进，但是其钻孔机及破岩机结构单一，工作效率有限。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种钻裂联合掘进机，采用凿岩机构集群钻孔、劈裂机构集群裂岩、除渣机构连续破碎和排渣以及支护机构进行支护，适用范围广，工作效率高。

为了实现上述目的，本实用新型的钻裂联合掘进机，包括车体机构、分别连接在所述车体机构上的凿岩机构、劈裂机构、除渣机构以及支护机构，其中，所述凿岩机构和劈裂机构分别为多个，且分别通过一机架组件组成一排列结构的凿岩机构群组以及一劈裂机构群组，所述凿岩机构群组和劈裂机构群组分别通过一工作臂连接在所述车体机构上。

上述的钻裂联合掘进机的一实施方式中，每一所述机架组件包括一集群机架和连接在所述集群机架上的至少一列支架，所述列支架用以设置所述凿岩机构/劈裂机构。

上述的钻裂联合掘进机的一实施方式中，所述列支架具有上下叠置的排结构，且所述列支架的每一排结构用于设置一所述凿岩机构/劈裂机构。

上述的钻裂联合掘进机的一实施方式中，所述列支架的底部设置有升降装置，所述升降装置带动所述列支架相对所述集群机架上下移动。

上述的钻裂联合掘进机的一实施方式中，所述机架组件还包括多个基座、多个滑道和多个滑道底座，每一所述凿岩机构分别通过所述基座滑动连接在所述滑道上，所述滑道连接在所述滑道底座上，所述滑道底座固定在所述列支架的相应的排结构上。

上述的钻裂联合掘进机的一实施方式中，所述凿岩机构群组还包括多个滑道液压缸，所述滑道液压缸连接在所述滑道的后部。

上述的钻裂联合掘进机的一实施方式中，所述凿岩机构群组还包括多个工作液压缸，所述工作液压缸连接在所述凿岩机构和所述滑道底座之间。

上述的钻裂联合掘进机的一实施方式中，所述集群机架和所述列支架之间具有限位滑道机构。

上述的钻裂联合掘进机的一实施方式中，所述凿岩机构群组为一个，所述劈裂机构群组为两个，两个所述劈裂机构群组分别设置于所述凿岩机构群组的两侧。

上述的钻裂联合掘进机的一实施方式中，所述凿岩机构群组为两个，所述劈裂机构群组为两个，两个所述劈裂机构群组均设置于两个所述劈裂机构群组之间。

本实用新型的有益功效在于，采用本实用新型的钻裂联合掘进机，钻裂同机，联合掘进，极大提高了工作效率。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型的钻裂联合掘进机于一工作机构位置的结构示意图；

图2为本实用新型的钻裂联合掘进机于另一工作机构位置的结构示意图；

图3为本实用新型的钻裂联合掘进机的凿岩机构群组的主视图(去除集群机架一侧壁)；

图4为图3的右视图；

图5为图3的俯视图；

图6为本实用新型的钻裂联合掘进机的凿岩机构群组的另一实施例的结构示意图；

图7为本实用新型的钻裂联合掘进机的滑动液压缸动作推动滑道运动的结构示意图；

图8为本实用新型的钻裂联合掘进机的升降装置动作带动列支架运动的结构示意图；

图9为本实用新型的钻裂联合掘进机的劈裂机构群组的一实施例的主视图；

图10为图9的俯视图。

其中，附图标记

100 车体机构

200 凿岩机构群组

210 凿岩机构

220 滑道液压缸

230 工作液压缸

300 劈裂机构群组

310 劈裂机构

400 除渣机构

500 支护机构

600 工作臂

700、700a 机架组件

710、700a 集群机架

720、700a 列支架

721、721a 排结构

730 基座

740 滑道

750 滑道底座

760、700a 升降装置

770 限位滑道机构

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。

本实用新型的钻裂联合掘进机工作过程包括以下步骤：开凿自由面、钻孔、排渣以及支护。

如图1和图2所示，本实用新型的钻裂联合掘进机包括车体机构100、工作机构、除渣机构400、支护机构500以及工作臂600，除渣机构400、支护机构500和工作臂600分别连接在车体机构100上。工作机构包括凿岩机构群组200和劈裂机构群组300。凿岩机构群组200包括多个凿岩机构210，多个凿岩机构210通过一机架组件700组成排列结构的凿岩机构群组200。同样的，劈裂机构群组300包括多个劈裂机构310，多个劈裂机构310通过一机架组件700a组成排列结构的劈裂机构群组300。凿岩机构群组200和劈裂机构群组300分别通过一工作臂600连接在车体机构100上。

其中，车体机构100包含行走机构、驾驶室、操作台、控制系统、动力系统、液压系统等。根据隧道系统的不同要求，车体机构100的行走机构可设计为履带式、轮式、轨道式等多种方式；主要的控制系统、动力系统和液压系统可根据需求布置在车体上或设计成后挂形式。

