矩形全断面岩石隧道掘进的制造方法
【专利摘要】本发明提供的是一种矩形全断面岩石隧道掘进机，包括电动机部分、分动箱部分、卷扬机部分、大孔钻机部分、绳锯机部分、凿岩钻机部分、空气循环系统、水循环系统、液压系统、空气压缩机系统、定位测量传感系统、计算机集中控制系统、门架式框架结构。由定位测量传感系统进行测量，大孔钻机部分在岩体上钻孔后由绳锯机部分进行切割，卷扬机把切割后的岩块拖出后再进行分解、运出隧道来实现岩石隧道的挖掘。
【专利说明】矩形全断面岩石隧道掘进机
【技术领域】
[0001]本发明属隧道工程机械技术范围，涉及一种岩石隧道挖掘和岩石矿山洞采的机械设备。
【背景技术】
[0002]在隧道工程领域的岩石隧道挖掘施工中，常用的有钻爆法施工和传统的盾构法施工。钻爆法施工是针对岩体进行隧道挖掘的一种方法，在岩体内钻孔后安装炸药爆破，使岩石解体，再把碎石排出隧道进行挖掘的方法。这种方法最大的缺点是安全性能差，工人施工环境差。而且在炸药爆破同时，会把隧道周围的岩壁炸碎，还需要用混凝土和钢筋加固隧道壁，增加施工成本和施工时间；传统的盾构法施工比较安全，但是传统的盾构机超大尺寸的设备又极其昂贵，传统的盾构机巨大的体量给运输和安装带来困难。传统的盾构机在应对软质地层时可以保持高效运转，但是在遇到硬质岩层时，需要把隧道内开挖的全部岩石粉碎，在消耗巨量动能的同时，还需要消耗大量的金刚石刀头才能完成切削作业。这种情况下也会使隧道挖掘速度减慢。所以采用传统的盾构机进行岩石隧道挖掘并不是最好的方法。在这种情况下有必要发明一种安全高效的针对硬岩的隧道掘进机。
【发明内容】
[0003]本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于克服现有隧道挖掘机械的不足，提供一种安全高效的岩石隧道掘进机械。为了实现上述目的，矩形全断面岩石隧道掘进机包括:η个电动机部分、η个分动箱部分、η个卷扬机部分、η个大孔钻机部分、η个绳锯机部分、凿岩钻机部分、空气循环系统、水循环系统、液压系统、空气压缩机系统、定位测量传感系统、计算机集中控制系统，所述各部分安装在门架式框架结构上，门架式框架结构分为前后两节，门架式框架结构的前后两节之间由多个伸缩连杆部分连接，其中η > 4。
[0004]所述门架式框架结构包括第一节门架式框架、第一节行走轮、第一节框架液压撑靴、第二节门架式框架、第二节行走轮、第二节框架液压撑靴、连接第一节门架式框架和第二节门架式框架之间的气、液、电、传感、控制等系统的连接软管。
[0005]所述的一个伸缩连杆部分包括伸缩连杆液压油缸缸筒、伸缩连杆液压油缸活塞杆、活塞杆头、两个方牙螺母滑块、两个方牙螺杆、两个螺杆齿轮、伸缩连杆电动机及齿轮。
[0006]所述电动机部分安装在第一节门架式框架内，包括电动机防水外壳、电动机、电动机传动轴。
[0007]所述分动箱部分包括分动箱防水外壳、分动及变速齿轮组、分动箱部分到卷扬机部分的传动轴。
[0008]所述卷扬机部分包括卷扬机防水外壳、卷扬机变速齿轮组、卷扬机拖拽绳、拖拽绳导向轮和拖拽绳导向轮座。
[0009]所述大孔钻机部分包括推进钻杆、推进钻杆接头、推进液压油缸缸筒、推进液压油缸活塞杆、活塞杆推进头、推进钻杆冷却液接头、第一推进钻杆支架、第二推进钻杆支架、第三推进钻杆支架、推进钻杆旋转驱动轮、驱动轮皮带、大孔钻机滑杆、钻机支架液压滑块。
[0010]所述绳锯机部分包括安装在分动箱部分上的绳锯机驱动轮、第一节门架式框架内导向轮组、第一节门架式框架外导向轮组。
[0011]所述凿岩机部分安装在第一节门架式框架的顶部，包括多台高速凿岩钻机、多台凿岩钻机滑架。
[0012]所述空气循环系统包括第一节门架式框架内的排风管、排风扇、第二节门架式框架内的排风管、连接软管。
[0013]所述水循环系统主要由二节门架式框架内的水泵和储水箱以及各种输水管道组成。
[0014]所述液压系统由第二节门架式框架内的液压机以及连接各个液压部件的液压管道组成。
[0015]所述空气压缩机系统由第二节门架式框架内的空气压缩机以及连接各个空压部件的管道组成。
[0016]所述定位测量传感系统包括第一节水准仪、摄像头、第二节水准仪、激光标线器、全站仪无线数据接收器、全站仪及卫星定位接收机和各种传感器数据线。
[0017]所述计算机集中控制系统包括集中控制箱、集中控制计算机、计算机显示屏和各种控制系统数据线。
[0018]本发明的优点是以绳锯机对岩石的切割代替炸药对岩石的爆破，或者代替传统的盾构机的金刚石刀盘对岩石的粉碎，节省了大量的动能。无炸药施工也使隧道挖掘更安全。本发明特别适合对硬岩的挖掘，较好的解决了以往对硬岩隧道挖掘中出现的难题。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的整体结构示意图。
