一种岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置及其控制方法，包括岩体、在岩体上进行钻孔的冲击钻、向通过所述冲击钻在岩体上形成的钻孔中注射胀裂剂的注射器、以及当胀裂剂在钻孔内作用一段时间过后岩体强度降低后进行向前掘进的掘进机。本发明专利技术以非爆破方式的掘进方法，通过向预先加工的膨胀孔内注射胀裂剂以降低岩石的强度，使用掘进的方法来进行施工，以达到非爆破方式进行掘进的目的。在掘进过程中无需使用爆破方式，污染小、成本低、工期短，有效的避免了塌方的危险，解决了城市中无法使用爆破方式进行掘进的诸多问题。

【技术实现步骤摘要】
一种岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置及其控制方法
本专利技术属于岩石掘进的
，尤其涉及一种岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置及其控制方法。
技术介绍
目前，巷道掘进在现在的城市建设中非常重要，巷道掘进工作中，存在硬度较高的岩石，传统方式采用爆破的方式进行掘进，但遇到铁路、建筑物的掘进工作时，爆破法会引起上层建筑物、铁路剧烈震动造成塌方等危险，这对施工有着很大的阻碍也会造成人与财产的危害，并且延长了施工周期增大了施工的难度与成本。因此，设计一种快速、高效的掘进技术与方法，以解决上述问题。
技术实现思路
基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置及其控制方法，通过向预先加工的膨胀孔内注射胀裂剂以降低岩石的强度，并使用掘进的方法来进行施工，以达到非爆破方式进行掘进的目的。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术提供一种岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置，包括：冲击钻，用于在岩体上进行钻孔；注射器，用于向通过所述冲击钻在岩体上形成的钻孔中注射胀裂剂；掘进机，用于当胀裂剂在钻孔内作用一段时间过后岩体强度降低后进行向前掘进。由上，向岩体上进行钻孔向其内注射胀裂剂降低岩体强度后进行掘进，胀裂剂在钻孔内作用降低岩石强度，以达到非爆破方式进行掘进的目的。进一步的，所述冲击钻包括用于在岩体上形成自由孔的自由孔钻头、用于在岩体上形成膨胀孔的膨胀孔钻头；所述自由孔钻头绕以膨胀孔钻头为中心的圆周均匀间隔排列。由上，在岩石上形成多个膨胀孔与自由孔，膨胀孔与自由孔分布在需要使用胀裂剂的岩体上，且膨胀孔周围分布着若干个供膨胀孔向外扩张时承受扩张力的自由孔，通过掘进机前装的冲击钻与注射器，可进行膨胀孔与自由孔的钻孔，保证胀裂剂注入膨胀孔。进一步的，所述胀裂剂通过所述膨胀孔注射在岩体内部。可选的，所述膨胀孔钻头内设有用于供胀裂剂向所述膨胀孔内注射的流道；所述流道与胀裂剂容器相连通。进一步的，所述掘进机包括截割头、带动整个装置向前掘进的驱动机构；所述截割头可拆卸的安装在所述冲击钻的前方，所述截割头的外表面上具有截割体。可选的，所述膨胀孔钻头的后方于其外周处设有主轴，所述主轴上设有外螺纹，所述截割头尾部的轴段上有内螺纹，所述主轴与截割头通过螺纹实现连接。可选的，所述驱动机构包括驱动轮、套在所述驱动轮上的行走履带。本专利技术还提供一种上述岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置的控制方法，包括以下步骤：S10：先用前方的冲击钻对岩体进行钻孔，在岩体上形成自由孔和膨胀孔；S20：通过掘进机的电动机提供动力在钻孔的过程中向膨胀孔内部注射胀裂剂；S30：胀裂剂进入膨胀孔后使孔内的岩石发生变化，被胀裂剂作用的岩石由于受到力而向外扩张，挤压自由孔，岩石受到内力的作用结构发生变化强度降低；S40：掘进机的截割头对岩体进行掘进，在掘进机与胀裂剂未作用的岩石接触时停止，重复步骤S10-S30的进行膨胀孔与自由孔的钻削、注射胀裂剂、等待胀裂剂作用岩体一段时间，掘进机进行掘进。由上，在岩体上注射胀裂剂，降低岩体的强度，采用岩石巷道胀裂与截割联合掘进技术及控制方法对岩石巷道进行掘进，由于城市地表存在建筑物，无法采用爆破方式进行掘进，本专利技术以非爆破的方式应用于城市地下巷道的掘进，有效的解决了爆破方式进行巷道掘进的局限性问题，并且爆破方式进行巷道掘进的效率低、周期长、成本高，还存在着塌方的危险，采用本专利技术的岩石巷道胀裂与截割联合掘进技术可以大幅度的缩短周期，降低成本提高效率而且不存在塌方的可能性。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。图1为本专利技术优选实施例的岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置进行钻孔时的工作状态示意图；图2为本专利技术优选实施例的岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置进行掘进时的工作状态示意图；图3为本专利技术中的岩体内注射胀裂剂后岩体内部受力状态图。