除渣机构200包括反铲式除渣挖斗、岩石破碎机、刮板输送机、外运带式输送机等。其中，反铲式除渣挖斗工作，将工作面的碎石收集进集渣铲斗；铲斗中的刮板输送机将碎石运至后方的岩石破碎机；岩石破碎机将大块碎石破碎，排料端接外运带式输送机，负责将渣石外运出隧道。

根据隧道的地质条件特性，支护机构500可采取锚喷、管片等多种支护方式。

工作臂600配有多个活塞式液压缸和旋转油缸。在进行隧道掘进作业前，多个工作臂600在各个液压系统的协调配合作用下，将工作机构(凿岩机构群组200和劈裂机构群组300)固定在设定位置(参阅图1和图2，工作机构具有不同的位置)。通过调节各个液压缸的运作，工作臂600工作范围可覆盖整个隧道工作面，并能够使工作机构进行各个角度的调节和旋转。根据隧道宽度不同，本设计可设计多个工作臂600同时操纵多个凿岩机构群组200和劈裂机构群组300进行掘进作业，提高效率。

以下对本实用新型的工作机构凿岩机构群组200和劈裂机构群组300进行具体说明。

如图3至图5所示，凿岩机构群组200安装于工作臂600的前端，集群布置多个凿岩机构210，布置方式直线单列(参阅图6)或多列、单排或多排布置。凿岩机构210之间的间距(列与列、排与排之间距离)可以根据劈裂孔距要求进行调整。每套凿岩机构群组200中每列和每排凿岩机构210的数量根据隧道断面及大小和掘进进度要求布置，总量从2套到30套不等。

具体地，机架组件700包括集群机架710和至少一列支架720，列支架720连接在集群机架710上，列支架720用以设置凿岩机构210。

列支架720具有上下叠置的排结构721，且列支架720的每一排结构721用于设置一个凿岩机构210。

机架组件700还包括多个基座730、多个滑道740和多个滑道底座750。每台液压凿岩机构210固定于基座730上，基座730固定于滑道740上，滑道740固定在滑道底座750，即每一凿岩机构210分别通过基座730滑动连接在滑道740上，滑道740通过滑道底座750固定于列支架720上相应的排结构721上。根据实际需要，每个列支架720可安装2至10台不等的凿岩机构210，集群机架710可布置1至10个列支架720，即一个机架组件700可安装2～100台凿岩机构210。

图4所示的机架组件700的列支架720具有三个，每个列支架720具有四个排结构721，每个排结构721均设置一凿岩机构210，也就是12个凿岩机构210集群形成三列四排的凿岩机构群组200。

每一列支架720的底部均具有升降装置760，升降装置760能够带动列支架720相对集群机架710上下移动，以使每个列支架720上的凿岩机构210独立调整高度方向的位置，如图8所示。通过设置升降装置760，列与列之间位置可以上下调整，以便适应圆形或拱形隧道断面的钻孔。升降装置760例如为齿条机构、丝杠机构、液压缸机构等。

如图5所示，集群机架710和列支架720之间具有限位滑道机构770，限位滑到机构770能够便于列支架720的调整与安装。

滑道740前端设有三角形机构，用来与待掘进岩壁进行紧密贴合，以提供稳定支撑。

凿岩机构群组200还包括多个滑道液压缸220，滑道液压缸220连接在设置凿岩机构210的每一滑道740的后部。设置滑道液压缸220用于对掘进工作开始前对推动滑道740的初始位置进行调整，以确保在所有液压凿岩机构210在钻孔前，滑道740与岩壁稳定接触，如图7所示。

凿岩机构群组200还包括多个工作液压缸230，滑道740内为空心机构，工作液压缸230装于滑道740内，工作液压缸230的缸桶固定于滑道底座750上，活塞杆前端通过固定于基座730上以连接凿岩机构210，工作时负责推动凿岩机构210前进和后退。

劈裂机构群组300安装于工作臂600的前端，集群布置多个劈裂机构310，布置方式直线单列或多列、单排或多排布置。岩石劈裂机构310之间的间距(列与列、排与排之间距离)可以根据劈裂孔距要求进行调整。每套劈裂机构群组300中每列和每排劈裂机构310的数量根据隧道断面及大小和掘进进度要求布置，总量从2套到20套不等。

如图9和图10所示，多个劈裂机构310通过机架组件700a集群布置。机架组件700a包括集群机架710a、至少一个列支架720a和升降装置760a。列支架720a具有上下叠置的排结构721a，劈裂机构310呈多排的形式布置在列支架720a上；列支架720a固定于集群机架710a上，可根据需要设置多个列支架720a。

