CN2173859Y

CN2173859Y - 四环水冲隧道钻

Info

Publication number: CN2173859Y
Application number: CN 93224386
Authority: CN
Inventors: 聂敬太
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-09-11
Filing date: 1993-09-11
Publication date: 1994-08-10
Anticipated expiration: 2003-09-11

Abstract

四环水冲隧道钻将金刚石钻头装设在两个同轴的岩芯管端部形成内环钻头体和外环钻头体，在内、外环钻头体上分别有球面滑道，两滑道上各有可沿球面向钻头体中心合拢的横向球面切刀，以将进入钻头体内的芯岩分别横向切断，其运动由装在方杆套上的牵引钢丝绳及滑轮组实现。该钻机对芯岩进行内、外环切削，并可用各自的切刀分别将其横向切断，因而能钻出直径更大的隧道孔。

Description

本实用新型涉及一种旋转式水冲隧道钻，特别是一种大直径环形切割隧道钻，适于大孔径隧道的水平掘进。

目前公路、铁路隧道施工中采用的钻机均为实心钻，当需钻较大孔径时，需经多次钻、扩孔才能实现。实心钻将孔径范围内的岩芯全部钻成岩屑，然后用循环井液冲出。这类钻具消耗能量大，钻头磨损严重，费工费时，且孔直性较差，容易造成报废。本发明人曾在CN93208115中公开了一种环形钻头，该钻头为空心管状，钻头前端园周上分布有多叉状切刀。切刀后部设有可径向穿入钻头中的等分式球面切刀，用以横向切削。这种钻机适合钻出孔径小于3米的竖井，其轴向推力由钻头本身自重产生。对于直径较大的隧道孔，由于横向球面切刀受力情况恶化，因而尺寸不宜做的过大，故无法将中φ3～8米直径的芯岩一次切断，因此这种钻机不适于钻孔径较大的隧道。

本实用新型的目的是要避免上述困难，而提供一种能钻隧道孔径达3～8米的环形空心钻头，并能顺利地将进入岩芯管内的岩石横向切断。

本实用新型的解决方案是：将常规金刚石钻头装设在两个同轴的岩芯管端部形成内环钻头体和外环钻头体，在内、外环钻头体上分别设有球面滑道，两滑道上各有可沿球面向钻头体中心合拢的横向球面切刀，以将进入钻头体内、外环的芯岩分别横向切断，其运动由装在方杆套上的牵引钢丝绳及滑轮组实现；钻头体的旋转由方杆轴驱动，方杆轴相对钻头体中心方孔滑动配合。

以上所说的双层横向球面切刀各由2～6块组成。但最好是4块。

本实用新型的原理是将较大孔径的芯岩分两层横向切断。

以下结合附图详细描述本实用新型的实施例。

图1是四环水冲隧道钻的工作原理图。

图2是四环钻头分别切消芯岩的横向剖面图。

图3是图1的侧视图。

参见图1，四环水冲隧道钻主要包括内环钻头体1、外环钻头体2及各自的横向球面切刀14、15。内、外环钻头体由直径3～8米的岩芯管及端部的钻头3组成，钻头采用常规镶嵌金刚石钻头即可。内、外环钻头体由端板5固结为一体，整个钻进取芯，同步同速。图中内、外环钻头体1、2上均设有球面滑道12、13，球面滑道上装有横向球面切刀14、15。两层球面切刀分别由钢丝绳7、8牵引，同时沿球面滑道向钻头中心进给，实现横向切削，如图1中虚线所示。当内、外环钻头体停止纵向进给时，球面滑道和横向球面切刀仍随钻头体在环形切槽中转动，以实现横向切割及取心目的。

参见图2，内、外环球面切刀14、15均为四个，分别沿导向块20、21伸缩滑动。钢丝绳与横向切刀的连接点分别为18、19。当内、外环切刀受到钢丝绳牵引便沿球面滑道及导向块同步向钻头体中心合拢，分别将内、外环芯岩16、17横向切断。以上所述外环钻头切削的园环槽为一环，内环钻头切削的园环槽为二环，外环上的横向球面切刀切削形成的园弧槽为三环，内环上的横向球面切刀切削形成的园弧槽为四环，故称四环隧道钻。一、二环环槽宽200～300mm，三、四环环槽宽30～50mm。

参见图3，步移机架24相当于一个具有驱动力的轨道车，能够匀速前进与后退，其动力由卷扬机25提供。为了保证钻机能准确按设计方向钻进同时利于机架移动，隧道口外设置有轨道26。机架上还装有电机27、28、减速器29、配电柜30及安全屋顶架31等。

图1中四环隧道钻的传动部分包括主传动轮22、方杆轴4、方杆套6、钻头体方孔32及牵引钢丝绳7、8等。方杆轴的方杆部分与方杆套的内孔及钻头体中心方孔配合，并可沿方孔相对伸缩滑动。方杆套随方杆轴转动，亦随步移机架移动。

工作时，整个钻头体的轴向往复运动由步移机架24拖动，内、外环钻头体由主传动轮22、方杆轴4带动旋转，方杆套6亦同步旋转，同时步移机架向前推进，双层钻头3水平环状切削隧道岩石，压力水经方杆轴内腔及循环井液管分流至各切削部位，将岩屑冲出槽外。被内、外环钻头切削的芯岩逐渐进入钻头体中间，当深度达到设计要求后，停止水平推进，使步移机架后退，带动方杆套向后移动，通过钢丝绳7、8和滑轮9、10、11使装在球面滑道12、13上的横向球面切刀沿球面滑道向钻头体中心合拢，分别将进入内、外环钻头体中的芯岩16、17横向切断，并将其封在钻头体中。将钻头整体移出孔外，释放牵引钢丝绳，内、外环横向切刀收回，即可卸掉钻头体中的芯岩。至此完成一个工作循环，反复进行即可打成隧道。

四环隧道钻对岩石可进行内、外环切削，并用各自的切刀分别将其横向切断，因而能钻出直径达3～8米的隧道孔，并可一次完成钻孔。这一开创性发明大大提高了目前隧道掘进技术，广泛适用于铁路、公路穿山隧道、海底隧道、采煤巷道等。与现有同类技术相比，具有施工效率高，使用方便，省时省力，安全可靠的优点，实属该领域一项开拓性发明。

Claims

1、四环水冲隧道钻，包括金刚石钻头(3)，方杆轴(4)及循环井液管，其特征在于所说的金刚石钻头(3)均匀装设在两个同轴的岩芯管端部形成内环钻头体(1)和外环钻头体(2)，在内、外环钻头体上分别设有球面滑道(12)、(13)，两滑道上各有可沿球面向钻头体中心合拢的横向球面切刀(14)、(15)，以将进入钻头体内、外环的芯岩(16)、(17)分别横向切断，其运动由装在方杆套(6)上的牵引钢丝绳(7)、(8)及滑轮(9)、(10)、(11)实现；整个钻头体的旋转由方杆轴(4)驱动，方杆轴相对钻头中心方孔(32)滑动配合。

2、如权利要求1所述的隧道钻，其特征在于所说的横向球面切刀（14）、（15）为2～6块。

3、如权利要求2所述的隧道钻，其特征在于所说的球面切刀为4块。