瓦斯突出隧道施工用异形切槽爆破钻孔装置及方法与流程

本技术涉及隧道施工的，尤其是涉及一种瓦斯突出隧道施工用异形切槽爆破钻孔装置及方法。

背景技术：

1、在隧道勘察或施工过程中，若隧道内长期存在一定浓度的瓦斯，则该隧道应定为瓦斯隧道，对于瓦斯隧道通常是采用“新奥法”施工。新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技术，进行全断面开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式，称为初次柔性支护，系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作；因为蕴藏在山体中的地应力由于开挖成洞而产生再分配，隧道空间靠空洞效应而得以保持稳定。

2、在对隧道进行爆破施工时，为防止爆破后隧道的围岩坍塌，隧道施工前，还需要根据隧道周围不同的地质、隧道断面大小、以及围岩的等级制定不同的爆破方案，主要包括全断面法、台阶法、中隔壁-双侧壁导坑法等，在开设炮孔时，还需要根据岩层的结构组成，利用钻孔设备在爆破面上从多个方向钻取炮孔，之后，再按照预先设计的爆破参数配置好炸药包后放入各炮孔内，然后再进行引爆。

3、目前，在向瓦斯隧道的爆破面上开设炮孔时，通常需要不断向钻头位置喷射冷却水，其主要目的是为了对钻头进行冷却降温，避免钻孔过程中产生火星，进而降低隧道内发生瓦斯爆炸的可能；炮孔在开设时，沿斜向下方向开设的炮孔内的水和泥沙则会积蓄在炮孔内，当炮孔开设完成后，还需要将炮孔内的大部分水和淤泥清理出来，以便安装炸药，在清理炮孔内的水和泥沙时非常不方便。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种瓦斯突出隧道施工用异形切槽爆破钻孔装置及方法，具有在钻孔完成后，便于对炮孔内的大部分水和淤泥进行清理的效果。

2、第一方面，本技术提供的一种瓦斯突出隧道施工用异形切槽爆破钻孔装置，采用如下的技术方案：

3、一种瓦斯突出隧道施工用异形切槽爆破钻孔装置，包括机架以及设置在机架上的机械臂，所述机械臂上滑动设置有套杆，所述机械臂上设置有用于驱使套杆移动的驱动件，所述套杆内转动设置有钻杆，所述钻杆上设置有钻头，所述套杆上设置有用于驱使钻杆转动的第一驱动源；所述套杆靠近钻头的端部设置有喷头，所述机架上设置有用于向喷头供水的供水组件；所述套杆的侧壁开设有收纳槽，所述套杆上套设有膨胀气垫，且所述膨胀气垫设置在收纳槽内，所述机架上设置有用于向膨胀气垫内充气的充气组件。

4、可选的，所述钻杆包括第一杆体和第二杆体，所述第一杆体转动设置在套杆内，所述第二杆体沿第一杆体的长度方向滑动设置在第一杆体上，所述第一杆体上设置有用于驱使第二杆体向远离第一杆体方向滑动的第一弹性件，所述钻头设置在第二杆体上。

5、可选的，所述第一杆体远离第二杆体的端部沿第一杆体的长度方向开设有通孔，所述通孔内滑动设置有激振杆，所述套杆上设置有用于驱使激振杆滑动并撞击第二杆体的驱动机构。

6、可选的，所述驱动机构包括壳体、第二弹性件、凸轮、拨块和第二驱动源，所述壳体固定设置在套杆远离钻头的一端，所述壳体内设置有氮气室，所述激振杆的一端穿设于壳体内，且延伸至氮气室内，所述第二弹性件用于驱使激振杆向靠近第二杆体方向滑动，所述凸轮转动设置在壳体内，所述拨块固定设置在激振杆上，所述凸轮用于抵接拨块并驱使激振杆向远离第二杆体方向滑动，所述第二驱动源用于驱使凸轮转动。

7、可选的，所述钻头可拆卸设置在第二杆体上，所述第二杆体上设置有用于固定钻头的固定机构。

8、可选的，所述固定机构包括安装杆、插块和传动组件，所述安装杆固定设置在第二杆体的端部，所述钻头的端部沿钻头的轴向开设有安装槽，安装槽与安装杆相适配，所述安装杆的侧壁开设有容置槽，所述插块沿靠近或远离安装杆的方向滑动设置在容置槽内，所述安装槽的侧壁开设有用于供插块插入的卡槽，所述传动组件用于驱使插块滑动。

