一种冲击锤及硬岩地质隧道掘进中地质勘探系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及隧道掘进勘探地质系统技术领域，具体涉及一种冲击锤及硬岩地质隧道掘进中地质勘探系统。
【背景技术】
[0002]现有的机械式硬岩隧道掘进技术，由于开挖前方的地质不确定性，可能会遇到断层或其他异常地质的干扰，导致掘进机的掘进速率严重下降，甚至需要停机处理，预测开挖前方地质状态的成本大，而且影响施工工期，继而影响后续建筑施工。
[0003]常规的预探方法如预钻孔法，由钻进速度的变化、钻孔取芯鉴定、钻孔冲洗液颜色、气味、岩粉及遇到的其它情况来预报地质的大概情况，而且这种预探方法只能逐点探测掘进机刀盘前方的地质条件，探测效率低，在掘进机作业期间严重降低日掘进效率。
【实用新型内容】
[0004]为了克服上述预探测系统探测的距离近、探测效率低的技术缺陷，本实用新型提供一种探测效率高、不影响掘进机正常施工的冲击锤及硬岩地质隧道掘进中地质勘探系统。
[0005]为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现:
[0006]本实用新型所述冲击锤，包括底座、设置在底座上的移动支架，所述底座上设置有导轨，所述移动支架上设置有在所述导轨上滑动的滑块；所述移动支架上还设置有冲击锤头，还包括用于驱动所述移动支架沿所述导轨滑移，使得所述冲击锤头撞击隧道壁岩体的驱动结构。
[0007]进一步地，所述冲击锤头内设置有冲击气缸，所述冲击气缸包括缸筒、设置在缸筒内的活塞和用于撞击所述冲击锤头的冲击头，所述活塞与所述冲击头通过活塞杆连接；所述移动支架上设置有用于控制所述冲击气缸及所述驱动结构的气缸管路控制阀组。所述冲击锤头和冲击气缸一体化设置，冲击头和活塞通过活塞杆连为一体，和活塞同时运动。所述活塞在压缩空气作用下在缸筒内滑动，活塞向前快速滑动时带动冲击头撞击冲击锤头，使得冲击锤头撞击隧道壁的岩体产生地震波并在隧道岩体中传播。
[0008]进一步地，还包括用于控制所述冲击锤头及冲击气缸动作或停止的PLC控制器，所述PLC控制器与所述气缸管路控制阀组连接。PLC控制器通过控制气缸管路控制阀组的气路的开关及正反向来实现对冲击锤头及冲击头动作的控制，从而实现对冲击锤头自动化控制。
[0009]进一步地，所述冲击锤头上设置有用于检测所述冲击头撞击冲击锤头的光电传感器，所述光电传感器与所述PLC控制器连接，以便采集冲击头撞击冲击锤头的信号，过滤掉其他非冲击头撞击冲击锤头而发生反馈的回音信号，提高检测精度。
[0010]进一步地，所述底座上设置有用于检测所述移动支架滑移距离的超声波传感器，所述超声波传感器与所述PLC控制器连接，用于检测所述移动支架的滑移距离，移动支架滑动距离过大会影响移动支架的稳定性，从而影响位于其上的冲击锤头地震波发出的有效性，影响后续的回音信号的分析。检测移动支架滑移距离的超声波传感器的设置提高了检测的准确度。
[0011]进一步地，所述驱动结构包括两个接近气缸，接近气缸的缸筒与底座连接，接近气缸的活塞杆与移动支架连接，或者所述接近气缸的活塞杆与底座连接，接近气缸的缸筒与移动支架连接。接近气缸的动作由PLC控制器通过控制气缸管路控制阀组的气路的开关及正反向来实现，通过接近气缸的运动来移动支架，接近气缸伸出时让在移动支架上的冲击锤头紧靠所要冲击隧道壁的岩体。
[0012]一种硬岩地质隧道掘进中地质勘探系统，包括冲击锤、两个以上的信号接收器、上位机；
[0013]所述冲击锤撞击隧道壁产生地震波，所述信号接收器接收经断层地质或其他异常地质反馈的回音信号，并将所述回音信号反馈至上位机。
[0014]进一步地，为了更好地接收反馈的回音信号，所述信号接收器为地震检波器；所述地震检波器设置在所述隧道壁的钻孔内。
