矩形全斷面巖石隧道掘進的製造方法
2023-09-19 12:28:35
矩形全斷面巖石隧道掘進的製造方法
【專利摘要】本發明提供的是一種矩形全斷面巖石隧道掘進機，包括電動機部分、分動箱部分、卷揚機部分、大孔鑽機部分、繩鋸機部分、鑿巖鑽機部分、空氣循環系統、水循環系統、液壓系統、空氣壓縮機系統、定位測量傳感系統、計算機集中控制系統、門架式框架結構。由定位測量傳感系統進行測量，大孔鑽機部分在巖體上鑽孔後由繩鋸機部分進行切割，卷揚機把切割後的巖塊拖出後再進行分解、運出隧道來實現巖石隧道的挖掘。
【專利說明】矩形全斷面巖石隧道掘進機
【技術領域】
[0001]本發明屬隧道工程機械技術範圍，涉及一種巖石隧道挖掘和巖石礦山洞採的機械設備。
【背景技術】
[0002]在隧道工程領域的巖石隧道挖掘施工中，常用的有鑽爆法施工和傳統的盾構法施工。鑽爆法施工是針對巖體進行隧道挖掘的一種方法，在巖體內鑽孔後安裝炸藥爆破，使巖石解體，再把碎石排出隧道進行挖掘的方法。這種方法最大的缺點是安全性能差，工人施工環境差。而且在炸藥爆破同時，會把隧道周圍的巖壁炸碎，還需要用混凝土和鋼筋加固隧道壁，增加施工成本和施工時間；傳統的盾構法施工比較安全，但是傳統的盾構機超大尺寸的設備又極其昂貴，傳統的盾構機巨大的體量給運輸和安裝帶來困難。傳統的盾構機在應對軟質地層時可以保持高效運轉，但是在遇到硬質巖層時，需要把隧道內開挖的全部巖石粉碎，在消耗巨量動能的同時，還需要消耗大量的金剛石刀頭才能完成切削作業。這種情況下也會使隧道挖掘速度減慢。所以採用傳統的盾構機進行巖石隧道挖掘並不是最好的方法。在這種情況下有必要發明一種安全高效的針對硬巖的隧道掘進機。
【發明內容】
[0003]本發明是為解決上述問題而提出的，其目的在於克服現有隧道挖掘機械的不足，提供一種安全高效的巖石隧道掘進機械。為了實現上述目的，矩形全斷面巖石隧道掘進機包括:η個電動機部分、η個分動箱部分、η個卷揚機部分、η個大孔鑽機部分、η個繩鋸機部分、鑿巖鑽機部分、空氣循環系統、水循環系統、液壓系統、空氣壓縮機系統、定位測量傳感系統、計算機集中控制系統，所述各部分安裝在門架式框架結構上，門架式框架結構分為前後兩節，門架式框架結構的前後兩節之間由多個伸縮連杆部分連接，其中η > 4。
[0004]所述門架式框架結構包括第一節門架式框架、第一節行走輪、第一節框架液壓撐靴、第二節門架式框架、第二節行走輪、第二節框架液壓撐靴、連接第一節門架式框架和第二節門架式框架之間的氣、液、電、傳感、控制等系統的連接軟管。
[0005]所述的一個伸縮連杆部分包括伸縮連杆液壓油缸缸筒、伸縮連杆液壓油缸活塞杆、活塞桿頭、兩個方牙螺母滑塊、兩個方牙螺杆、兩個螺杆齒輪、伸縮連杆電動機及齒輪。
[0006]所述電動機部分安裝在第一節門架式框架內，包括電動機防水外殼、電動機、電動機傳動軸。
[0007]所述分動箱部分包括分動箱防水外殼、分動及變速齒輪組、分動箱部分到卷揚機部分的傳動軸。
[0008]所述卷揚機部分包括卷揚機防水外殼、卷揚機變速齒輪組、卷揚機拖拽繩、拖拽繩導向輪和拖拽繩導向輪座。
[0009]所述大孔鑽機部分包括推進鑽杆、推進鑽杆接頭、推進液壓油缸缸筒、推進液壓油缸活塞杆、活塞杆推進頭、推進鑽杆冷卻液接頭、第一推進鑽杆支架、第二推進鑽杆支架、第三推進鑽杆支架、推進鑽杆旋轉驅動輪、驅動輪皮帶、大孔鑽機滑杆、鑽機支架液壓滑塊。
[0010]所述繩鋸機部分包括安裝在分動箱部分上的繩鋸機驅動輪、第一節門架式框架內導向輪組、第一節門架式框架外導向輪組。
[0011]所述鑿巖機部分安裝在第一節門架式框架的頂部，包括多臺高速鑿巖鑽機、多臺鑿巖鑽機滑架。
[0012]所述空氣循環系統包括第一節門架式框架內的排風管、排風扇、第二節門架式框架內的排風管、連接軟管。