9、可选的，所述传动组件包括第三弹性件、顶杆和限位件，所述第三弹性件用于驱使插块向靠近安装杆方向滑动，所述第二杆体内沿第二杆体的长度方向开设有与容置槽连通的腔体，所述顶杆滑动穿设在腔体内，所述顶杆上设置有引导斜面，所述引导斜面用于抵接插块并驱使插块向远离第二杆体方向滑动，所述限位件用于阻止顶杆滑动。

10、可选的，所述限位件包括螺套，所述第二杆体的侧壁开设有与螺套相适配的外螺纹，所述螺套套设在第二杆体上且与第二杆体螺纹配合，所述螺套上同轴转动设置有安装环，所述第二杆体的侧壁沿第二杆体的长度方向开设有与腔体连通的连接口，所述顶杆上固定设置有连接块，所述连接块滑动穿设在连接口内且与安装环固定连接。

11、可选的，所述套杆上套设有波纹密封套，所述套杆上沿套杆的长度方向滑动套设有滑套，所述波纹密封套的一端与套杆固定连接，所述波纹密封套的另一端与滑套固定连接，所述套杆上设置有用于驱使滑套向靠近钻头方向滑动的第四弹性件，且所述波纹密封套用于封闭收纳槽。

12、第二方面，本技术提供一种瓦斯突出隧道施工用异形切槽爆破钻孔装置的工作方法，采用如下的技术方案：

13、一种瓦斯突出隧道施工用异形切槽爆破钻孔装置的工作方法，包括以下步骤：

14、s1、钻孔，通过机械臂将钻头移动到指定位置，并调整好钻孔角度，之后通过第一驱动源驱使钻杆转动，并带动钻头转动，再通过驱动件驱使套杆滑动，进而在爆破面上进行钻孔，与此同时，通过供水组件向喷头进行供水，进而对钻头进行降温；

15、s2、排水，当钻孔完成后，通过充气组件向膨胀气垫内充气，随着向膨胀气垫内充气，膨胀气垫发生膨胀并填充炮孔内的间隙，进而将炮孔内的大部分水以及少部分的泥沙挤出；

16、s3、排沙，之后，再将膨胀气垫内的气体抽离，再驱使钻头退出炮孔，钻头在退出炮孔的过程中，将炮孔内的大部分沙土带出，进而完成对炮孔内大部分水和淤泥的清理。

17、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

18、1.本技术通过机械臂将钻头移动到指定位置，并调整好钻孔角度，之后通过第一驱动源驱使钻杆转动，并带动钻头转动，再通过驱动件驱使套杆滑动，进而在爆破面上进行钻孔，与此同时，通过供水组件向喷头进行供水，进而对钻头进行降温；在钻孔过程中，沿斜向上或水平方向开设的炮孔内的水会裹挟泥沙从炮孔内流出，而沿斜向下方向开设的炮孔内的水和泥沙则会积蓄在炮孔内，当钻孔完成后，通过充气组件向膨胀气垫内充气，随着向膨胀气垫内充气，膨胀气垫发生膨胀并填充炮孔内的间隙，进而将炮孔内的大部分水以及少部分的泥沙挤出，之后，再将膨胀气垫内的气体抽离，再驱使钻头退出炮孔，钻头在退出炮孔的过程中，将炮孔内的大部分沙土带出，进而完成对炮孔内大部分水和淤泥的清理，在对炮孔内的水和沙土进行清理的时候方便快捷。

19、2.在钻孔过程中，当遇到岩层比较坚硬时，随着套杆的滑动，第二杆体向靠近第一杆体方向滑动一定距离，从而有效避免套杆的进给速度过快，并超过钻头的钻孔速度，导致钻头磨损严重。

20、3.当遇到比较坚硬的岩层时，第二杆体向靠近第一杆体方向移动一段距离后，通过驱动机构驱使激振杆在第一杆体内往复滑动，并撞击第二杆体，带动钻头对岩层起到一定的冲击力，进而使钻头周围坚硬的岩层破碎，从而提高钻孔效率。