一种隧道掘爆机的制作方法

1.本发明涉及掘进设备领域，特别是涉及一种隧道掘爆机。


背景技术：

2.隧道掘爆机是一种专门用于开挖硬岩隧道的大型设备，具有开挖、出渣和支护等功能，集隧道掘进与钻爆、抗爆环与支护、骨料加工与绿色施工于一体。
3.现有的隧道掘爆机工作时会产生废弃石渣，导致石渣的处理耗费大量人力物力财力。目前普遍的做法是利用产生的石渣废料作为隧洞工程所需混凝土骨料，这样在一定程度上节约了成本。但是现有的隧道掘爆机挖掘出来的石渣均是比较小的碎块，并不能使挖掘出来的岩石为很大的快，无法进行二次加工成为石材或者板材，造成材料的浪费。
4.如何在进行硬岩隧道掘进的同时，可以获取所需要的大岩芯，进行石材、板材的同步生产加工，提高施工效率和工程经济性，是目前所需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种隧道掘爆机，在进行硬岩隧道掘进的同时，可以获取所需要的大岩芯，进行石材、板材的同步生产加工，提高施工效率和工程经济性。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种隧道掘爆机，包括机构主体和安装于所述机构主体前端的环形刀盘，所述机构主体后端沿轴向依次安装有岩芯粗加工装置、岩芯输送装置和岩芯精加工车间，所述环形刀盘包括中心刀盘和围绕所述中心刀盘的周向刀盘，所述中心刀盘能够缩回所述环形刀盘的内腔，以使所述周向刀盘的中心孔前后贯穿，所述岩芯粗加工装置用于切断穿过所述周向刀盘中心孔的岩芯，所述岩芯输送装置用于承接切断的岩芯并输送至所述岩芯精加工车间。
7.优选地，所述中心刀盘包括两个半圆刀盘，并连接有伸缩支架，所述伸缩支架驱动两个所述半圆刀盘合并后向前伸出，或驱动两个所述半圆刀盘向后缩回后向上下两侧分开。
8.优选地，所述机构主体包括圆筒状的护盾和安装于所述护盾内的主驱动，所述护盾后端安装有主梁支撑推进系统，所述环形刀盘安装于所述护盾前端并连接所述主驱动，所述岩芯粗加工装置安装于所述护盾后端。
9.优选地，所述岩芯粗加工装置包括围绕岩芯周向布置的多个钻孔劈裂装置，所述钻孔劈裂装置的钻头径向延伸朝向岩芯的中心。
10.优选地，所述钻孔劈裂装置上设置有围岩强度检测器。
11.优选地，包括均匀布置的六个所述钻孔劈裂装置。
12.优选地，所述岩芯输送装置包括轴向延伸的运输梁以及安装于所述运输梁的吊装设备，所述吊装设备吊持切断的岩芯，且通过驱动设备沿所述运输梁轴向移动，所述运输梁的前端靠近所述岩芯粗加工装置，所述运输梁的后端靠近所述岩芯精加工车间。
13.优选地，所述岩芯输送装置还包括与所述运输梁并列的回转梁，多个所述吊装设
备沿所述运输梁向后移动，沿所述回转梁向前移动。
14.优选地，所述岩芯精加工车间包括作业平台以及安装于所述作业平台上方的精加工组件和转运设备。
15.优选地，所述岩芯精加工车还包括库房以及设置于所述库房内的打包机构。
16.本发明提供一种隧道掘爆机，包括机构主体和安装于机构主体前端的环形刀盘，机构主体后端沿轴向依次安装有岩芯粗加工装置、岩芯输送装置和岩芯精加工车间，环形刀盘包括中心刀盘和围绕中心刀盘的周向刀盘，中心刀盘能够缩回环形刀盘的内腔，以使周向刀盘的中心孔前后贯穿，岩芯粗加工装置用于切断穿过周向刀盘中心孔的岩芯，岩芯输送装置用于承接切断的岩芯并输送至岩芯精加工车间。
17.根据情况选择只采用周向刀盘开挖，开挖量和出渣量大大减小，中心刀具消耗降低，施工效率和工程经济性有明显提升，周向刀盘开挖的同时，配套机械破岩设备，可实现对岩芯进行粗加工分段切割工作，在进行硬岩隧道掘进的同时，可以获取所需要的大岩芯，进行石材、板材的同步生产加工，提高施工效率和工程经济性。
附图说明
18.图1为本发明所提供的隧道掘爆机的一种具体实施方式的结构示意图；
19.图2为本发明所提供的隧道掘爆机的一种具体实施方式中环形刀盘的主视图及侧视图；
20.图3为本发明所提供的隧道掘爆机的一种具体实施方式中岩芯粗加工装置的主视图及侧视图；
