用于新开救援隧道的快速掘进系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于新开救援隧道的快速掘进系统，包括设备运载车、掘进装置、支护管道、排土装置和管道铺设机器人，设备运载车上安装有用于为其提供动力和控制的动力驾驶台，掘进装置、支护管道、排土装置和管道铺设机器人可拆卸在装载在设备运载车上，动力驾驶台通过液压管与掘进装置联接，掘进装置包括中心轴，中心轴前端安装有用于新开隧道的开孔组件，中心轴后端安装有多级可撑开与新开隧道壁接触以为开孔组件提供支撑力以及可沿掘进方向行进的撑靴组件，排土装置与掘进装置连接。该掘进系统具有结构简单可靠、装卸效率高、可实现快速掘进、能节省抢险救援时间的优点。能节省抢险救援时间的优点。能节省抢险救援时间的优点。

【技术实现步骤摘要】
用于新开救援隧道的快速掘进系统


[0001]本专利技术主要涉及抢险过程中的安全救援通道施工技术，尤其涉及一种用于新开救援隧道 的快速掘进系统。

技术介绍

[0002]我国及世界各国多有山区，在山区附近发生滑坡或泥石流等地质灾害常造成人员被困或被埋不能及时救援引起的重大人员伤亡。许多伤亡是因为人员被埋在土中，因为没有快速的施工装备开通抢险救援通道而错失救援的黄金时间；严重的地震灾害常造成楼房倒塌在废墟中的人员急需救援，也是因为无快速开通直达人员被困地点的救援装备而增大了人员的伤亡危害；地下工程的大量修建不时发生很大的塌方引起的“关门事故”等地质类灾害事故，造成人员被困于塌方体后方急需救援抢险通道的快速开通装备。目前，发生上述事故的抢险救援通道仅在隧道发生大型塌方发生“关门事故”，隧道塌方体的工作面前方有人员被困的情况下，为尽快解救被困人员采用了把市政小型隧道施工中的后方顶进管道的方法应用到救援通道的施工中，该方法非专用的救援通道施工机械，因此受到顶进距离偏短和必须直线顶进及现场塌方不断进行等因素影响的制约，还不能形成一种有效的专用的施工机械。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠、装卸效率高、 可实现快速掘进、能节省抢险救援时间的用于新开救援隧道的快速掘进系统。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种用于新开救援隧道的快速掘进系统，包括设备运载车、掘进装置、支护管道、排土 装置和管道铺设机器人，所述设备运载车上安装有用于为其提供动力和控制的动力驾驶台， 所述掘进装置、支护管道、排土装置和管道铺设机器人可拆卸在装载在设备运载车上，所述 动力驾驶台通过液压管与掘进装置联接，所述掘进装置包括中心轴，所述中心轴前端安装有 用于新开隧道的开孔组件，所述中心轴后端安装有多级可撑开与新开隧道壁接触以为开孔组 件提供支撑力以及可沿掘进方向行进的撑靴组件，所述排土装置与掘进装置连接。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进：
[0007]所述撑靴组件包括行进驱动件、撑开驱动件和多块弧形靴板，最前一级撑靴组件的行进 驱动件安装在中心轴上，该级的撑开驱动件与中心轴套接并与行进驱动件的输出端连接，该 级的各块弧形靴板沿周向方向安装在撑开驱动件的输出端，后一级的撑开驱动件套装在一连 接轴内并通过连接轴与前一级的撑开驱动件固接，后一级的行进驱动件安装在连接轴上。
[0008]所述撑开驱动件包括支撑杆和多个撑开驱动缸，最前一级的所述支撑杆套装在中心轴内 并与行进驱动件的输出端连接，各撑开驱动缸沿周向方向安装在支撑杆上，各块弧
形靴板沿 周向方向安装在相应的撑开驱动缸的输出端，连接轴与前一级的支撑杆固接，后一级的支撑 杆套装在前一级的连接轴内。
[0009]最前一级的所述支撑杆套装在中心轴内并通过平键配合限定其转动，后一级的支撑杆套 装在前一级的连接轴内并通过平键配合限定其转动。
[0010]所述弧形靴板的顶面均匀铺装有用于提高支撑力的锚锥体。
[0011]所述行进驱动件包括安装台和行进驱动缸，最前一级的安装台固定在中心轴上，该级的 行进驱动缸固定在安装台上、且其输出端与该级的支撑杆连接，后一级的安装台固定在该级 的连接轴上。
