一种快速救援装置和救援方法

本发明涉及矿业工程、岩土工程、地下空间工程等的施工领域，尤其涉及一种地下工程松散岩体塌陷事故的快速救援装置和救援方法。

背景技术：

1、矿业、岩土等相关地下工程施工中，煤系沉积地层是常见岩体，尤其是泥质岩体环境，在各项环境因素扰动下极不稳定，在岩体开挖后若不及时进行支护或支护不当，极易发生坍塌事故，造成人员受困，威胁生命安全。此外，事故二次发生率高，对救援工作产生阻碍，对救援人员安全产生威胁，救援难度极高。

2、目前，对于坍塌事故的救援工作，主要以新通道的开辟为主，依然依据传统手段，但是在松散、软弱塌陷体中快速构筑救援通道程序多、速度慢，效果十分有限，亟需一套针对性、行之有效的地下工程松散岩体塌陷事故快速救援方法。

技术实现思路

1、本方案针对上文提出的问题和需求，提出一种快速救援装置和救援方法，由于采取了如下技术特征而能够实现上述技术目的，并带来其他多项技术效果。

2、本发明的一个目的在于提出一种快速救援装置，包括：驱动部和与之相联接的救援管道部，

3、所述驱动部为所述救援管道部提供驱动力；

4、所述救援管道部包括救援管道本体和与之可拆卸联接的钻头，所述救援管道部在所述驱动部的驱动下沿着自身的横向方向和周向方向同时运动；

5、其中，所述救援管道部内部具有沿着其横向方向开设的救援通道。

6、在该技术方案中，首先，基于地下工程设计图纸、工作进度表和掘进断面设计图纸确定灾变段巷道空间结构特征，借助超前探测技术确定垮落散体空间结构特征，制定快速救援路线实施方案；然后，根据救援路线和垮落散体尺寸准备配套的救援管道部，在垮落散体一侧巷道安全空间中固定安装驱动部，并在垮落散体侧安装与驱动部相联接的救援管道部；接着，启动驱动部推动救援管道部前进，并将螺旋推进力由救援管道本体传递到钻头上，使钻头旋转进入垮落散体中；最后，钻头抵达救援位置后，使钻头与救援管道本体相分离脱落，被困人员通过救援通道离开救援位置，实现被困人员的快速安全救援；本发明考虑救援手段的可行性与救援程序的简化，救援管道在通道开辟装置的推送与扭转下，能够轻易在破碎松散的塌陷体中开辟通道，并且救援通道抵达救援地点后，受困人员可直接由救援管道内部迅速转移，排除二次事故发生的威胁，同时去除了传统工艺的支护步骤，简化救援程序，使得整体救援工作效率更高，更为快速地完成救援工作。

7、另外，根据本发明的快速救援装置，还可以具有如下技术特征：

8、在本发明的一个示例中，还包括：转移小车，

9、所述转移小车配置为适于沿着救援通道的横向方向往复运动。

10、在本发明的一个示例中，还包括：压力传感器，

11、所述压力传感器安装在所述钻头内，并与所述驱动部相耦接，配置为基于所述压力传感器检测到的所述钻头的受压信息调整所述驱动部的输出功率。

12、在本发明的一个示例中，沿着所述救援管道本体的周向方向设置有螺旋叶片，且所述螺旋叶片沿着所述救援管道本体的横向方向延伸。

13、在本发明的一个示例中，所述驱动部包括：

14、外壳；

15、内机架，可枢转地联接在所述外壳内；

16、驱动模块，与所述内机架相联接，配置为驱动所述内机架相对于所述外壳转动；

17、扭力传递杆，固定在所述救援管道本体上，配置为能够在沿着径向方向伸出联接在所述内机架上的伸出位置和收缩释放所述内机架的收缩位置之间切换运动，其中，当所述扭力传递杆处于伸出位置时，所述救援管道本体与所述内机架相联接；

18、推力油缸，安装在所述内机架与所述救援管道本体之间，配置为驱动所述救援管道本体沿着横向方向运动；

19、其中，沿着所述内机架的径向方向开设有与所述扭力传递杆相适配的连接孔，且所述连接孔沿着所述横向方向延伸。

20、在本发明的一个示例中，

21、在所述连接孔的内壁上还开设有滑槽，且所述滑槽包括沿着径向方向延伸的径向部分和与径向部分相连通且沿着横向方向延伸的横向部分；

22、所述扭力传递杆上还配置为凸起，当所述扭力传递杆处于所述伸出位置时，所述凸起与所述滑槽相适配。

23、在本发明的一个示例中，所述扭力传递杆包括多个，且沿着所述救援管道本体的周向方向间隔设置。

24、本发明的另一个目的在于提出一种如上述所述的快速救援装置的快速救援方法，包括如下步骤：

25、s10：基于地下工程设计图纸、工作进度表和掘进断面设计图纸确定灾变段巷道空间结构特征，借助超前探测技术确定垮落散体空间结构特征，制定快速救援路线实施方案；

26、s20：根据救援路线和垮落散体尺寸准备配套的救援管道部，在垮落散体一侧巷道安全空间中固定安装驱动部，并在垮落散体侧安装与驱动部相联接的救援管道部；

27、s30：启动驱动部推动救援管道部前进，并将螺旋推进力由救援管道本体传递到钻头上，使钻头旋转进入垮落散体中；

28、s40：钻头抵达救援位置后，使钻头与救援管道本体相分离脱落，被困人员通过救援通道离开救援位置，实现被困人员的快速安全救援。

29、在本发明的一个示例中，在步骤s10中，制定快速救援路线实施方案应满足以前条件：

30、(1)应保证救援路线上垮落散体尺寸波动范围小或渐变规律明显；

31、(2)根据垮落散体物理、力学性质确定钻头螺旋角、长度、刚度，以避免救援钻头出现不适应现象。

32、在本发明的一个示例中，在步骤s20中，所述在垮落散体侧安装与驱动部相联接的救援管道部包括如下步骤：

33、s201：将多段救援管道本体中的一段固定联接在推力油缸上，使得救援管道本体上的扭力传递杆沿着径向方向运动至伸出位置，其中，所述扭力传递杆上的凸起沿着滑槽的径向部分并运动至横向部分；

34、s202：在救援管道部沿着横向方向和周向方向同时运动过程中，由推力油缸推动救援管道本体沿着所述滑槽的横向部分运动；

35、s203：单次进程后驱动扭力传递杆复位至收缩位置，在驱动部处重复上述步骤安装下一段救援管道本体。

36、下文中将结合附图对实施本发明的最优实施例进行更加详尽的描述，以便能容易理解本发明的特征和优点。

37、相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：

38、1)本发明依据松散岩体塌陷体特性与本身结构功能，依托驱动部传递的挤压力与救援管道部本身螺旋叶片转动作用开辟前进通路；

39、2)本发明救援通道与钻进装置实现一体化，钻进装置的管路便是救援通道；救援路径的形成基于救援管道的接续延伸，避免了掘进或开挖后的额外后续支护工序，使得救援通道的延伸形成更为快速、高效；

40、3)钻头位置布有应力传感器，可实时反馈工作状态；救援管道钻至救援位置，头部可自动打开，内部设有转移小车，能够在短时间内将受困人员输送至安全位置。