一种新型隧道光面开掘凿岩设备及施工方法
【专利摘要】一种新型隧道光面开掘凿岩设备及施工方法，所述凿岩设备包括钎尾套、转动套、机头、花键母、衬套、导向套、活塞、螺旋棒、螺旋母、阀、缸体、棘轮、把手、长螺杆、螺母，所述缸体下方设置有消声罩；所述施工方法包括清理作业场地、步钻眼点、连接风水管送风送水、钻孔、清碴、爆破、人工进行排险后拱顶、再用掌子面喷浆封闭。本发明凿岩设备的消声罩设置在缸体下部，钻孔时凿岩设备能尽可能的紧贴炮孔上表面周岩作业，最大限度减少了凿岩推进过程中产生的梯度误差，大大降低了后期支护成本，转动套与机头、活塞与缸体等的配合尺寸更合理，既保持了零件的灵活性，又减少了运动中的噪声。
【专利说明】一种新型隧道光面开掘凿岩设备及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道开掘施工【技术领域】，尤其涉及一种新型隧道光面开掘凿岩设备及施工方法。
【背景技术】
[0002]凿岩机是一种在岩石上钻凿孔的机器，其主要工作原理是用压气作为动力，通过被动阀控制活塞往复运动，冲程时活塞冲击钎具凿碎岩石，回程时，活塞带动钎具回转一定的角度，连续的冲击、回转使钎具在岩石上凿出圆形炮孔。目前，在煤炭、矿业等工程领域广泛使用凿岩机，利用该设备来对不同岩体进行钻孔作业，为后续炸药安设打下基础，传统的爆破技术难以控制爆破强度，对岩体破坏扰动程度大，不利于隧道开挖之后的稳固，造成人力物力的浪费，增加了支护过程中的安全风险。
[0003]现有的凿岩机缺少一个水平面，故而影响掘进时钎杆的调整方向，无法紧贴围岩成水平进尺。因此每一钻孔循环间出现大量错台，增加了施工成本，加大了施工安全风险。只有当凿岩机紧贴围岩成水平线向前推进，上一循环进尺与下一循环进尺才会成水平线延伸，操作人员在钻眼时严格控制，使钻眼成果达到最高标准，掘进成洞后的拱顶及两侧围岩达到光滑平整，减少混凝土工作量，才能降低初期支护成本，增强隧道掘进过程中对围岩的保护，减少每进尺循环错台过大而带来的安全隐患及材料的浪费。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种新型隧道光面开掘凿岩设备及施工方法，从而解决【背景技术】中存在的问题。
[0005]本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种新型隧道光面开掘凿岩设备，包括钎尾套、转动套、机头、花键母、衬套、导向套、活塞、螺旋棒、螺旋母、阀、缸体、棘轮、把手、长螺杆、螺母，所述缸体上端经长螺杆及螺母分别连接有把手与机头，所述缸体的左端内壁上设置有导向套，所述导向套内壁上设置有衬套，所述缸体内设有活塞，所述活塞的右端内壁上设置有螺旋母，所述螺旋母内连接有横向设置的螺旋棒，所述螺旋棒的右上端连接有棘轮，所述棘轮连接缸体和把手，所述螺旋棒的中上端设有位于缸体内的阀，所述机头内壁上设置有转动套，所述转动套左端内壁上设置有钎尾套，所述转动套右端内壁上设置有花键母。
[0006]作为一种改进，所述缸体下方设置有消声罩。
[0007]作为一种改进，所述缸体和机头形成的水平梯级高度差控制在1.8cm_2cm。
[0008]一种新型隧道光面开掘的施工方法，具体包括如下步骤:
(1)清理作业场地，准备人工开挖简易台车；
(2)测量人员用全站仪准确定出隧道中心线和拱顶面高程，在掌子面上布置周边眼的位置，画出开挖轮廓线，组织人工清除边仰坡上的危石；
(3)连接风管，水管，通电，在待开掘的岩石上标记爆破点，将本发明所述凿岩设备钎杆紧贴围岩上表面，每个孔位使凿岩设备的钎杆水平上表面与围岩保持平行，开始钻孔；
(4)在钻好的孔内按光面爆破设计的要求放入爆破装置，安装炸药，所述爆破装置的外围为导爆索皮管，在内部间隔填充乳化炸药和细沙，导爆索一端串联毫秒雷管，毫秒雷管连接电雷管，电雷管引出足够长的导线联接起爆器，施工人员在安全地带启动起爆器进行爆破，引爆电雷管，继而引爆毫秒雷管，使导爆索联接在一起的爆破装置同时爆炸；
