一种破岩装置及劈裂掘进机的制作方法

本技术属于掘进设备，特别是涉及一种破岩装置及劈裂掘进机。

背景技术：

1、掘进机掘进法具有安全、高效、环保等优点，现已经成为隧道开挖领域的常用方法，其应用领域也在不断扩大。传统的掘进机是利用刀盘的刀具滚压掌子面岩体，将岩石压裂磨碎，完成破岩。在硬岩地层施工时，仅靠刀具滚压破岩的方法效率低，刀具磨损速度快，影响施工进度。而且，传统的掘进机开挖断面为圆形，在对矩形或异形断面掘进时，还需要布置多刀盘组合系统，成本较高。

2、申请人的发明专利(cn111963192b)提供了一种新型tbm，该tbm包括刀盘，刀盘上设有破岩刀具以及锚钻劈裂装置，锚钻劈裂装置可沿刀盘轴向前后滑移，在施工时，锚钻劈裂装置可以钻出辅助孔、劈裂孔以及周边孔，利用岩体抗拉强度远小于抗压强度的特点，预裂岩体使岩体产生裂缝，提高了刀盘破岩效率。

3、上述tbm虽然解决了硬岩地层破岩效率低的问题，但是仍存在开挖断面单一的问题。而且涉及到复杂交叉洞室需要频繁转场时，灵活性较差，不便于频繁拆装。

4、申请人的发明专利(cn111963188b)提供了一种锚钻掘进机，该掘进机包括行走机构悬臂平台，悬臂平台设有锚钻劈裂装置，锚钻劈裂装置随悬臂平台移动，在掌子面钻出辅助孔、劈裂孔以及周边孔。与全断面tbm相比，这种悬臂结构的掘进机更加灵活，便于转场移动，机动性好。

5、上述锚钻掘进机适用于地层单一且支护条件好的稳定地层，在易发生岩爆地层适应性差，若开挖时岩体能量释放，产生崩裂碎岩，容易造成设备损坏，甚至出现人员受伤。

6、因此，需要提供一种机动性好并适用于复杂硬岩地层施工的掘进机。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种破岩装置，以解决现有技术中掘进机难以适应复杂地层需频繁转场施工场合的技术问题。本实用新型的目的还在于提供一种劈裂掘进机，以解决与上述相同的技术问题。

2、为实现上述目的，本实用新型所提供的破岩装置的技术方案是：

3、一种破岩装置，包括盾体，所述盾体为周向封闭式盾体，其下部设有用于连接掘进机行走机构的避让安装位、前端设有挡渣板，所述盾体内部设有钻机安装座以及钻劈一体机，所述钻劈一体机可横向或竖向移动地安装在钻机安装座上，所述挡渣板设有可供钻劈一体机的钻杆穿过的周边孔和劈裂孔，并在底部设有进渣口。

4、有益效果是：本实用新型改进了传统的悬臂式掘进机，破岩装置作为破岩独立模块与掘进机行走机构连接，在施工时，行走机构带动整机前后移动，具有机动性好的优点。在复杂硬岩地层施工时，钻劈一体机横向左右移动，穿出盾体，钻出周边孔与劈裂孔，实现岩体破碎，利用岩体抗拉强度远小于抗压强度的特点，高效破岩，此时还具有扩挖效果，掘进机可以不需要布置刀盘或截割装置。若遇到不良地质，出现岩爆碎石或崩塌，盾体可以起到支撑作用，避免损坏设备本体或造成人员伤亡。因此，本实用新型适用于复杂硬岩地层，特别是需要频繁转场的复杂硬岩地层施工。

5、作为进一步地改进，所述钻劈一体机可上下或左右摆动地与所述钻机安装座连接，所述钻机安装座连接有用于驱动钻劈一体机摆动的第一摆动驱动装置。

6、有益效果是：此时扩大了单个钻劈一体机的钻孔覆盖范围，可以减少钻劈一体机的布置数量，降低成本。同时还可以加大扩挖角度，扩大应力释放区域，降低岩爆发生概率。

7、作为进一步地改进，所述盾体内部还设有超前钻机，所述周边孔或劈裂孔形成可供超前钻机的钻杆穿过的超前孔。

8、有益效果是：可以通过超前钻机进行超前地质探测，并进行岩体应力释放或者注浆加固，降低岩爆概率。同时，还可以通过超前钻机探测到的地质情况，为需要钻出的周边孔和劈裂孔的间隔位置提供精准参考，可以节省能源。此外，超前钻机的钻杆从盾体的周边孔或劈裂孔穿出，可直接获取正前方的地质，从而也提高了地质预测的精准度。