[0012]所述开孔组件包括扩孔钻头、冲击模块、桶钻和牙轮钻，所述桶钻和牙轮钻可根据工况 选择性安装在中心轴前端，所述扩孔钻头和冲击模块可根据工况适应性安装在中心轴上。
[0013]所述扩孔钻头包括转盘和均匀间隔布置在转盘上的扩孔刀具，各扩孔刀具之间形成导槽。
[0014]所述冲击模块包括固定块、缓冲弹簧和多根液压冲击钻，所述固定块套装在中心轴上， 所述缓冲弹簧套装在中心轴上并对固定块形成弹性接触，各液压冲击钻沿固定块周向均匀布 置。
[0015]所述冲击模块还包括保护罩，所述保护罩罩设在固定块、缓冲弹簧和各液压冲击钻外部， 保护罩上开设多个用于相应冲击钻伸出的避让孔。
[0016]所述排土装置包括挂载件和多节排土机构，在运输过程中，各排土机构呈层叠状态装载 在设备运载车上，在掘进时，最上层的排土机构通过挂载件与中心轴连接，所述掘进装置带 动最上层的排土机构向掘进方向移动，而后上层的排土机构带动相邻下层的排土机构向掘进 方向移动驱使各节排土机构依次首尾对接形成从隧道内至隧道外的排土输送线。
[0017]所述排土机构包括带轮输送机，所述带轮输送机的前后端两侧均安装有滚轮，所述带轮 输送机的后端两侧均安装有支腿，后端的两个滚轮安装在相应的支腿上，在各排土机构展开 形成排土输送线的过程中，上层的带轮输送机通过其支腿带动下层的带轮输送机向掘进方向 移动。
[0018]所述带轮输送机前端的两个滚轮均通过轮轴安装在带轮输送机上，所述轮轴伸出至相应 滚轮的外壁，在各排土机构展开形成排土输送线的过程中，上层的带轮输送机的支腿与下层 的带轮输送机的轮轴的伸出部分接触以带动其向掘进方向移动。
[0019]所述挂载件上设有挂载部和拖拽部，所述挂载部挂装在中心轴上，所述拖拽部与最上层 的排土机构前端连接。
[0020]所述支护管道包括至少两片弧形管片，相邻的弧形管片之间通过铰接片铰接连接，所述 铰接片与弧形管片之间设置有锁止机构；在输送过程中，各支护管道通过铰接片的转动形成 能防止滚动并利于一层层叠放的扁管状态；在铺组时，所述管道铺设机器人伸至扁管内带动 扁管运行至新开隧道内，在新开隧道内，所述管道铺设机器人将支护管道的各弧形管片撑开 形成圆管状态、且铰接片与弧形管片之间通过锁止机构锁定。
[0021]所述铰接片包括相互铰接的子铰片和母铰片，所述子铰片与一侧的弧形管片相互铰接， 所述母铰片与另一侧的弧形管片相互铰接，所述锁止机构内置在弧形管片内，在撑
开时，所 述锁止机构对相应侧的子铰片和母铰片进行锁定。
[0022]所述锁止机构包括预压弹簧和锁定销，所述弧形管片上开设有安装孔，所述预压弹簧预 压在安装孔内，所述锁定销一端伸至安装孔内压设在预压弹簧上、另一端冒出安装孔，所述 子铰片和母铰片上均设有锁止孔，在扁管状态时，所述锁止孔与锁定销形成错位，在圆管状 态时，所述预压弹簧伸长并驱使锁定销插入锁止孔内形成锁定。
[0023]所述锁定销上装设有卡环，在预压状态时，所述卡环与弧形管片卡接，在圆管状态时， 所述子铰片和母铰片的转动驱使相应侧的锁定销回压使卡环被破坏以解除预压弹簧的预压 力，所述锁定销的冒出部设置为半球状。
[0024]所述管道铺设机器人包括机器人本体，所述机器人本体一端安装有用于撑开扁管的撑开 机构，机器人本体另一端安装有用于实现行进的行走机构。
[0025]所述撑开机构包括沿机器人本体前端周向布置的多组摆动缸，所述摆动缸的端部装设有 用于和弧形管片内壁接触的撑板，所述行走机构包括沿机器人本体后端周向布置的多组摆动 连杆，所述摆动连杆端部装设有用于实现行进的行走轮。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于新开救援隧道的快速掘进系统，其特征在于：包括设备运载车(1)、掘进装置(2)、支护管道(3)、排土装置(4)和管道铺设机器人(5)，所述设备运载车(1)上安装有用于为其提供动力和控制的动力驾驶台(6)，所述掘进装置(2)、支护管道(3)、排土装置(4)和管道铺设机器人(5)可拆卸在装载在设备运载车(1)上，所述动力驾驶台(6)通过液压管(7)与掘进装置(2)联接，所述掘进装置(2)包括中心轴(21)，所述中心轴(21)前端安装有用于新开隧道的开孔组件(22)，所述中心轴(21)后端安装有多级可撑开与新开隧道壁接触以为开孔组件(22)提供支撑力以及可沿掘进方向行进的撑靴组件(23)，所述排土装置(4)与掘进装置(2)连接。