[0015]进一步地，隧道壁上设置有两列用于安装地震检波器的钻孔，每列钻孔中相邻两个钻孔的中心距为Sm?12m，通过分析不同位置的地震检波器接收到的回声信号的时间差，来确定反馈回声信号的断层或其他异常地质的位置及断层或其他异常地质的地质状况。
[0016]进一步地，为了可以连续勘探隧道前方地质状况，所述冲击锤设置在掘进机的撑靴或盾体上，冲击锤跟随掘进机掘进而前进。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0018](I)本实用新型所述冲击锤采用冲击锤头和冲击气缸一体化设置，冲击锤头设置在冲击气缸的前面。接近气缸可以让移动支架移动，移动支架使得在其上的冲击锤头和隧道壁的岩体紧贴。通过冲击气缸内的冲击头直接撞击冲击锤头，冲击锤头撞击隧道壁的岩体产生地震波并在隧道岩体中传播。避免了由于冲击锤头不紧贴隧道壁而远距离敲击隧道壁引起隧道岩体滑落的问题，也避免了每次敲击距离不一样而导致的冲击地震波能量不一致的问题。
[0019](2)本实用新型所述的硬岩地质隧道掘进中地质勘探系统，通过撞击隧道壁产生地震波信号，地震波信号通过岩体传播，地震波信号遇到断层、或其他异常地质时，反馈回音信号传回至信号接收器，信号接收器将接收到的信号反馈至上位机，上位机分析接收到的回音信号，确定隧道前方的地质状况，并将分析的地质信号反馈给施工人员。
[0020](3)本实用新型将冲击锤设置在掘进机的撑靴或盾体上，使得冲击锤跟随掘进机的前进而前进，而且在掘进机正常停止掘进时的间隙进行预探测，不影响掘进机的正常施工，确保施工如期进行。
[0021](4)本实用新型勘测效率高，勘测范围可达掌子面前方150m，而且不需要逐点探测，只需要设置两个以上的冲击锤，设置多个信号接收器即可探测隧道前方范围的地质状况，并且信号接收器拆除后可重复安装，循环使用，节约成本。
【附图说明】
[0022]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的说明，其中:
[0023]图1是本实用新型所述冲击锤的结构示意图；
[0024]图2是本实用新型所述冲击锤的移动支架处于伸出状态时的立体三视图；
[0025]图3是本实用新型所述冲击锤的主视图；
[0026]图4是本实用新型所述冲击锤的左视图；
[0027]图5是本实用新型所述冲击锤的移动支架处于伸出状态的主视图；
[0028]图6是本实用新型所述冲击锤的移动支架处于伸出状态的俯视图；
[0029]图7是本实用新型所述冲击锤的剖视图；
[0030]图8是本实用新型所述硬岩地质隧道掘进中地质勘探系统的控制原理图。
[0031]图中:1_冲击锤，11-底座，12-导轨，13-滑块，14-冲击锤头，141-保护盖板，142-光电传感器，143-移动支架，15-冲击气缸，16-接近气缸，17-开关控制箱，18-气缸管路控制阀组，19-控制器接口，191-超声波传感器，20-缸筒，21-活塞，22-冲击头，2-上位机，3-PLC控制器，4-气缸管路控制系统，5-信号接收器。
【具体实施方式】
[0032]以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0033]如图1?图8所示，本实用新型所述冲击锤I，包括底座11、设置在底座11上的移动支架143、PLC控制器3，所述底座11上设置有导轨12，所述移动支架143上设置有在所述导轨12滑动的滑块13，所述移动支架143上设置有冲击锤头14，所述移动支架143上设置有驱动所述冲击锤头14移动的接近气缸16，所述接近气缸16的缸筒设置在所述移动支架143上，其活塞杆与所述底座11连接，或者所述接近气缸16的缸筒与所述底座11连接，其活塞杆与移动支架143连接。
[0034]所述冲击锤头14与所述冲击气缸15连接，所述冲击气缸15包括缸筒20、设置在缸筒20内的活塞21，以及和活塞21相连的冲击头22，冲击头22在活塞21