一种岩石隧道掘进装置的制作方法

本实用新型涉及隧道挖掘领域，特别涉及到一种岩石隧道掘进装置。

背景技术：

近些年来，随着社会经济快速发展以及经济发展对基础设施的要求越来越高，人们对基础设施建设越来越重视，尤其是交通道路的建设，但涉及到道路建设就不得不考虑地形及地质构造，在多山地区为了节省车辆通行路程，降低轨道车辆爬高的坡度，人们不得不在山体上挖掘隧道。由于山体多为岩石构造，以至于隧道挖掘工程量较大，这就造成隧道的掘进长期以来以施工难度大，安全保障难，施工工艺复杂，工程进度慢成为难点。传统的隧道掘进施工，多采用爆破法与盾构法。现有的盾构掘进机，仅适用于地质条件松散的卵石，泥石的隧道施工，对于岩石地质的隧道施工，盾构掘进机的施工进度慢，成本极其高昂，并且盾构机体积庞大，难于运输，不适应复杂地势。而现有的爆破法施工，由于使用炸药爆破后除渣，爆破形成的隧道壁参差不齐，需要人工修复，且爆破不可避免的对山体、岩体结构造成破坏，导致山体的稳定性差，容易发生塌方等危及施工人员及设备安全，使得隧道施工中所投入的保证安全的人力等物质成本不断升高。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种可以提高隧道挖掘施工安全性且结构简单的岩石隧道掘进装置，不仅造价低廉，而且可以加快岩石隧道的施 工速度，同时对山体结构的影响较小。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：一种岩石隧道掘进装置，包括掘进驱动机构、掘进安装架机构、掘进机构和行走机构，所述掘进机构包括金刚石串珠绳锯、岩石切割用圆盘锯、绳锯安装支架、绳锯主动工字轮和大于或等于两个绳锯定位轮构件，所述绳锯定位轮构件包括安装轴、左支撑轴承、右支撑轴承、连接件、左半工字轮和右半工字轮，所述左半工字轮套在所述左支撑轴承外圈上且与所述左支撑轴承外圈固定连接，所述左支撑轴承内圈套在所述安装轴的左端上且与所述安装轴的左端固定连接，所述安装轴的右端上套有所述右支撑轴承且所述安装轴的右端与所述右支撑轴承内圈固定连接，所述右支撑轴承外圈上套有所述右半工字轮且所述右支撑轴承外圈与所述右半工字轮固定连接，所述连接件的第一端与位于所述左半工字轮和所述右半工字轮之间的所述安装轴固定连接，所述连接件分别于所述左半工字轮和所述右半工字轮间隙装配，所述左半工字轮和所述右半工字轮组合成外圈设有限位槽的绳锯定位工字轮；所述掘进驱动机构和所述绳锯安装架分别安装在所述掘进安装架机构上，所述掘进安装架机构设在所述行走机构的上方且与所述行走机构固定连接；所述绳锯定位工字轮通过所述连接件与所述绳锯安装支架固定连接，所述绳锯主动工字轮安装在所述绳锯安装支架上，所述绳锯主动工字轮和所述绳锯定位工字轮通过所述金刚石串珠绳锯驱动连接，与所述绳锯定位工字轮接触的所述金刚石串珠绳锯设置在所述绳锯定位工字轮的限位槽内，与所述绳锯主动工字轮接触的所述金刚石串珠绳锯设置在所述绳锯主动工字轮的限位槽内；所述掘进驱动机构与所述绳锯主动工字轮驱动连接；所述左半工字轮左侧面上设有一个所述岩石切割用圆盘锯且与所述岩石切割用圆盘锯的右侧面固定连接；所述右半工字轮右侧面上设有一个所述岩石切割用圆盘锯且与所 述岩石切割用圆盘锯的左侧面固定连接。

上述岩石隧道掘进装置，所述掘进驱动机构为力矩电机。

上述岩石隧道掘进装置，所述行走机构为重型脚轮。

上述岩石隧道掘进装置，所述绳锯安装支架包括定位工字轮支撑杆和绳锯安装板；所述连接件的第二端与所述定位工字轮支撑杆的第一端固定连接，所述定位工字轮支撑杆的第二端与所述绳锯安装板铰接且所述定位工字轮支撑杆可通过支撑杆定位销与所述绳锯安装板固定连接。