2.根据权利要求1所述的用于新开救援隧道的快速掘进系统，其特征在于：所述撑靴组件(23)包括行进驱动件(231)、撑开驱动件(232)和多块弧形靴板(233)，最前一级撑靴组件(23)的行进驱动件(231)安装在中心轴(21)上，该级的撑开驱动件(232)与中心轴(21)套接并与行进驱动件(231)的输出端连接，该级的各块弧形靴板(233)沿周向方向安装在撑开驱动件(232)的输出端，后一级的撑开驱动件(232)套装在一连接轴(234)内并通过连接轴(234)与前一级的撑开驱动件(232)固接，后一级的行进驱动件(231)安装在连接轴(234)上。3.根据权利要求2所述的用于新开救援隧道的快速掘进系统，其特征在于：所述撑开驱动件(232)包括支撑杆(2321)和多个撑开驱动缸(2322)，最前一级的所述支撑杆(2321)套装在中心轴(21)内并与行进驱动件(231)的输出端连接，各撑开驱动缸(2322)沿周向方向安装在支撑杆(2321)上，各块弧形靴板(233)沿周向方向安装在相应的撑开驱动缸2322)的输出端，连接轴(234)与前一级的支撑杆(2321)固接，后一级的支撑杆(2321)套装在前一级的连接轴(234)内。4.根据权利要求3所述的用于新开救援隧道的快速掘进系统，其特征在于：最前一级的所述支撑杆(2321)套装在中心轴(21)内并通过平键配合限定其转动，后一级的支撑杆(2321)套装在前一级的连接轴(234)内并通过平键配合限定其转动。5.根据权利要求4所述的用于新开救援隧道的快速掘进系统，其特征在于：所述弧形靴板(233)的顶面均匀铺装有用于提高支撑力的锚锥体(2331)。6.根据权利要求5所述的用于新开救援隧道的快速掘进系统，其特征在于：所述行进驱动件(231)包括安装台(2311)和行进驱动缸(2312)，最前一级的安装台(2311)固定在中心轴(21)上，该级的行进驱动缸(2312)固定在安装台(2311)上、且其输出端与该级的支撑杆(2321)连接，后一级的安装台(2311)固定在该级的连接轴(234)上。7.根据权利要求1至5中任一项所述的用于新开救援隧道的快速掘进系统，其特征在于：所述开孔组件(22)包括扩孔钻头(221)、冲击模块(222)、桶钻(223)和牙轮钻(224)，所述桶钻(223)和牙轮钻(224)可根据工况选择性安装在中心轴(21)前端，所述扩孔钻头(221)和冲击模块(222)可根据工况适应性安装在中心轴(21)上。8.根据权利要求7所述的用于新开救援隧道的快速掘进系统，其特征在于：所述扩孔钻头(221)包括转盘(2211)和均匀间隔布置在转盘(2211)上的扩孔刀具(2212)，各扩孔刀具(2212)之间形成导槽(2213)。9.根据权利要求8所述的用于新开救援隧道的快速掘进系统，其特征在于：所述冲击模块(222)包括固定块(2221)、缓冲弹簧(2222)和多根液压冲击钻(2223)，所述固定块(2221)
套装在中心轴(21)上，所述缓冲弹簧(2222)套装在中心轴(21)上并对固定块(2221)形成弹性接触，各液压冲击钻(2223)沿固定块(2221)周向均匀布置。10.根据权利要求9所述的用于新开救援隧道的快速掘进系统，其特征在于：所述冲击模块(222)还包括保护罩(2224)，所述保护罩(2224)罩设在固定块(2221)、缓冲弹簧(2222)和各液压冲击钻(2223)外部，保护罩(2224)上开设多个用于相应冲击钻(2223)伸出的避让孔(22241)。11.根据权利要求2至5中任一项所述的用于新开救援隧道的快速掘进系统，其特征在于：所述排土装置(4)包括挂载件(41)和多节排土机构(42)，在运输过程中，各排土机构(42)呈层叠状态装载在设备运载车(1)上，在掘进时，最上层的排土机构(42)通过挂载件(41)与中心轴(21)连接，所述掘进装置(2)带动最上层的排土机构(42)向掘进方向移动，而后上层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高广军，邓赞，苗秀娟，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：