CN209604007U - 隧道ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破用三臂凿岩台车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧道Ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破用三臂凿岩台车，包括行走系统、第一钻臂、第二钻臂、第三钻臂、吊篮、控制系统，第一钻臂、第二钻臂、第三钻臂上均设有与控制系统电连接的水平仪，行走系统包括轮胎行进车和驾驶室，轮胎行进车上设有与控制系统电连接的距离感应装置，第二钻臂位于第一钻臂和第三钻臂中间，第一钻臂负责第一工作区，第二钻臂负责第二工作区，第三钻臂负责第三工作区，第一工作区、第二工作区、第三工作区组成隧道掌子面工作区且互不干涉，吊篮上设有用于控制吊篮移动的控制手柄。本实用新型提供一种专用于隧道Ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破的三臂凿岩台车，有效提高了施工效率、节省了人力资源。

Description

隧道Ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破用三臂凿岩台车

技术领域

本实用新型涉及隧道钻孔爆破领域，尤其涉及一种隧道Ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破用三臂凿岩台车。

背景技术

隧道施工中，能否正确选择隧道开挖方法，是影响隧道结构稳定及施工安全的重要考虑因素。软弱围岩在开挖过程中，不同的开挖方法及施工步骤会产生不同的围岩松动圈，引起围岩应力重新分布，从而影响围岩稳定性，对施工进度也会产生一定的影响。

通常情况下，软弱围岩隧道一般采用台阶法或分部开挖法，但随着我国铁路隧道建设的快速发展和人工费用的不断升高，施工机械化已成为铁路隧道建设的发展必然。但是由于分部开挖工序衔接多、作业空间限制等因素，不能使用大型机械施工，工效不高。而全环开挖法，工序衔接少，作业空间大，初支可快速封闭成环，施工速度较快。

平安隧道位于阿坝州茂县境内，为双洞单线，由中铁三局集团和中铁隧道集团共同承建，于2013年10月开建。隧道沿线地质地貌构造条件极为复杂，又由于受汶川特大地震影响，岩性条件极为软弱破碎。施工期间，多次发生软岩大变形、硬岩岩爆、涌水、高地温等现象，使该隧道成为成兰铁路风险最高、地质最差、难度最大的控制性工程之一，课题组重点深化研究围岩稳定性评价、开挖进尺选择、工艺流程及工序管理等，进一步对平安隧道Ⅳ级围岩全环开挖法进行了研究、总结。

隧道开挖在石质岩层中采用钻爆法最为广泛，传统的钻爆法采用人工风钻打眼，一台凿岩台车总输入功率190kw，而常规人工手持风钻设备同等条件施工，需要配置4台110kw的空压机，凿岩台车开挖作业人员仅需2名管理人员、7名司钻工（兼装药）的配置，大大减少了风钻开挖需配置的25名人员，显而易见，凿岩台车在耗能上更经济。

目前三臂凿岩台车没有专用于隧道Ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破的，各个钻臂没有进行分区，专一性较差，继而影响工作效率，钻孔与装药往往分开进行，费时费力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种专用于隧道Ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破的、有效提高施工效率、节省人力资源的、方便控制吊篮移动、且吊篮上设有自动爬梯的移动三臂凿岩台车。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

隧道Ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破用三臂凿岩台车，包括用于三臂凿岩台车行进的行走系统、第一钻臂、第二钻臂、第三钻臂、用于人工撬顶的吊篮、控制系统，所述控制系统与第一钻臂、第二钻臂、第三钻臂电连接，所述第一钻臂、第二钻臂、第三钻臂上均设有与控制系统电连接的水平仪，所述行走系统包括轮胎行进车和驾驶室，轮胎行进车上设有与控制系统电连接的距离感应装置，所述第二钻臂位于第一钻臂和第三钻臂中间，第一钻臂负责第一工作区，第二钻臂负责第二工作区，第三钻臂负责第三工作区，第一工作区、第二工作区、第三工作区组成隧道掌子面工作区且互不干涉，所述吊篮与伸缩臂相连，伸缩臂通过吊篮伸缩油缸与第一工作臂可伸缩连接，第一工作臂通过第一吊篮俯仰油缸与第二工作臂连接，第二工作臂通过第二吊篮俯仰油缸与底座连接，底座通过吊篮摆动油缸连接在轮胎行进车上，吊篮上还设有爬梯，所述爬梯通过直线导轨设置在吊篮侧面，爬梯上设有齿纹，吊篮上设有与齿纹配合的齿轮，所述齿轮与设在爬梯上的步进电机相连，所述吊篮上还设有用于控制吊篮移动的控制手柄，所述吊篮伸缩油缸、第一吊篮俯仰油缸、第二吊篮俯仰油缸、吊篮摆动油缸与控制系统电连接。