上述岩石隧道掘进装置，所述掘进机构还包括绳锯松紧调整结构，所述绳锯松紧调整结构包括松紧调整用工字轮和调整用工字轮支撑杆，所述松紧调整用工字轮设在所述绳锯定位工字轮和所述绳锯工字主动工字轮之间，所述松紧调整用工字轮与所述调整用工字轮支撑杆的一端通过调整用工字轮轮轴固定连接且所述松紧调整用工字轮能以所述调整用工字轮轮轴为轴自由转动，所述调整用工字轮支撑杆的另一端与所述绳锯安装板铰接且所述调整用工字轮支撑杆可通过定位销钉与所述绳锯安装板固定连接。

上述岩石隧道掘进装置，当所述绳锯定位工字轮为两个时，两个所述绳锯定位工字轮与所述绳锯工字主动工字轮成等腰三角形结构装配，所述等腰三角形的顶角所在的顶点位于所述绳锯工字主动工字轮的转轴上。

上述岩石隧道掘进装置，所述松紧调整用工字轮与所述绳锯定位工字轮和所述绳锯工字主动工字轮分设在所述金刚石串珠绳锯相对的两侧。

上述岩石隧道掘进装置，所述松紧调整用工字轮中心轴与所述绳锯定位工字轮中心轴之间的距离大于所述松紧调整用工字轮中心轴与所述绳锯工字主动工字轮中心轴之间的距离。

上述岩石隧道掘进装置，所述岩石隧道掘进装置还包括冷却机构，所述冷 却机构与所述掘进安装架机构连接，所述冷却机构的冷却液流出端设在所述连接件的第一端上。

上述岩石隧道掘进装置，所述岩石切割用圆盘锯为有齿圆盘锯，所述有齿圆盘锯的两个相邻的锯齿之间设有携渣槽，所述携渣槽包括半球形槽、第一喇叭状槽和第二喇叭状槽，所述第一喇叭状槽的开口方向朝向所述有齿圆盘锯的轴心，所述第二喇叭状槽的开口方向远离所述有齿圆盘锯的轴心；所述半球形槽的开口端与所述第一喇叭状槽的开口端导通连接，所述第一喇叭状槽的缩口端与所述第二喇叭状槽的缩口端导通连接。

本实用新型的有益效果如下：

1.采用本实用新型可以对隧道掘进方向上的岩石进行整体切块，从而可以获得成块的石材并将石材用于雕刻等产品的加工，提高岩石的利用率，创造额外的经济价值。

2.由于本实用新型岩石切割用圆盘锯对岩石切出用于将绳锯定位工字轮放入岩石体内的凹槽，便于绳锯定位工字轮带着金刚石串珠绳锯进入凹槽内，从而使两个绳锯定位工字轮之间的金刚石串珠绳锯能够压在岩石的表面并在掘进驱动机构驱动下对岩石进行切割，从而免去先打炮眼再爆破的麻烦，同时提高了施工安全。

3.本实用新型采用岩石整体切割便于后期对隧道内壁的修整，减少隧道后期施工的工作量，有利于加快隧道掘进施工的进度。

4.本实用新型采用岩石整体切割，减少了隧道掘进过程中碎石的产生量，也就减少了碎石的清理工作，有利于提高隧道掘进速度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1本实用新型岩石隧道掘进装置的结构示意图；

图2为本实用新型岩石隧道掘进装置的绳锯定位轮构件的结构示意图；

图3为本实用新型岩石隧道掘进装置的岩石切割用圆盘锯的结构示意图。

图中，1-掘进安装架机构；2-掘进驱动机构；3-绳锯主动工字轮；4-绳锯定位轮构件；5-金刚石串珠绳锯；6-定位工字轮支撑杆；7-松紧调整用工字轮；8-绳锯安装板；9-支撑杆定位销；10-调整用工字轮支撑杆；11-行走机构；12-岩石切割用圆盘锯；13-连接件；14-左半工字轮；15-右半工字轮；16-左支撑轴承；17-右支撑轴承；18-安装轴；19-限位槽；20-锯齿；21-半球形槽；22-第一喇叭状槽；23-第二喇叭状槽。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