21.图4为本发明所提供的隧道掘爆机的一种具体实施方式中岩芯精加工车间的结构示意图。
22.其中，环形刀盘1、周向刀盘101、中心刀盘102、机构主体2、主驱动201、护盾202、主梁支撑推进系统203、岩芯粗加工装置3、钻孔劈裂装置301、岩芯输送装置4、岩芯精加工车间5、作业平台501、精加工组件502、转运设备503、库房504、打包机构505。
具体实施方式
23.本发明的核心是提供一种隧道掘爆机，在进行硬岩隧道掘进的同时，可以获取所需要的大岩芯，进行石材、板材的同步生产加工，提高施工效率和工程经济性。
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
25.请参考图1，图1为本发明所提供的隧道掘爆机的一种具体实施方式的结构示意图。
26.本发明具体实施方式提供一种隧道掘爆机，环形刀盘1、机构主体2、岩芯粗加工装置3、岩芯输送装置4和岩芯精加工车间5，环形刀盘1为挖掘的主要部件，安装于机构主体2前端，定义挖掘的前进方向为各部件的前端，各部件与前端相对的另一端为后端，前端至后端为轴向。机构主体2后端沿轴向依次安装有岩芯粗加工装置3、岩芯输送装置4和岩芯精加工车间5，即岩芯粗加工装置3安装于机构主体2后端，岩芯输送装置4的前端靠近岩芯粗加工装置3，岩芯输送装置4的后端靠近岩芯精加工车间5。
27.进一步地，环形刀盘1包括中心刀盘102和围绕中心刀盘102的周向刀盘101，中心刀盘102的径向截面为圆形，周向刀盘101的径向截面为环形，中心刀盘102的直径略小于周向刀盘101内圆直径，中心刀盘102位于周向刀盘101内圈内部时，两者拼接成一个完整的圆形挖掘面。中心刀盘102活动设置，能够缩回环形刀盘1的内腔，并避让开周向刀盘101的中心孔，以使周向刀盘101的中心孔前后贯穿，岩芯粗加工装置3用于切断穿过周向刀盘101中心孔的岩芯，岩芯输送装置4用于承接切断的岩芯并输送至岩芯精加工车间5。
28.工作过程中，中心刀盘102向前伸出，伸入周向刀盘101的中心孔内，形成一个完整的圆形刀盘整体，进行全断面开挖，需要取岩芯时，控制中心刀盘102向后缩回，退出周向刀盘101的中心孔，仅周向刀盘101工作，开挖面为环形，在中心孔处形成圆柱形的岩芯，随着整机挖掘前进，岩芯相对于周向刀盘101伸入中心孔向后移动，会经过岩芯粗加工装置3，岩芯粗加工装置3对岩芯进行粗加工，将岩芯切断，岩芯输送装置4用于承接切断的岩芯并向后传输，输送至岩芯精加工车间5内，在岩芯精加工车间5内进行精加工，形成可用的石材或板材。
29.根据情况选择只采用周向刀盘101开挖，开挖量和出渣量大大减小，中心刀具消耗降低，施工效率和工程经济性有明显提升，周向刀盘101开挖的同时，配套机械破岩设备，可实现对岩芯进行粗加工分段切割工作，在进行硬岩隧道掘进的同时，可以获取所需要的大岩芯，进行石材、板材的同步生产加工，提高施工效率和工程经济性。
30.请参考图2，图2为本发明所提供的隧道掘爆机的一种具体实施方式中环形刀盘的主视图及侧视图。
31.在本发明具体实施方式提供的隧道掘爆机中，为了使中心刀盘102顺利避让周向刀盘101的中心孔，中心刀盘102包括两个半圆刀盘，两个半圆刀盘上下布置，拼接后形成一个圆形刀盘，且半圆刀盘连接有伸缩支架，伸缩支架驱动两个半圆刀盘移动，全断面开挖时，伸缩支架驱动两个半圆刀盘合并形成完整的圆形刀盘后后向前伸出，伸入周向刀盘101的中心孔内形成完整刀盘，需要取岩芯时，伸缩支架驱动两个半圆刀盘向后缩回，退出周向刀盘101的中心孔，然后两个半圆刀盘向上下两侧分开，避让出中心孔，使岩芯能够正常进入。也可采用伸缩支架驱动整个中心刀盘102同步移动，或将中心刀盘102分为更多的分盘，能够呈放射性分散，均在本发明的保护范围之内。