优选的，所述的驾驶室包括安全顶棚。

优选的，所述的驾驶室内还设有用于显示三臂凿岩台车周围环境信息的路况显示器。

优选的，所述的第一钻臂、第二钻臂、第三钻臂、吊篮均包括凿岩机，所述凿岩机为液压凿岩机。

本实用新型的有益效果是：

（1）控制系统根据规划好的炮眼位置数据设定钻孔数据，实现自动钻孔，在移动大臂时，水平仪检测到角度变化，将数据反馈到控制系统，控制系统修正后控制摆动油缸和俯仰油缸进行油路补偿，保持第一钻臂、第二钻臂、第三钻臂位置不变，保证了周边眼进眼角度一致，实现自动平衡的功能。

（2）将第一钻臂、第二钻臂、第三钻臂进行工作面的分区，各工作面互不干扰，提高了工作专一性，进而提高了施工效率。

（3）控制系统控制吊篮伸缩油缸、第一吊篮俯仰油缸、第二吊篮俯仰油缸、吊篮摆动油缸方便操作人员通过控制手柄控制吊篮的位置变化，便于接近掌子面，进行人工撬顶，排除危石，避免了因掉落石块引发的安全事故，快速、安全地完成装药作业，提高了安全性，大大方便了工人施工，提高了施工效率。

（4）吊篮上设有自动爬梯，解决了吊篮无法完全下降到地面、不方便操作人员进入吊篮内的问题，爬梯可控制升降，不用的时候升起，与吊篮的尺寸配合，不会干涉其他机器。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为第一钻臂、第二钻臂、第三钻臂、吊篮的配合示意图；

图3为隧道掌子面工作区示意图；

图4为吊篮与轮胎行进车连接示意图；

图5为爬梯结构示意图；

图6为爬梯与齿轮配合示意图；

图中，1-第一钻臂，2-第二钻臂，3-第三钻臂，4-吊篮，5-驾驶室，6-安全顶棚，7-轮胎行进车，8-第一工作区，9-第二工作区，10-第三工作区，11-伸缩臂，12-第一工作臂，13-第二工作臂，14-底座，15-爬梯，16-直线导轨，17-齿纹，18-齿轮。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：

隧道Ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破用三臂凿岩台车，包括用于三臂凿岩台车行进的行走系统、第一钻臂1、第二钻臂2、第三钻臂3、用于人工撬顶的吊篮4、控制系统。

所述控制系统与第一钻臂1、第二钻臂2、第三钻臂3电连接，所述的第一钻臂1、第二钻臂2、第三钻臂3均包括摆动油缸、俯仰油缸、伸缩油缸，控制系统通过控制摆动油缸、俯仰油缸、伸缩油缸实现不同角度的调节。第一钻臂1、第二钻臂2、第三钻臂3上均设有与控制系统电连接的水平仪，水平仪用于检测第一钻臂1、第二钻臂2、第三钻臂3角度的变化。

如图4所示，所述吊篮4与伸缩臂11相连，伸缩臂11通过吊篮伸缩油缸与第一工作臂12可伸缩连接，第一工作臂12通过第一吊篮俯仰油缸与第二工作臂13连接，第二工作臂13通过第二吊篮俯仰油缸与底座14连接，底座14通过吊篮摆动油缸连接在轮胎行进车7上，吊篮4上还设有爬梯15，所述爬梯15通过直线导轨16设置在吊篮4侧面，爬梯15上设有齿纹17，吊篮4上设有与齿纹17配合的齿轮18，所述齿轮18与设在爬梯15上的步进电机相连，所述吊篮4上还设有用于控制吊篮4移动的控制手柄，所述吊篮伸缩油缸、第一吊篮俯仰油缸、第二吊篮俯仰油缸、吊篮摆动油缸、步进电机与控制系统电连接，所述吊篮4上设有用于控制吊篮4移动的控制手柄。

所述行走系统包括轮胎行进车7和驾驶室5，轮胎行进车7上设有与控制系统电连接的距离感应装置，距离感应装置用于测量三臂凿岩台车到工作面的距离，保持安全有效的施工距离有利于提高施工效率，驾驶室5包括安全顶棚6，驾驶室5内还设有用于显示三臂凿岩台车周围环境信息的路况显示器。