如图1和图2所示，本实用新型岩石隧道掘进装置，包括掘进驱动机构2、掘进安装架机构1、掘进机构和行走机构11，所述掘进机构包括金刚石串珠绳锯5、岩石切割用圆盘锯12、绳锯安装支架、绳锯主动工字轮3和两个绳锯定位轮构件4，所述绳锯定位轮构件4包括安装轴18、左支撑轴承16、右支撑轴承17、连接件13、左半工字轮14和右半工字轮15，所述左半工字轮14套在所述左支撑轴承16外圈上且与所述左支撑轴承16外圈固定连接，所述左支撑轴承16内圈套在所述安装轴18的左端上且与所述安装轴18的左端固定连接，所述安装轴18的右端上套有所述右支撑轴承17且所述安装轴18的右端与所述右支撑轴承17内圈固定连接，所述右支撑轴承17外圈上套有所述右半工字轮15 且所述右支撑轴承17外圈与所述右半工字轮15固定连接，所述连接件13的第一端与位于所述左半工字轮14和所述右半工字轮15之间的所述安装轴18固定连接，所述连接件13分别于所述左半工字轮14和所述右半工字轮15间隙装配，所述左半工字轮14和所述右半工字轮15组合成外圈设有限位槽19的绳锯定位工字轮；所述掘进驱动机构2和所述绳锯安装架分别安装在所述掘进安装架机构1上，所述掘进安装架机构1设在所述行走机构11的上方且与所述行走机构11固定连接；所述绳锯定位工字轮通过所述连接件13与所述绳锯安装支架固定连接，所述绳锯主动工字轮3安装在所述绳锯安装支架上，所述绳锯主动工字轮3和所述绳锯定位工字轮通过所述金刚石串珠绳锯5驱动连接，与所述绳锯定位工字轮接触的所述金刚石串珠绳锯5设置在所述绳锯定位工字轮的限位槽19内，与所述绳锯主动工字轮3接触的所述金刚石串珠绳锯5设置在所述绳锯主动工字轮3的限位槽19内；所述掘进驱动机构2与所述绳锯主动工字轮3驱动连接；所述左半工字轮14左侧面上设有一个所述岩石切割用圆盘锯12且与所述岩石切割用圆盘锯12的右侧面固定连接；所述右半工字轮15右侧面上设有一个所述岩石切割用圆盘锯12且与所述岩石切割用圆盘锯12的左侧面固定连接。其中，所述掘进驱动机构2为力矩电机，所述行走机构11为重型脚轮。

而为了降低本实用新型的装置的制造成本，同时便于维修，本实施例中，如图1所示，所述绳锯安装支架包括定位工字轮支撑杆6和绳锯安装板8；所述连接件13的第二端与所述定位工字轮支撑杆6的第一端固定连接，所述定位工字轮支撑杆6的第二端与所述绳锯安装板8铰接且所述定位工字轮支撑杆6可通过支撑杆定位销9与所述绳锯安装板8固定连接，这样就可以根据要切割的岩石宽度或高度通过调整两个所述定位工字轮支撑杆6之间张开角度α的大小来调整两个所述绳锯定位工字轮之间的距离，以便调整位于两个所述绳锯定位 工字轮之间且远离所述绳锯主动工字轮3的所述金刚石串珠绳锯5的长度。同时为了避免，在调整位于两个所述绳锯定位工字轮之间且远离所述绳锯主动工字轮3的所述金刚石串珠绳锯5的长度之后，所述金刚石串珠绳锯5的张紧力度不够或过大导致所述金刚石串珠绳锯5出现打滑，本实施例中，所述掘进机构还包括绳锯松紧调整结构，所述绳锯松紧调整结构包括松紧调整用工字轮7和调整用工字轮支撑杆10，所述松紧调整用工字轮7设在所述绳锯定位工字轮和所述绳锯工字主动工字轮之间，所述松紧调整用工字轮7与所述调整用工字轮支撑杆10的一端通过调整用工字轮轮轴固定连接且所述松紧调整用工字轮7能以所述调整用工字轮轮轴为轴自由转动，所述调整用工字轮支撑杆10的另一端与所述绳锯安装板8铰接且所述调整用工字轮支撑杆10可通过定位销钉与所述绳锯安装板8固定连接。通过调整所述调整轮支撑杆与所述绳锯定位工字轮轴心和所述绳锯主动工字轮3轴心之间的连线的夹角β的大小，可以调整所述金刚石串珠绳锯5的张紧力度，从而避免所述金刚石串珠绳锯5张紧力度过大或过小导致所述金刚石串珠绳锯5出现打滑。而且为了避免所述金刚石串珠绳锯5单向受力，从而避免所述金刚石串珠绳锯5远离所述绳锯定位工字轮一侧的材料结构受到破坏，本实施例中，将所述松紧调整轮与所述绳锯定位工字轮和所述绳锯主动工字轮3分设在所述金刚石串珠绳锯5相对的两侧。