32.机构主体2包括圆筒状的护盾202和安装于护盾202内的主驱动201，护盾202后端安装有主梁支撑推进系统203，环形刀盘1安装于护盾202前端并连接主驱动201，岩芯粗加工装置3安装于护盾202后端，主梁支撑推进系统203沿轴向向后延伸，并配备有为整机提供辅助的辅助配套系统。
33.请参考图3，图3为本发明所提供的隧道掘爆机的一种具体实施方式中岩芯粗加工装置的主视图及侧视图。
34.在本发明具体实施方式提供的隧道掘爆机中，岩芯粗加工装置3包括多个钻孔劈裂装置301，多个钻孔劈裂装置301围绕岩芯沿周向布置，钻孔劈裂装置301的钻头径向延伸朝向岩芯的中心，及多个钻孔劈裂装置301呈放射性布置。岩芯穿过周向刀盘101的中心孔后，进入预定长度后，钻孔劈裂装置301启动，对岩芯通过钻孔、涨裂的方式，将可利用的岩芯加工成合理的分段。具体地，可以均匀布置六个钻孔劈裂装置301，或根据情况调整钻孔劈裂装置301的数量和布置方式，均在本发明的保护范围之内。
35.优选地，钻孔劈裂装置301上设置有围岩强度检测器，通过对岩芯施作胀裂孔的过程对岩芯整体强度进行同步分析，确定岩芯是否可用作石材或板材，最终实现对岩芯的粗加工分段切割工作。隧道岩性不好时，如非硬岩、含渣土量较多，此时中心刀盘102伸出，与周向刀盘101形成一个刀盘整体，进行全断面开挖。隧道岩性好时，可以进行取芯，对岩芯进行二次利用，此工作状态下，中心刀盘102收缩回刀盘内腔，仅仅只是周向刀盘101进行掘进作业，由此就可以得到中间部分的岩芯。通过上述方式，能够实时获取岩芯的状态，根据相应状态转换工作方式，提高工作效率。
36.进一步地，为了输送岩芯，岩芯输送装置4包括轴向延伸的运输梁以及安装于运输梁的吊装设备，吊装设备吊持切断的岩芯，且连接有驱动设备，为吊装设备沿运输梁轴向移动提供动力，运输梁的前端靠近岩芯粗加工装置3，运输梁的后端靠近岩芯精加工车间5。
37.初始状态时，吊装设备位于运输梁的最前端，切断的岩芯掉落被吊装设备接住，然后吊装设备沿运输梁向后移动，移动到运输梁的最后端，被岩芯精加工车间5接收。
38.为了提高工作效率，岩芯输送装置4还包括与运输梁并列的回转梁，多个吊装设备沿运输梁向后移动，沿回转梁向前移动，即多个吊装设备沿运输梁依次排列，各吊持一段岩芯向后移动，被岩芯精加工车间5接收后，空置的吊装设备移动到回转梁并向前移动，再次移动到运输梁前端准备再次接收岩芯。或可仅设置一个吊装设备，通过在运输梁上往返移动实现岩芯运输。
39.请参考图4，图4为本发明所提供的隧道掘爆机的一种具体实施方式中岩芯精加工车间的结构示意图。
40.在上述各具体实施方式提供的隧道掘爆机的基础上，岩芯精加工车间5包括作业平台501以及安装于作业平台501上方的精加工组件502和转运设备503。其中，精加工组件502包括两个支架，支架上设置有磨轮，岩芯运送至岩芯精加工车间5内，使岩芯位于两个磨轮之间，对岩芯表面进行加工，转运设备503可以前后运动及上下运动，带动岩芯相对于精加工组件502运动，以对岩芯不同位置进行加工。进一步地，岩芯精加工车还包括库房504以及设置于库房504内的打包机构505，转运设备503将精加工后的岩芯运送至库房504内。
41.具体工作过程为：中心刀盘102收缩回刀盘内腔分为上下两部分，周向刀盘101进行掘进作业，使岩芯穿过中心孔进入护盾202后部，岩芯粗加工装置3对中心岩芯进行周圈钻孔作业，钻孔劈裂装置301的围岩强度检测器将钻孔数据传输至围岩识别系统对岩芯的岩性、强度进行分析，确定使用岩芯是否符合制作板材或石材的要求。当围岩识别系统分析数据满足使用要求时，岩芯粗加工装置3通过钻孔、涨裂的方式，将可利用的岩芯加工成合理的分段，在此过程中，岩芯输送装置可在加工过程中稳定岩芯防止掉落，加工完成后，输送装置将粗加工的工件逐件运送至岩芯精加工车间5。通过精密加工后形成石材，然后完成工件打包，储存在库房504，累计到一定数量后再输送至洞外，进行二次利用或者直接销售。
42.以上对本发明所提供的隧道掘爆机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。