[0020]图2是本发明的详细结构示意图。
[0021]图3是本发明的前视图。
[0022]图4是本发明的侧视图。
[0023]图5是图4的A —A剖面图。
[0024]图6是图4的B —B剖面图。
[0025]图7是本发明的定位测量示意图。
【具体实施方式】
[0026]【具体实施方式】:以下将结合说明书附图对本发明做进一步详细说明，根据图1所示，本矩形全断面岩石隧道掘进机包括如下几大部分:η个电动机部分2000、η个分动箱部分2100、η个卷扬机部分2200、η个大孔钻机部分2300、η个绳锯机部分2400、凿岩钻机部分2500、空气循环系统3000、水循环系统4000、液压系统4500、空气压缩机系统4700、定位测量传感系统5000、计算机集中控制系统6000，所述各部分安装在门架式框架结构1000上，门架式框架结构1000分为前后两节，门架式框架结构1000的前后两节之间由多个伸缩连杆部分1300连接，其中η≥4。
[0027]根据图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，所述门架式框架结构1000包括第一节门架式框架1110、第一节行走轮1120、第一节框架液压撑靴1130、第二节门架式框架1210、第二节行走轮1220、第二节框架液压撑靴1230、连接第一节门架式框架1110和第二节门架式框架1210之间的气、液、电、传感、控制等系统的连接软管1280。门架式框架结构1000的横截面外部为矩形，中央下部为通道。其中第一节框架液压撑靴1130和第二节框架液压撑靴1230是由内置的液压油缸控制，分别可以从第一节门架式框架1110和第二节门架式框架1210内伸出和回收，当第一节门架式框架1110需要固定时，第一节框架液压撑靴1130伸出第一节门架式框架1110，和隧道壁张紧，固定第一节门架式框架1110 ;当第一节门架式框架1110需要运动时，第一节框架液压撑靴1130回收至第一节门架式框架1110内，使第一节门架式框架1110可以运动。当第二节门架式框架1210需要固定时，第二节框架液压撑靴1230伸出第二节门架式框架1210，和隧道壁张紧，固定第二节门架式框架1210 ;当第二节门架式框架1210需要运动时，第二节框架液压撑靴1230回收至第二节门架式框架1210内，使第二节门架式框架1210可以运动。
[0028]所述的一个伸缩连杆部分1300包括伸缩连杆液压油缸缸筒1301、伸缩连杆液压油缸活塞杆1302、活塞杆头1303、两个方牙螺母滑块1304、两个方牙螺杆1305、两个螺杆齿轮1306、伸缩连杆电动机及齿轮1307。其中活塞杆头1303连接两个方牙螺母滑块1304。伸缩连杆部分1300的伸缩由以下两个机构控制:①伸缩连杆液压油缸活塞杆1302伸缩时可以带动伸缩连杆部分1300伸缩；②伸缩连杆电动机及齿轮1307转动时，带动两个方牙螺杆1305转动，使方牙螺母滑块1304在方牙螺杆1305上前后滑动，从而使伸缩连杆部分1300伸缩。
[0029]所述电动机部分2000安装在第一节门架式框架1110内，包括电动机防水外壳2001、电动机2002、电动机传动轴2003，电动机2002的动力通过电动机传动轴2003输出到分动箱部分2100。
[0030]所述分动箱部分2100包括分动箱防水外壳2101、分动及变速齿轮组2102、分动箱部分2100到卷扬机部分2200的传动轴2103，分动及变速齿轮组2102把电动机2002的动力分别以合适的转速输出给卷扬机部分2200、大孔钻机部分2300和绳锯机部分2400。
[0031]所述的卷扬机部分2200包括卷扬机防水外壳2201、卷扬机变速齿轮组2202、卷扬机拖拽绳2203、拖拽绳导向轮2204和拖拽绳导向轮座2205。其中拖拽绳导向轮2204可以旋转，拖拽绳导向轮座2205可以旋转。
[0032]所述大孔钻机部分2300包括推进钻杆2301、推进钻杆接头2302、推进液压油缸缸筒2303、推进液压油缸活塞杆2304、活塞杆推进头2305、推进钻杆冷却液接头2306、第一推进钻杆支架2307、第二推进钻杆支架2308、第三推进钻杆支架2309、推进钻杆旋转驱动轮2310、驱动轮皮带2311、大孔钻机滑杆2312、钻机支架液压滑块2313。推进钻杆2301为空心。推进钻杆接头2302可以连接大孔钻杆和绳锯机切割压轮推进杆。钻机支架液压滑块2313由内置的液压油缸控制，可以使钻机支架液压滑块2313从第一节门架式框架1110内伸出和回收，带动大孔钻机部分2300调整各个钻孔之间的距离和每一个钻孔的方向。
[0033]所述绳锯机部分2400包括安装在分动箱部分2100上的绳锯机驱动轮2401、第一节门架式框架1110内导向轮组2402、第一节门架式框架1110外导向轮组2403。