[0013]所述水循環系統主要由二節門架式框架內的水泵和儲水箱以及各種輸水管道組成。
[0014]所述液壓系統由第二節門架式框架內的液壓機以及連接各個液壓部件的液壓管道組成。
[0015]所述空氣壓縮機系統由第二節門架式框架內的空氣壓縮機以及連接各個空壓部件的管道組成。
[0016]所述定位測量傳感系統包括第一節水準儀、攝像頭、第二節水準儀、雷射標線器、全站儀無線數據接收器、全站儀及衛星定位接收機和各種傳感器數據線。
[0017]所述計算機集中控制系統包括集中控制箱、集中控制計算機、計算機顯示屏和各種控制系統數據線。
[0018]本發明的優點是以繩鋸機對巖石的切割代替炸藥對巖石的爆破，或者代替傳統的盾構機的金剛石刀盤對巖石的粉碎，節省了大量的動能。無炸藥施工也使隧道挖掘更安全。本發明特別適合對硬巖的挖掘，較好的解決了以往對硬巖隧道挖掘中出現的難題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的整體結構示意圖。
[0020]圖2是本發明的詳細結構示意圖。
[0021]圖3是本發明的前視圖。
[0022]圖4是本發明的側視圖。
[0023]圖5是圖4的A —A剖面圖。
[0024]圖6是圖4的B —B剖面圖。
[0025]圖7是本發明的定位測量示意圖。
【具體實施方式】
[0026]【具體實施方式】:以下將結合說明書附圖對本發明做進一步詳細說明，根據圖1所示，本矩形全斷面巖石隧道掘進機包括如下幾大部分:η個電動機部分2000、η個分動箱部分2100、η個卷揚機部分2200、η個大孔鑽機部分2300、η個繩鋸機部分2400、鑿巖鑽機部分2500、空氣循環系統3000、水循環系統4000、液壓系統4500、空氣壓縮機系統4700、定位測量傳感系統5000、計算機集中控制系統6000，所述各部分安裝在門架式框架結構1000上，門架式框架結構1000分為前後兩節，門架式框架結構1000的前後兩節之間由多個伸縮連杆部分1300連接，其中η≥4。
[0027]根據圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示，所述門架式框架結構1000包括第一節門架式框架1110、第一節行走輪1120、第一節框架液壓撐靴1130、第二節門架式框架1210、第二節行走輪1220、第二節框架液壓撐靴1230、連接第一節門架式框架1110和第二節門架式框架1210之間的氣、液、電、傳感、控制等系統的連接軟管1280。門架式框架結構1000的橫截面外部為矩形，中央下部為通道。其中第一節框架液壓撐靴1130和第二節框架液壓撐靴1230是由內置的液壓油缸控制，分別可以從第一節門架式框架1110和第二節門架式框架1210內伸出和回收，當第一節門架式框架1110需要固定時，第一節框架液壓撐靴1130伸出第一節門架式框架1110，和隧道壁張緊，固定第一節門架式框架1110 ;當第一節門架式框架1110需要運動時，第一節框架液壓撐靴1130回收至第一節門架式框架1110內，使第一節門架式框架1110可以運動。當第二節門架式框架1210需要固定時，第二節框架液壓撐靴1230伸出第二節門架式框架1210，和隧道壁張緊，固定第二節門架式框架1210 ;當第二節門架式框架1210需要運動時，第二節框架液壓撐靴1230回收至第二節門架式框架1210內，使第二節門架式框架1210可以運動。
[0028]所述的一個伸縮連杆部分1300包括伸縮連杆液壓油缸缸筒1301、伸縮連杆液壓油缸活塞杆1302、活塞桿頭1303、兩個方牙螺母滑塊1304、兩個方牙螺杆1305、兩個螺杆齒輪1306、伸縮連杆電動機及齒輪1307。其中活塞桿頭1303連接兩個方牙螺母滑塊1304。伸縮連杆部分1300的伸縮由以下兩個機構控制:①伸縮連杆液壓油缸活塞杆1302伸縮時可以帶動伸縮連杆部分1300伸縮；②伸縮連杆電動機及齒輪1307轉動時，帶動兩個方牙螺杆1305轉動，使方牙螺母滑塊1304在方牙螺杆1305上前後滑動，從而使伸縮連杆部分1300伸縮。