根据隧道掘进工艺及液压凿岩系统，可通过机架组件700a设置不同的排数和列数的劈裂机构310，这一点与凿岩机构210的集群布置方式相似。

每一列支架720a的底部均具有升降装置760a，升降装置760a能够带动列支架720a相对集群机架710a上下移动，以使每个列支架720a上的劈裂机构310独立调整高度方向的位置。

进行隧道掘进作业时，工作臂600先调整好凿岩机构群组200的掘进角度与位置(如图1和图2所示)。再根据钻孔位置需求，通过机架组件700的升降装置760调整的列支架720的上下位置(如图8所示)；随后启动滑道液压缸220，推动滑道740，令其前端三角形稳定机构与岩壁紧密接触(如图7所示)；当滑道740的前端稳定结构与岩壁固定牢固后，启动工作液压缸230并启动凿岩机构210，推动凿岩机构210向岩壁方向前进并开始掘进作业。

凿岩机构210工作过程为：首先通过工作臂600调整劈裂机构群组300的位置，并通过升降装置760a调整机架组件700a的每一列支架720a位置，使劈裂机构310对正凿岩机构210凿出的岩孔，然后推动劈裂机构310前进深入岩孔。

同时进行排渣以及支护步骤，直至完成隧道掘进。

本实用新型的车体机构100可采用履带行走式或轨道行走式两大类，履带式是以履带行走机构为平台，安装其它所有的功能模块。履带行走机构可以是电动或者液压驱动。轨道式是开凿隧道时铺设轨道，掘进机整体结构以轨道为支撑形成平台，平台上安装其它所有的功能模块。轨道式掘进机的推进通过油缸迈步式实现。

每一大类根据工作机构数量的不同分为三个系列，分为：

单钻单裂：凿岩机构群组200为一个，劈裂机构群组300为一个。钻裂联合掘进机的前端安装两套工作臂，一套工作臂的前端安装一凿岩机构群组200，一套工作臂的前端安装一劈裂机构群组300。

单钻双裂：凿岩机构群组200为一个，劈裂机构群组300为两个。钻裂联合掘进机的前端左中右布置一工作臂，中间工作臂用于安装凿岩机构群组200，左右工作臂各安装一套劈裂机构群组300。

双钻双裂：凿岩机构群组200为两个，劈裂机构群组300为两个。钻裂联合掘进机前端布置四套液压臂，中间两个工作臂用于安装两套凿岩机构群组200，左右工作臂各安装一套劈裂机构群组300。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种钻裂联合掘进机，包括车体机构、分别连接在所述车体机构上的凿岩机构、劈裂机构、除渣机构以及支护机构，其特征在于，所述凿岩机构和劈裂机构分别为多个，且分别通过一机架组件组成一排列结构的凿岩机构群组以及一劈裂机构群组，所述凿岩机构群组和劈裂机构群组分别通过一工作臂连接在所述车体机构上。

2.根据权利要求1所述的钻裂联合掘进机，其特征在于，每一所述机架组件包括一集群机架和连接在所述集群机架上的至少一列支架，所述列支架用以设置所述凿岩机构/劈裂机构。

3.根据权利要求2所述的钻裂联合掘进机，其特征在于，所述列支架具有上下叠置的排结构，且所述列支架的每一排结构用于设置一所述凿岩机构/劈裂机构。

4.根据权利要求2所述的钻裂联合掘进机，其特征在于，所述列支架的底部设置有升降装置，所述升降装置带动所述列支架相对所述集群机架上下移动。

5.根据权利要求3所述的钻裂联合掘进机，其特征在于，所述机架组件还包括多个基座、多个滑道和多个滑道底座，每一所述凿岩机构分别通过所述基座滑动连接在所述滑道上，所述滑道连接在所述滑道底座上，所述滑道底座固定在所述列支架的相应的排结构上。

6.根据权利要求5所述的钻裂联合掘进机，其特征在于，所述凿岩机构群组还包括多个滑道液压缸，所述滑道液压缸连接在所述滑道的后部。

7.根据权利要求5所述的钻裂联合掘进机，其特征在于，所述凿岩机构群组还包括多个工作液压缸，所述工作液压缸连接在所述凿岩机构和所述滑道底座之间。

8.根据权利要求2所述的钻裂联合掘进机，其特征在于，所述集群机架和所述列支架之间具有限位滑道机构。

9.根据权利要求1所述的钻裂联合掘进机，其特征在于，所述凿岩机构群组为一个，所述劈裂机构群组为两个，两个所述劈裂机构群组分别设置于所述凿岩机构群组的两侧。

10.根据权利要求1所述的钻裂联合掘进机，其特征在于，所述凿岩机构群组为两个，所述劈裂机构群组为两个，两个所述劈裂机构群组均设置于两个所述劈裂机构群组之间。