9、作为进一步地改进，所述超前钻机可横向或竖向移动地安装在钻机安装座上。

10、有益效果是：此时扩大了单个超前钻机的钻孔覆盖范围，可以减少超前钻机的布置数量，降低了成本。

11、作为进一步地改进，所述超前钻机可上下或左右摆动地与所述钻机安装座连接，所述钻机安装座连接有用于驱动超前钻机摆动的第二摆动驱动装置。

12、有益效果是：进一步扩大了单个超前钻机的钻孔覆盖范围。

13、作为进一步地改进，所述盾体顶部设有还可供超前钻机的钻杆穿过的超前孔。

14、作为进一步地改进，所述钻劈一体机上下或左右并列布置至少三个。

15、有益效果是：满足了上中下或左中右同时钻孔，提高了施工效率。

16、作为进一步地改进，所述钻机安装座包括支撑板，所述支撑板设有横向或竖向延伸的滑槽，所述钻劈一体机连接有滑块，并通过滑块连接在所述滑槽中，滑块与支撑板之间还设有用于驱动滑块沿滑槽移动的平移驱动装置。

17、有益效果是：滑块与滑槽的配合结构稳定性较好，并且便于实现，成本较低。

18、作为进一步地改进，所述钻劈一体机与所述滑块的连接关系为铰接，所述支撑板或滑块还连接有用于驱动所述钻劈一体机绕铰接轴线摆动的第一摆动驱动装置。

19、有益效果是：实现了钻臂一体机相对支撑板的摆动连接，增大了单个钻劈一体机的覆盖范围。

20、为实现上述目的，本实用新型所提供的劈裂掘进机的技术方案是：

21、劈裂掘进机，包括行走机构，行走机构连接有破岩装置，破岩装置包括盾体，所述盾体为周向封闭式盾体，其下部设有用于连接掘进机行走机构的避让安装位、前端设有挡渣板，所述盾体内部设有钻机安装座以及钻劈一体机，所述钻劈一体机可横向或竖向移动地安装在钻机安装座上，所述挡渣板设有可供钻劈一体机的钻杆穿过的周边孔和劈裂孔，并在底部设有进渣口。

22、有益效果是：本实用新型改进了传统的悬臂式掘进机，在施工时，行走机构带动整机前后移动，具有机动性好的优点。在复杂硬岩地层施工时，钻劈一体机横向左右移动，穿出盾体，钻出周边孔与劈裂孔，实现岩体破碎，利用岩体抗拉强度远小于抗压强度的特点，高效破岩，此时还具有扩挖效果，掘进机可以不需要布置刀盘或截割装置。若遇到不良地质，出现岩爆碎石或崩塌，盾体可以起到支撑作用，避免损坏设备本体或造成人员伤亡。因此，本实用新型适用于复杂硬岩地层，特别是需要频繁转场的复杂硬岩地层施工。

23、作为进一步地改进，所述钻劈一体机可上下或左右摆动地与所述钻机安装座连接，所述钻机安装座连接有用于驱动钻劈一体机摆动的第一摆动驱动装置。

24、有益效果是：此时扩大了单个钻劈一体机的钻孔覆盖范围，可以减少钻劈一体机的布置数量，降低成本。同时还可以加大扩挖角度，扩大应力释放区域，降低岩爆发生概率。

25、作为进一步地改进，所述盾体内部还设有超前钻机，所述周边孔或劈裂孔形成可供超前钻机的钻杆穿过的超前孔。

26、有益效果是：可以通过超前钻机进行超前地质探测，并进行岩体应力释放或者注浆加固，降低岩爆概率。同时，还可以通过超前钻机探测到的地质情况，为需要钻出的周边孔和劈裂孔的间隔位置提供精准参考，可以节省能源。此外，超前钻机的钻杆从盾体的周边孔或劈裂孔穿出，可直接获取正前方的地质，从而也提高了地质预测的精准度。

27、作为进一步地改进，所述超前钻机可横向或竖向移动地安装在钻机安装座上。

28、有益效果是：此时扩大了单个超前钻机的钻孔覆盖范围，可以减少超前钻机的布置数量，降低了成本。

29、作为进一步地改进，所述超前钻机可上下或左右摆动地与所述钻机安装座连接，所述钻机安装座连接有用于驱动超前钻机摆动的第二摆动驱动装置。

30、有益效果是：进一步扩大了单个超前钻机的钻孔覆盖范围。

31、作为进一步地改进，所述盾体顶部设有还可供超前钻机的钻杆穿过的超前孔。

32、作为进一步地改进，所述钻劈一体机上下或左右并列布置至少三个。

33、有益效果是：满足了上中下或左中右同时钻孔，提高了施工效率。

34、作为进一步地改进，所述钻机安装座包括支撑板，所述支撑板设有横向或竖向延伸的滑槽，所述钻劈一体机连接有滑块，并通过滑块连接在所述滑槽中，滑块与支撑板之间还设有用于驱动滑块沿滑槽移动的平移驱动装置。

35、有益效果是：滑块与滑槽的配合结构稳定性较好，并且便于实现，成本较低。

36、作为进一步地改进，所述钻劈一体机与所述滑块的连接关系为铰接，所述支撑板或滑块还连接有用于驱动所述钻劈一体机绕铰接轴线摆动的第一摆动驱动装置。

37、有益效果是：实现了钻臂一体机相对支撑板的摆动连接，增大了单个钻劈一体机的覆盖范围。

38、作为进一步地改进，所述行走机构设有连接平台，所述盾体与所述钻机安装座均安装在所述连接平台上。

39、有益效果是：便于盾体以及破岩装置整体的拆装。