[0029]所述電動機部分2000安裝在第一節門架式框架1110內，包括電動機防水外殼2001、電動機2002、電動機傳動軸2003，電動機2002的動力通過電動機傳動軸2003輸出到分動箱部分2100。
[0030]所述分動箱部分2100包括分動箱防水外殼2101、分動及變速齒輪組2102、分動箱部分2100到卷揚機部分2200的傳動軸2103，分動及變速齒輪組2102把電動機2002的動力分別以合適的轉速輸出給卷揚機部分2200、大孔鑽機部分2300和繩鋸機部分2400。
[0031]所述的卷揚機部分2200包括卷揚機防水外殼2201、卷揚機變速齒輪組2202、卷揚機拖拽繩2203、拖拽繩導向輪2204和拖拽繩導向輪座2205。其中拖拽繩導向輪2204可以旋轉，拖拽繩導向輪座2205可以旋轉。
[0032]所述大孔鑽機部分2300包括推進鑽杆2301、推進鑽杆接頭2302、推進液壓油缸缸筒2303、推進液壓油缸活塞杆2304、活塞杆推進頭2305、推進鑽杆冷卻液接頭2306、第一推進鑽杆支架2307、第二推進鑽杆支架2308、第三推進鑽杆支架2309、推進鑽杆旋轉驅動輪2310、驅動輪皮帶2311、大孔鑽機滑杆2312、鑽機支架液壓滑塊2313。推進鑽杆2301為空心。推進鑽杆接頭2302可以連接大孔鑽杆和繩鋸機切割壓輪推進杆。鑽機支架液壓滑塊2313由內置的液壓油缸控制，可以使鑽機支架液壓滑塊2313從第一節門架式框架1110內伸出和回收，帶動大孔鑽機部分2300調整各個鑽孔之間的距離和每一個鑽孔的方向。
[0033]所述繩鋸機部分2400包括安裝在分動箱部分2100上的繩鋸機驅動輪2401、第一節門架式框架1110內導向輪組2402、第一節門架式框架1110外導向輪組2403。
[0034]所述鑿巖機部分2500安裝在第一節門架式框架1110的頂部，包括多臺高速鑿巖鑽機2501、多臺鑿巖鑽機滑架2502。高速鑿巖鑽機2501安裝在鑿巖鑽機滑架2502上，鑿巖鑽機滑架2502可以上下左右移動，控制高速鑿巖鑽機2501的鑽孔方向和鑽孔距離。
[0035]所述空氣循環系統3000包括第一節門架式框架1110內的排風管3101、排風扇3102、第二節門架式框架1210內的排風管3201、連接排風管3101和排風管3201的連接軟管 3202。
[0036]所述水循環系統4000主要由二節門架式框架1210內的水泵和儲水箱4001以及
各種輸水管道組成。
[0037]所述液壓系統4500由第二節門架式框架1210內的液壓機4501以及連接各個液壓部件的液壓管道組成。
[0038]所述空氣壓縮機系統4700由第二節門架式框架1210內的空氣壓縮機4701以及連接各個空壓部件的管道組成。
[0039]所述定位測量傳感系統5000包括第一節門架式框架1110內的第一節水準儀5110、攝像頭5120、位於第二節門架式框架1210內的第二節水準儀5210、雷射標線器5220、全站儀無線數據接收器5230、全站儀及衛星定位接收機5240和各種傳感器數據線，全站儀及衛星定位接收機5240測得的各種數據通過全站儀無線數據接收器5230與集中控制計算機6020連接。
[0040]所述計算機集中控制系統6000包括第二節門架式框架1210內的集中控制箱6010、集中控制計算機6020、計算機顯示屏6021和各種控制系統數據線，集中控制計算機通過計算機軟體，把各個定位測量數據分析運算後，由操作人員進行控制操作。
[0041]本發明的矩形全斷面巖石隧道掘進機的工作步驟為:I )測量:使用全站儀及衛星定位接收機5240定位和測量需要開挖的隧道位置。