所述第二钻臂2位于第一钻臂1和第三钻臂3中间，如图3所示，隧道掌子面工作区包括第一工作区8、第二工作区9、第三工作区10，第一钻臂1负责第一工作区8，第二钻臂2负责第二工作区9，第三钻臂3负责第三工作区10，第一工作区8、第二工作区9、第三工作区10互不干涉。先钻周边眼和掏槽眼，再钻掘进眼，清底后再钻底板眼，钻孔时眼位误差不大于10cm，除掏槽眼加深20cm外，其他眼孔底应在同一垂直面上，分区钻孔提高了专一性，进而提高了钻孔效率。进一步的，所述的第一钻臂1、第二钻臂2、第三钻臂3均包括凿岩机，所述凿岩机为液压凿岩机，液压凿岩机噪声小，不会排出油雾和有害气体。与气动凿岩机相比，液压凿岩机还具有动力消耗少、能量利率高、凿岩效率高、没有排气噪声等优点。

三臂凿岩台车的长宽高为16835mm×2900mm×3630mm，平安单线隧道断面（掌子面）尺寸为：宽×高=9.1m×10.1m，通过距离感应装置将三臂凿岩台车停放在距掌子面10米的距离，根据规划好的炮眼位置数据设定钻孔数据，并上传到控制系统，控制系统控制第一钻臂1、第二钻臂2、第三钻臂3运行到相应的钻孔位置及角度，进行钻孔，在移动大臂时，第一钻臂1、第二钻臂2、第三钻臂3会发生位置变化，水平仪检测到角度变化，将数据反馈到控制系统，控制系统修正后控制摆动油缸和俯仰油缸进行油路补偿，保持原来的钻孔位置、角度，实现自动平衡的功能。完成钻孔作业后，通过控制系统控制吊篮4下降，并控制步进电机转动，步进电机转动带动齿轮18转动，齿轮15带动爬梯15沿直线导轨16降下，方便操作人员通过爬梯15进入到吊篮4内，控制手柄与控制系统连接，通过控制手柄控制吊篮4的位置变化，接近掌子面，进行人工撬顶，排除危石，避免了因掉落石块引发的安全事故，并快速、安全的完成装药作业，为爆破做准备。整个过程节约了大量的时间和人力，提高了施工效率。爆破时采用光面爆破，以减少对周边围岩的扰动，保证开挖成型质量。用全站仪对开挖断面进行检查，并根据检查结果进行分析，及时将分析的信息反馈到施工中，不断优化爆破设计参数，以进一步改进爆破效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.隧道Ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破用三臂凿岩台车，其特征在于：包括用于三臂凿岩台车行进的行走系统、第一钻臂（1）、第二钻臂（2）、第三钻臂（3）、用于人工撬顶的吊篮（4）、控制系统，所述控制系统与第一钻臂（1）、第二钻臂（2）、第三钻臂（3）电连接，所述第一钻臂（1）、第二钻臂（2）、第三钻臂（3）上均设有与控制系统电连接的水平仪，所述行走系统包括轮胎行进车（7）和驾驶室（5），轮胎行进车（7）上设有与控制系统电连接的距离感应装置，所述第二钻臂（2）位于第一钻臂（1）和第三钻臂（3）中间，第一钻臂（1）负责第一工作区（8），第二钻臂（2）负责第二工作区（9），第三钻臂（3）负责第三工作区（10），第一工作区（8）、第二工作区（9）、第三工作区（10）组成隧道掌子面工作区且互不干涉，所述吊篮（4）与伸缩臂（11）相连，伸缩臂（11）通过吊篮伸缩油缸与第一工作臂（12）可伸缩连接，第一工作臂（12）通过第一吊篮俯仰油缸与第二工作臂（13）连接，第二工作臂（13）通过第二吊篮俯仰油缸与底座（14）连接，底座（14）通过吊篮摆动油缸连接在轮胎行进车（7）上，吊篮（4）上还设有爬梯（15），所述爬梯（15）通过直线导轨（16）设置在吊篮（4）侧面，爬梯（15）上设有齿纹（17），吊篮（4）上设有与齿纹（17）配合的齿轮（18），所述齿轮（18）与设在爬梯（15）上的步进电机相连，所述吊篮（4）上还设有用于控制吊篮（4）移动的控制手柄，所述吊篮伸缩油缸、第一吊篮俯仰油缸、第二吊篮俯仰油缸、吊篮摆动油缸与控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的隧道Ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破用三臂凿岩台车，其特征在于：所述的驾驶室（5）包括安全顶棚（6）。

3.根据权利要求1所述的隧道Ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破用三臂凿岩台车，其特征在于：所述的驾驶室（5）内还设有用于显示三臂凿岩台车周围环境信息的路况显示器。

4.根据权利要求1所述的隧道Ⅳ级围岩全环开挖钻孔爆破用三臂凿岩台车，其特征在于：所述的第一钻臂（1）、第二钻臂（2）、第三钻臂（3）均包括凿岩机，所述凿岩机为液压凿岩机。