[0034]所述凿岩机部分2500安装在第一节门架式框架1110的顶部，包括多台高速凿岩钻机2501、多台凿岩钻机滑架2502。高速凿岩钻机2501安装在凿岩钻机滑架2502上，凿岩钻机滑架2502可以上下左右移动，控制高速凿岩钻机2501的钻孔方向和钻孔距离。
[0035]所述空气循环系统3000包括第一节门架式框架1110内的排风管3101、排风扇3102、第二节门架式框架1210内的排风管3201、连接排风管3101和排风管3201的连接软管 3202。
[0036]所述水循环系统4000主要由二节门架式框架1210内的水泵和储水箱4001以及
各种输水管道组成。
[0037]所述液压系统4500由第二节门架式框架1210内的液压机4501以及连接各个液压部件的液压管道组成。
[0038]所述空气压缩机系统4700由第二节门架式框架1210内的空气压缩机4701以及连接各个空压部件的管道组成。
[0039]所述定位测量传感系统5000包括第一节门架式框架1110内的第一节水准仪5110、摄像头5120、位于第二节门架式框架1210内的第二节水准仪5210、激光标线器5220、全站仪无线数据接收器5230、全站仪及卫星定位接收机5240和各种传感器数据线，全站仪及卫星定位接收机5240测得的各种数据通过全站仪无线数据接收器5230与集中控制计算机6020连接。
[0040]所述计算机集中控制系统6000包括第二节门架式框架1210内的集中控制箱6010、集中控制计算机6020、计算机显示屏6021和各种控制系统数据线，集中控制计算机通过计算机软件，把各个定位测量数据分析运算后，由操作人员进行控制操作。
[0041]本发明的矩形全断面岩石隧道掘进机的工作步骤为:I )测量:使用全站仪及卫星定位接收机5240定位和测量需要开挖的隧道位置。
[0042]II)钻大孔:使用激光标线器5220定位大孔钻机部分2300的推进钻杆2301，再使用大孔钻机部分2300对岩体进行钻孔。
[0043]III)锯切:使用绳锯机部分2400和绳锯机切割压轮及锯绳对岩体的各个面进行盲切和套切。
[0044]IV)拖拽:使用卷扬机部分2200把各个面切割完成后的岩块从岩体内拖出。
[0045]V )分解运出:使用凿岩钻机在拖出的岩块上钻孔，再用液压劈裂器使岩块快速分解成小块岩石，用运输车辆通过门架式框架结构1000中间的通道把解体后的小块岩石运出隧道。
[0046]VI)行进:把本矩形全断面岩石隧道掘进机向前行进至隧道底部附近。
[0047]VD反复重复步骤I?VI，直至完成整条隧道的挖掘。
【权利要求】
1.一种矩形全断面岩石隧道掘进机，包括η个电动机部分2000、η个分动箱部分2100、η个卷扬机部分2200、η个大孔钻机部分2300、η个绳锯机部分2400、凿岩钻机部分2500、空气循环系统3000、水循环系统4000、液压系统4500、空气压缩机系统4700、定位测量传感系统5000、计算机集中控制系统6000，所述各部分安装在门架式框架结构1000上，门架式框架结构1000分为前后两节，门架式框架结构1000的前后两节之间由多个伸缩连杆部分1300连接，其中η≤4。
2.根据权利要求1所述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:门架式框架结构1000包括第一节门架式框架1110、第一节行走轮1120、第一节框架液压撑靴1130、第二节门架式框架1210、第二节行走轮1220、第二节框架液压撑靴1230、连接第一节门架式框架1110和第二节门架式框架1210之间的气、液、电、传感、控制等系统的连接软管1280，门架式框架结构1000的横截面外部为矩形，中央下部为通道，第一节框架液压撑靴1130和第二节框架液压撑靴1230是由内置的液压油缸控制，分别可以从第一节门架式框架1110和第二节门架式框架1210内伸出和回收。
3.根据权利要求1所述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:一个伸缩连杆部分1300包括伸缩连杆液压油缸缸筒1301、伸缩连杆液压油缸活塞杆1302、活塞杆头1303、两个方牙螺母滑块1304、两个方牙螺杆1305、两个螺杆齿轮1306、伸缩连杆电动机及齿轮1307，活塞杆头1303连接两个方牙螺母滑块1304。
4.根据权利要求1所述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:电动机部分2000安装在第一节门架式框架1110内，包括电动机防水外壳2001、电动机2002、电动机传动轴2003，电动机2002的动力通过电动机传动轴2003输出到分动箱部分2100。