[0042]II)鑽大孔:使用雷射標線器5220定位大孔鑽機部分2300的推進鑽杆2301，再使用大孔鑽機部分2300對巖體進行鑽孔。
[0043]III)鋸切:使用繩鋸機部分2400和繩鋸機切割壓輪及鋸繩對巖體的各個面進行盲切和套切。
[0044]IV)拖拽:使用卷揚機部分2200把各個面切割完成後的巖塊從巖體內拖出。
[0045]V )分解運出:使用鑿巖鑽機在拖出的巖塊上鑽孔，再用液壓劈裂器使巖塊快速分解成小塊巖石，用運輸車輛通過門架式框架結構1000中間的通道把解體後的小塊巖石運出隧道。
[0046]VI)行進:把本矩形全斷面巖石隧道掘進機向前行進至隧道底部附近。
[0047]VD反覆重複步驟I?VI，直至完成整條隧道的挖掘。
【權利要求】
1.一種矩形全斷面巖石隧道掘進機，包括η個電動機部分2000、η個分動箱部分2100、η個卷揚機部分2200、η個大孔鑽機部分2300、η個繩鋸機部分2400、鑿巖鑽機部分2500、空氣循環系統3000、水循環系統4000、液壓系統4500、空氣壓縮機系統4700、定位測量傳感系統5000、計算機集中控制系統6000，所述各部分安裝在門架式框架結構1000上，門架式框架結構1000分為前後兩節，門架式框架結構1000的前後兩節之間由多個伸縮連杆部分1300連接，其中η≤4。
2.根據權利要求1所述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:門架式框架結構1000包括第一節門架式框架1110、第一節行走輪1120、第一節框架液壓撐靴1130、第二節門架式框架1210、第二節行走輪1220、第二節框架液壓撐靴1230、連接第一節門架式框架1110和第二節門架式框架1210之間的氣、液、電、傳感、控制等系統的連接軟管1280，門架式框架結構1000的橫截面外部為矩形，中央下部為通道，第一節框架液壓撐靴1130和第二節框架液壓撐靴1230是由內置的液壓油缸控制，分別可以從第一節門架式框架1110和第二節門架式框架1210內伸出和回收。
3.根據權利要求1所述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:一個伸縮連杆部分1300包括伸縮連杆液壓油缸缸筒1301、伸縮連杆液壓油缸活塞杆1302、活塞桿頭1303、兩個方牙螺母滑塊1304、兩個方牙螺杆1305、兩個螺杆齒輪1306、伸縮連杆電動機及齒輪1307，活塞桿頭1303連接兩個方牙螺母滑塊1304。
4.根據權利要求1所述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:電動機部分2000安裝在第一節門架式框架1110內，包括電動機防水外殼2001、電動機2002、電動機傳動軸2003，電動機2002的動力通過電動機傳動軸2003輸出到分動箱部分2100。
5.根據權利要求1所述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:分動箱部分2100包括分動箱防水外殼2101、分動及變速齒輪組2102、分動箱部分2100到卷揚機部分2200的傳動軸2103，分動及變速齒輪組2102把電動機2002的動力分別以合適的轉速輸出給卷揚機部分2200、大孔鑽機部 分2300和繩鋸機部分2400。
6.根據權利要求1所述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:卷揚機部分2200包括卷揚機防水外殼2201、卷揚機變速齒輪組2202、卷揚機拖拽繩2203、拖拽繩導向輪2204、拖拽繩導向輪座2205，拖拽繩導向輪2204可以旋轉，拖拽繩導向輪座2205可以旋轉。