(5)人工进行清碴，准确控制好标高，使下一循环放样、钻孔准确无误；
(6)机械排险后人工再次进行机械清理，再将掌子面和搭顶及两侧开挖断面喷浆封
闭；
(7)循环操作上述步骤，减少凿岩推进过程中产生的梯度误差，保证钻眼的深度、方向、角度、间距，保证断面不欠挖，尽可能减少超挖。
[0009]本发明具有以下有益效果:
本发明所述凿岩设备的消声罩设置在缸体下部，缸体和机头形成的水平梯级高度控制在1.8cm -2cm，钻孔时凿岩机能尽可能的紧贴炮孔上表面作业，最大限度减少了凿岩推进过程中产生的梯度误差，操作人员存明确的方向感，只需用凿岩设备的上平面紧贴围岩表面推进就能达到其最佳效果，扩大了作业范围。转动套与机头、活塞与缸体等的配合尺寸更合理，既保持了零件的灵活性，又减少了运动中的噪声。对材料的选配进行了研究，使凿岩机的零件在保证足够强度、刚度的条件下，重量减轻，减轻操作人员的负担。油路设计合理，使各活动零件能得到充分的润滑，减少零件之间的摩擦磨损。合理的气道布局和活塞结构设计，保证了工作过程中进尺速度快，出力大。本发明的凿岩设备结构简单，工作效率高，工作质量好，且维护便捷，使用寿命长。
[0010]本发明凿岩设备由于有一个水平面，施工过程中将钻机紧贴围岩推进、增加了控制开挖的调整范围，提高了开挖过程中对超挖、欠挖的有效控制，降低了对围岩松弛度的影响，钻眼的精度直接影响开挖断面的精度，控制好钻眼的精度是当前山岭隧道钻爆法施工的关键一环，控制超欠挖和减少错台是钻爆施工的核心，因此使用本凿岩机结合光面爆破方法，提高了施工效率，隧道施工开挖支护成本减少10%-30%，增强施工安全保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明凿岩设备的横向剖面结构示意图；
图2为本发明凿岩设备的俯视图；
图3为本发明施工方法的操作示意图。
[0012]图1、图2和图3中所示:1、钎尾套；2、转动套；3、机头；4、花键母；5、衬套；6、导向套、活塞；8、螺旋棒；9、螺旋母；10、阀；11、缸体；12、棘轮；13、把手；14、消声罩；15、长螺杆；16、螺母；17、凿岩设备；18、爆破点；19.错台。
【具体实施方式】
[0013]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0014]参见图1和图2，一种新型隧道光面开掘凿岩设备，包括钎尾套(I)、转动套(2)、机头(3)、花键母(4)、衬套(5)、导向套(6)、活塞(7)、螺旋棒(8)、螺旋母(9)、阀(10)、缸体(11)、棘轮(12 )、把手(13 )、长螺杆(15 )、螺母(16 )，所述缸体(11)上端经长螺杆(15 )及螺母(16)分别连接有把手(13)与机头(3)，所述缸体(11)的左端内壁上设置有导向套(6)，所述导向套(6)内壁上设置有衬套(5)，所述缸体(11)内设有活塞(7)，所述活塞(7)的右端内壁上设置有螺旋母(9)，所述螺旋母(9)内连接有横向设置的螺旋棒(8)，所述螺旋棒(8)的右上端连接有棘轮(12 )，所述棘轮(12 )连接缸体(11)和把手(13 )，所述螺旋棒(8 )的中上端设有位于缸体(11)内的阀(10 ),所述机头(3 )上内壁上设置有转动套(2 ),所述转动套(2 )左端内壁上设置有钎尾套(I)，所述转动套(2 )右端内壁上设置有花键母(4 )。
[0015]作为一种改进,所述缸体(11)下方设置有消声罩(14)。
[0016]作为一种改进，所述缸体(11)和机头(3)形成的水平梯级高度差控制在1.8cm-2cm。
[0017]参见图3，一种新型隧道光面开掘的施工方法，具体包括如下步骤:
(1)清理作业场地，准备人工开挖简易台车；
(2)测量人员用全站仪准确定出隧道中心线和拱顶面高程，在掌子面上布置周边眼的位置，画出开挖轮廓线，组织人工清除边仰坡上的危石；
(3)连接风管，水管，通电，在待开掘的岩石上标记爆破点，将本发明所述凿岩设备钎杆紧贴围岩上表面，每个孔位使凿岩设备的钎杆水平上表面与围岩保持平行，开始钻孔；
(4)在钻好的孔内按光面爆破设计的要求放入爆破装置，安装炸药，所述爆破装置的外围为导爆索皮管，在 内部间隔填充乳化炸药和细沙，导爆索一端串联毫秒雷管，毫秒雷管连接电雷管，电雷管引出足够长的导线联接起爆器，施工人员在安全地带启动起爆器进行爆破，引爆电雷管，继而引爆毫秒雷管，使导爆索联接在一起的爆破装置同时爆炸；
(5)人工进行清碴，准确控制好标高，使下一循环放样、钻孔准确无误；
(6)机械排险后人工再次进行机械清理，再将掌子面和搭顶及两侧开挖断面喷浆封
闭；
(7)循环操作上述步骤，减少凿岩推进过程中产生的梯度误差，保证钻眼的深度、方向、角度、间距，保证断面不欠挖，尽可能减少超挖。
[0018]本发明凿岩设备由于有一个水平面，施工过程中将钻机紧贴围岩推进、增加了控制开挖的调整范围，提高了开挖过程中对超挖、欠挖的有效控制，降低了对围岩松弛度的影响，使用本凿岩机结合光面爆破方法，提高了施工效率，隧道施工开挖支护成本减少10%-30%，如表1中采用传统设备方法和采用本发明设备方法施工的参数对比。
[0019]表1
【权利要求】
1.一种新型隧道光面开掘凿岩设备，其特征在于:包括钎尾套、转动套、机头、花键母、衬套、导向套、活塞、螺旋棒、螺旋母、阀、缸体、棘轮、把手、长螺杆、螺母，所述缸体上端经长螺杆及螺母分别连接有把手与机头，所述缸体的左端内壁上设置有导向套，所述导向套内壁上设置有衬套，所述缸体内设有活塞，所述活塞的右端内壁上设置有螺旋母，所述螺旋母内连接有横向设置的螺旋棒，所述螺旋棒的右上端连接有棘轮，所述棘轮连接缸体和把手，所述螺旋棒的中上端设有位于缸体内的阀，所述机头上内壁上设置有转动套，所述转动套左端内壁上设置有钎尾套，所述转动套右端内壁上设置有花键母。
2.根据权利要求1所述的一种新型隧道光面开掘凿岩设备，其特征在于:所述缸体下方设置有消声罩。
3.根据权利要求1所述的一种新型隧道光面开掘凿岩设备，其特征在于:所述缸体和机头形成的水平梯级高度差控制在1.8cm -2cm。
4.一种新型隧道光面开掘的施工方法，其特征在于:所述施工方法包括如下步骤: (1)清理作业场地，准备人工开挖简易台车； (2)测量人员用全站仪准确定出隧道中心线和拱顶面高程，在掌子面上布置周边眼的位置，画出开挖轮廓线，组织人工清除边仰坡上的危石； (3)连接风管，水管，通电，在待开掘的岩石上标记爆破点，将本发明所述凿岩设备钎杆紧贴围岩上表面，每个孔位使凿岩设备的钎杆水平上表面与围岩保持平行，开始钻孔； (4)在钻好的孔内按光面爆破设计的要求放入爆破装置，安装炸药，所述爆破装置的外围为导爆索皮管，在内部间隔填充乳化炸药和细沙，导爆索一端串联毫秒雷管，毫秒雷管连接电雷管，电雷管引出足够长的导线联接起爆器，施工人员在安全地带启动起爆器进行爆破，引爆电雷管，继而引爆毫秒雷管，使导爆索联接在一起的爆破装置同时爆炸； (5)人工进行清碴，准确控制好标高，使下一循环放样、钻孔准确无误； (6)机械排险后人工再次进行机械清理，再将掌子面和搭顶及两侧开挖断面喷浆封闭； (7)循环操作上述步骤，减少凿岩推进过程中产生的梯度误差，保证钻眼的深度、方向、角度、间距，保证断面不欠挖，尽可能减少超挖。
【文档编号】E21D9/00GK104033155SQ201410266410
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】胡铭益 申请人:湖南铭益隧道工程技术有限公司