5.根据权利要求1所述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:分动箱部分2100包括分动箱防水外壳2101、分动及变速齿轮组2102、分动箱部分2100到卷扬机部分2200的传动轴2103，分动及变速齿轮组2102把电动机2002的动力分别以合适的转速输出给卷扬机部分2200、大孔钻机部 分2300和绳锯机部分2400。
6.根据权利要求1所述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:卷扬机部分2200包括卷扬机防水外壳2201、卷扬机变速齿轮组2202、卷扬机拖拽绳2203、拖拽绳导向轮2204、拖拽绳导向轮座2205，拖拽绳导向轮2204可以旋转，拖拽绳导向轮座2205可以旋转。
7.根据权利要求1所述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:大孔钻机部分2300包括推进钻杆2301、推进钻杆接头2302、推进液压油缸缸筒2303、推进液压油缸活塞杆2304、活塞杆推进头2305、推进钻杆冷却液接头2306、第一推进钻杆支架2307、第二推进钻杆支架2308、第三推进钻杆支架2309、推进钻杆旋转驱动轮2310、驱动轮皮带2311、大孔钻机滑杆2312、钻机支架液压滑块2313，推进钻杆2301为空心，推进钻杆接头2302可以连接大孔钻杆和绳锯机切割压轮推进杆，钻机支架液压滑块2313由内置的液压油缸控制，可以使钻机支架液压滑块2313从第一节门架式框架1110内伸出和回收，带动大孔钻机部分2300调整各个钻孔之间的距离和钻孔的方向。
8.根据权利要求1所述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:绳锯机部分2400包括安装在分动箱部分2100上的绳锯机驱动轮2401、第一节门架式框架1110内导向轮组2402、第一节门架式框架1110外导向轮组2403。
9.根据权利要求1所述的矩形全断 面岩石隧道掘进机，其特征在于:凿岩机部分2500安装在第一节门架式框架1110的顶部，包括多台高速凿岩钻机2501、多台凿岩钻机滑架，2502，高速凿岩钻机2501安装在凿岩钻机滑架2502上，凿岩钻机滑架2502可以上下左右移动，控制高速凿岩钻机2501的钻孔方向和钻孔距离。
10.根据权利要求1所述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:空气循环系统，3000包括第一节门架式框架1110内的排风管3101、排风扇3102、第二节门架式框架1210内的排风管3201、连接排风管3101和排风管3201的连接软管3202。
11.根据权利要求1所述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:水循环系统4000主要由水泵和储水箱4001以及各种输水管道组成。
12.根据权利要求1所述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:液压系统4500由液压机4501以及连接各个液压部件的液压管道组成。
13.根据权利要求1所述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:空气压缩机系统，4700由空气压缩机4701以及连接各个空压部件的管道组成。
14.根据权利要求1所述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:定位测量传感系统5000包括第一节水准仪5110、摄像头5120、第二节水准仪5210、激光标线器5220、全站仪无线数据接收器5230、全站仪及卫星定位接收机5240和各种传感器数据线，全站仪及卫星定位接收机5240测得的各种数据通过全站仪无线数据接收器5230与集中控制计算机，6020连接。
15.根据权利要求1所 述的矩形全断面岩石隧道掘进机，其特征在于:计算机集中控制系统6000包括集中控制箱6010、集中控制计算机6020、计算机显示屏6021和各种控制系统数据线，集中控制计算机 通过计算机软件，把各个定位测量数据分析运算后，由操作人员进行控制操作。
【文档编号】E21D9/11GK103883330SQ201210551158
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2012年12月19日
【发明者】不公告发明人 申请人:赵兵