而为了保持本实用新型在切割岩石过程中所述金刚石串珠绳锯5的稳定性，避免所述金刚石串珠绳锯5所受的张力忽大忽小导致所述金刚石串珠绳锯5的使用寿命缩短，本实施例中，两个所述绳锯定位工字轮与所述绳锯主动工字轮3成等腰三角形结构装配，所述等腰三角形的顶角所在的顶点位于所述绳锯主动工字轮3的转轴上，其中，优选两个所述绳锯定位工字轮与所述绳锯主动工字轮3成等边三角形结构装配。

而为了便于在开动本实用新型的过程中对所述松紧调整轮进行位置调整，避免切割岩石时产生的石屑溅到人身上造成人员受伤，本实施例中，所述松紧调整轮中心轴与所述绳锯定位工字轮中心轴之间的距离大于所述松紧调整轮中心轴与所述绳锯主动工字轮3中心轴之间的距离，这样就可以增加人与岩石之间的距离，增加石屑飞行的距离，从而使石屑速度降低，减少了石屑给人带来伤害的概率，提高施工的安全性。

为了保证隧道掘进施工的连续性，避免所述岩石切割用圆盘锯12以及所述金刚石串珠绳锯5因受热发生结构性损坏或者发生磨损加速，本实用新型还包括冷却机构，所述冷却机构与所述掘进安装架机构1连接，所述冷却机构的冷却液流出端设在所述连接件13的第一端上，冷却液从所述冷却机构的冷却液流出端喷射到所述金刚石串珠绳锯5上并由所述金刚石串珠绳锯5携带至所述岩石切割用圆盘锯12所掘出的凹槽内，从而对所述岩石切割用圆盘锯12进行降温。本实施例中，所述冷却机构包括水泵、进水管和出水管，所述进水管的进水端与隧道施工供水管路的出水端流体导通连接，所述进水管的出水端与所述水泵的进水端流体导通连接，所述水泵的出水端与所述出水管的进水端流体导通连接，所述出水管的出水端设置在所述连接件13的第一端上。

为了便于所述岩石切割用圆盘锯12能将所述岩石切割用圆盘锯12切割岩石时产生的粉末和石屑携带出来，进而方便加快整个隧道掘进的进度，本实施例中，所述岩石切割用圆盘锯12为有齿圆盘锯，如图3所示，所述有齿圆盘锯的两个相邻的锯齿20之间设有携渣槽，所述携渣槽包括半球形槽21、第一喇叭状槽22和第二喇叭状槽23，所述第一喇叭状槽22的开口方向朝向所述有齿圆盘锯的轴心，所述第二喇叭状槽23的开口方向远离所述有齿圆盘锯的轴心；所述半球形槽21的开口端与所述第一喇叭状槽22的开口端导通连接，所述第一 喇叭状槽22的缩口端与所述第二喇叭状槽23的缩口端导通连接。

使用本实用新型进行隧道掘进时，在待进行隧道掘进的山体的岩石面上标识出施工位置和高度，然后确定单次切割石块的高度或宽度，然后将本实用新型通过所述重型脚轮移动至待切割岩石前面，根据单次切割石块的高度或宽度调整两个所述定位工字轮支撑杆6之间的夹角α的大小，以使位于两个所述绳锯定位工字轮之间且远离所述绳锯主动工字轮3的所述金刚石串珠绳锯5的长度与单次切割石块的高度或宽度相等。然后启动所述力矩电机，同时接通所述进水管与隧道掘进施工供水管路，开启所述水泵，此时，所述绳锯主动工字轮3在所述力矩电机的驱动下通过所述金刚石串珠绳锯5驱动所述绳锯定位工字轮转动，而所述绳锯定位工字轮则带动所述岩石切割用圆盘锯12对岩石进行切割，并切割出凹槽能够使所述绳锯定位工字轮进入岩石内，从而使位于两个所述绳锯定位工字轮之间且远离所述绳锯主动工字轮3的所述金刚石串珠绳锯5与待切割岩石接触，并且在所述力矩电机驱动下的所述绳锯主动工字轮3的带动下所述金刚石串珠绳锯5上的金刚石串珠对岩石进行切割，从而实现了通过对岩石分割实现了隧道的掘进，避免了雷管爆破带了的危险，同时消除了雷管爆破对山体结构的破坏。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。