图中，1-电动机，2-计算机，3-岩体，4-截割头，5-截割体，6-自由孔钻头，7-膨胀孔钻头，8-驱动轮，9-行走履带，10-胀裂剂容器，11-多轴箱，12-主轴，13-膨胀孔，14-自由孔。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、外、内、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。其中，“前”对应于图1至图2中的左侧，“后”对应于图1至图2中的右侧。如图1-3所示，本专利技术的岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置可以使用非爆破方式进行快速掘进岩石，包括岩体3、在岩体3上进行钻孔的冲击钻、向通过所述冲击钻在岩体上形成的钻孔中注射胀裂剂的注射器、以及当胀裂剂在钻孔内作用一段时间过后岩体强度降低后进行向前掘进的掘进机，冲击钻包括自由孔钻头6和膨胀孔钻头7，自由孔钻头6绕以膨胀孔钻头7为中心的圆周均匀间隔排列，通过自由孔钻头6和膨胀孔钻头7在岩体3上分布着自由孔14和膨胀孔13，如图3所示，1个膨胀孔13可对应有m个自由孔14，因此在掘进机掘进过程中，通过向岩体3上的膨胀孔13来注射胀裂剂导致岩体强度降低无需爆破即可进行掘进。掘进机的截割头4与主轴12相连接，主轴12设置在膨胀孔钻头7的后方于其外周处，同样地，也在自由孔钻头6的后方设置套轴，主轴12和套轴均安装固定在多轴箱11内，截割头4尾部的轴段上有内螺纹，对应的，主轴12上设有外螺纹，主轴12与截割头4通过螺纹实现可拆卸连接，膨胀孔钻头7中设置有与储存胀裂剂的胀裂剂容器10连通的流道，以供胀裂剂向膨胀孔内注射，整个注射与膨胀孔与自由孔的钻孔过程由计算机2进行程序控制。另外，本专利技术的岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置通过驱动机构进行向前掘进，所述驱动机构包括驱动轮8和套在所述驱动轮8上的行走履带9。本专利技术将自由孔14和膨胀孔13分布在岩体3上，胀裂剂通过膨胀孔13注射在岩体3内部，通过胀裂剂的作用，使岩体强度降低，从而对岩体进行截割联合掘进，对掘进机的要求较低，降低成本，节约时间，解决了爆破方式所遗留的问题，可以避免爆破方式进行掘进所产生的塌方等安全隐患。下面，参照图1～图2并结合上述结构描述，对本专利技术的岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置的控制方法进行描述：先用掘进机前方冲击钻对岩体3进行钻孔，在岩体3上形成自由孔14和膨胀孔13，再通过掘进机的电动机1提供动力在钻孔的过程中向膨胀孔13内部注射胀裂剂，胀裂剂进入膨胀孔后使孔内的岩石发生变化，被胀裂剂作用的岩石由于受到力而向外扩张，挤压自由孔13，岩石由于受到了内力的作用，结构发生变化强度降低，随后，掘进机对岩体3进行掘进，在掘进机与胀裂剂未作用的岩石接触时停止，重复的进行膨胀孔13与自由孔14的钻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置，其特征在于，包括：冲击钻，用于在岩体(3)上进行钻孔；注射器，用于向通过所述冲击钻在岩体上形成的钻孔中注射胀裂剂；掘进机，用于当胀裂剂在钻孔内作用一段时间过后岩体强度降低后进行向前掘进。

【技术特征摘要】
1.一种岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置，其特征在于，包括：冲击钻，用于在岩体(3)上进行钻孔；注射器，用于向通过所述冲击钻在岩体上形成的钻孔中注射胀裂剂；掘进机，用于当胀裂剂在钻孔内作用一段时间过后岩体强度降低后进行向前掘进。2.如权利要求1所述的岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置，其特征在于，所述冲击钻包括用于在岩体(3)上形成自由孔(14)的自由孔钻头(6)、用于在岩体(3)上形成膨胀孔(13)的膨胀孔钻头(7)；所述自由孔钻头(6)绕以膨胀孔钻头(7)为中心的圆周均匀间隔排列。3.如权利要求2所述的岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置，其特征在于，所述胀裂剂通过所述膨胀孔(13)注射在岩体(3)内部。4.如权利要求3所述的岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置，其特征在于，所述膨胀孔钻头(7)内设有用于供胀裂剂向所述膨胀孔(13)内注射的流道；所述流道与胀裂剂容器(10)相连通。5.如权利要求2所述的岩石巷道胀裂与截割联合掘进装置，其特征在于，所述掘进机包括截割头(4)和带动整个装置向前掘进的驱动机构；所述截割头(4)可拆卸的安装在所述冲击钻的前方，所述截割头(4)的外表面上具有截割体(5)。6.如权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，刘思远，田莹，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21