7.根據權利要求1所述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:大孔鑽機部分2300包括推進鑽杆2301、推進鑽杆接頭2302、推進液壓油缸缸筒2303、推進液壓油缸活塞杆2304、活塞杆推進頭2305、推進鑽杆冷卻液接頭2306、第一推進鑽杆支架2307、第二推進鑽杆支架2308、第三推進鑽杆支架2309、推進鑽杆旋轉驅動輪2310、驅動輪皮帶2311、大孔鑽機滑杆2312、鑽機支架液壓滑塊2313，推進鑽杆2301為空心，推進鑽杆接頭2302可以連接大孔鑽杆和繩鋸機切割壓輪推進杆，鑽機支架液壓滑塊2313由內置的液壓油缸控制，可以使鑽機支架液壓滑塊2313從第一節門架式框架1110內伸出和回收，帶動大孔鑽機部分2300調整各個鑽孔之間的距離和鑽孔的方向。
8.根據權利要求1所述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:繩鋸機部分2400包括安裝在分動箱部分2100上的繩鋸機驅動輪2401、第一節門架式框架1110內導向輪組2402、第一節門架式框架1110外導向輪組2403。
9.根據權利要求1所述的矩形全斷 面巖石隧道掘進機，其特徵在於:鑿巖機部分2500安裝在第一節門架式框架1110的頂部，包括多臺高速鑿巖鑽機2501、多臺鑿巖鑽機滑架，2502，高速鑿巖鑽機2501安裝在鑿巖鑽機滑架2502上，鑿巖鑽機滑架2502可以上下左右移動，控制高速鑿巖鑽機2501的鑽孔方向和鑽孔距離。
10.根據權利要求1所述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:空氣循環系統，3000包括第一節門架式框架1110內的排風管3101、排風扇3102、第二節門架式框架1210內的排風管3201、連接排風管3101和排風管3201的連接軟管3202。
11.根據權利要求1所述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:水循環系統4000主要由水泵和儲水箱4001以及各種輸水管道組成。
12.根據權利要求1所述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:液壓系統4500由液壓機4501以及連接各個液壓部件的液壓管道組成。
13.根據權利要求1所述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:空氣壓縮機系統，4700由空氣壓縮機4701以及連接各個空壓部件的管道組成。
14.根據權利要求1所述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:定位測量傳感系統5000包括第一節水準儀5110、攝像頭5120、第二節水準儀5210、雷射標線器5220、全站儀無線數據接收器5230、全站儀及衛星定位接收機5240和各種傳感器數據線，全站儀及衛星定位接收機5240測得的各種數據通過全站儀無線數據接收器5230與集中控制計算機，6020連接。
15.根據權利要求1所 述的矩形全斷面巖石隧道掘進機，其特徵在於:計算機集中控制系統6000包括集中控制箱6010、集中控制計算機6020、計算機顯示屏6021和各種控制系統數據線，集中控制計算機 通過計算機軟體，把各個定位測量數據分析運算後，由操作人員進行控制操作。
【文檔編號】E21D9/11GK103883330SQ201210551158
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月19日 優先權日:2012年12月19日
【發明者】不公告發明人 申請人:趙兵