一种基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构制造技术

本发明专利技术提供一种基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构，用于对隧道预设位置的岩石掌子面的预设点进行破碎开挖，其特征在于，破岩机构包括：爆破装置，爆破装置包括线膛炮管和与线膛炮管连接的装填部，线膛炮管的出口对准掌子面，装填部用于储存炮弹并供应线膛炮管的炮弹发射；液体射流装置，液体射流装置包括若干喷嘴、水管、高压泵和水仓，若干喷嘴对准掌子面；其中，当需要对掌子面进行破碎开发时，先启动高压泵，将水仓内的液体通过水管抽至喷嘴，以通过喷嘴对掌子面进行一次破碎，然后通过装填部向线膛炮管输入炮弹以对掌子面进行二次爆破。面进行二次爆破。面进行二次爆破。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构


[0001]本专利技术属于岩体开发
，特别涉及一种基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构。

技术介绍

[0002]随着经济的不断发展，我国地下空间工程项目日益增多，特别是以川藏铁路为代表的一系列长大隧道群以及大规模深埋矿山巷道、引水隧洞等建设项目需求不断增加，随之而来的是日趋复杂的地质结构和工程难题。数十年来，以钻爆法和TBM工法为代表的隧道掘进技术长期活跃在各种不同类型的地下空间工程施工现场，然而，在复杂多变的地质环境和高效施工需求面前，传统的破岩技术逐渐面临新的挑战。近年来，各种用于岩石快速开挖的新技术和新方法不断涌现，包括激光辐射、水射流(包括纯水射流及磨料水射流)和牙轮等。这类技术的出现为隧道开挖效率的提升创造了新的可能。然而，在硬岩、极硬岩开挖方面，一般常规技术难以实现对岩体的有效破碎，而上述新技术在破碎岩体的效率上仍旧有待提升。
[0003]也即，在隧道开挖中，对于硬岩和极硬岩的破碎，现有技术中通过单一的激光辐射、水射流等，无法对其进行有效破碎；
[0004]可见，如何提高对硬岩和极硬岩的破碎，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供的一种基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构，以至少解决上述技术问题；
[0006]为了解决上述问题，本专利技术的第一方面提供一种基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构，用于对隧道预设位置的岩石掌子面的预设点进行破碎开挖，所述破岩机构包括：爆破装置，所述爆破装置包括线膛炮管和与所述线膛炮管连接的装填部，所述线膛炮管的出口对准所述掌子面，所述装填部用于储存炮弹并供应所述线膛炮管的炮弹发射；液体射流装置，所述液体射流装置包括若干喷嘴、水管、高压泵和水仓，若干所述喷嘴对准所述掌子面；其中，当需要对所述掌子面进行破碎开发时，先启动所述高压泵，将所述水仓内的液体通过水管抽至喷嘴，以通过喷嘴对所述掌子面进行一次破碎，然后通过装填部向线膛炮管输入炮弹以对所述掌子面进行二次爆破。
[0007]在第一方面中，所述破岩机构还包括：第一支架，所述第一支架用于固定若干所述喷嘴，使所述喷嘴呈环状布置，且环状的中心与所述掌子面的预设点的中心重合。
[0008]在第一方面中，所述破岩机构还包括：第二支架，所述第二支架通过至少一对伸缩油缸与所述第一支架连接。
[0009]在第一方面中，所述破岩机构还包括：
[0010]第三支架，所述第三支架用于固定所述装填部和所述线膛炮管，且所述第三支架的底部通过若干间隔分布的液压支腿支撑，以调节所述第三支架的高度。
[0011]在第一方面中，所述破岩机构还包括：第一行走装置，所述第一行走装置包括：第一履带式机械行走件和若干轮式行走件，所述第一履带式机械行走件设置在所述第一支架和第二支架的底部，用于调节所述第一支架和所述第二支架的位移，若干所述轮式行走件设置在第三支架的底部，用于控制所述第三支架的位移。
[0012]在第一方面中，所述破岩机构还包括：第二行走装置，所述第二行走装置包括：第二履带式机械行走件，所述第二履带式机械行走件设置在所述第一支架、第二支架和第三支架的底部，用于控制所述第一支架、所述第二支架和所述第三支架共同发生位移。
[0013]在第一方面中，所述线膛炮管为一根或多根。
[0014]在第一方面中，所述水管为可伸缩式水管。
[0015]在第一方面中，所述破岩机构还包括：监控装置，所述监控装置设置在所述第一支架上。
[0016]在第一方面中，所述破岩机构还包括：操控室，所述操控室与所述监控装置、至少一对所述伸缩油缸、若干所述液压支腿、爆破装置和液体射流装置连接；其中，所述操控室通过所述监控装置获取所述掌子面的位置，继而通过至少一对所述伸缩油缸调节所述液体射流装置的位置、以及通过若干所述液压支腿调节所述爆破装置的位置，所述操控室还用于控制所述液体射流装置对所述掌子面进行所述一次破碎、以及用于控制所述爆破装置对所述掌子面进行所述二次破碎。
[0017]有益效果：本专利技术提出了一种基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构，先通过液体射流装置对掌子面进行射流切割，以对掌子面进行一次破碎，然后通过爆破装置对掌子面进行炮弹发射，以对掌子面进行二次破碎，通过高压射流与炮弹侵限叠加的方式，以达到对硬岩、极硬岩的联合破碎，进而达到良好的破碎效果。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例一中基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构的结构图一；
[0020]图2为本专利技术实施例一中基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构的结构图二；
[0021]图3为本专利技术实施例一中掌子面被破坏的过程的结构示意图；
[0022]图4为本专利技术实施一中水管的结构示意图；
[0023]图5为本专利技术实施例一中耙斗和蟹爪的连接结构示意图。
[0024]附图标记说明：
[0025]1、掌子面；
[0026]2、喷嘴；
[0027]3、线膛炮管；
[0028]4、装填部；
[0029]5、监控装置；
[0030]6、第一支架；
[0031]7、第二支架；
[0032]8、第三支架；
[0033]9、操控室；
[0034]10、伸缩油缸；
[0035]11、安装环；
[0036]12、高压泵；
[0037]13、第一履带式机械行走件；
[0038]14、液压支腿；
[0039]15、皮带输送机；
[0040]16、水管；
[0041]17、耙斗；
[0042]18、蟹爪；
[0043]19、水仓；
[0044]20、第二履带式机械行走件。
具体实施方式
[0045]下面将结合附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0046]同时，本说明书实施例中，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本说明书实施例中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的，并不是旨在限制本专利技术。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构，用于对隧道预设位置的岩石掌子面的预设点进行破碎开挖，其特征在于，所述破岩机构包括：爆破装置，所述爆破装置包括线膛炮管和与所述线膛炮管连接的装填部，所述线膛炮管的出口对准所述掌子面，所述装填部用于储存炮弹并供应所述线膛炮管的炮弹发射；液体射流装置，所述液体射流装置包括若干喷嘴、水管、高压泵和水仓，若干所述喷嘴对准所述掌子面；其中，当需要对所述掌子面进行破碎开发时，先启动所述高压泵，将所述水仓内的液体通过水管抽至喷嘴，以通过喷嘴对所述掌子面进行一次破碎，然后通过装填部向线膛炮管输入炮弹以对所述掌子面进行二次爆破。2.根据权利要求1所述的基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构，其特征在于，所述破岩机构还包括：第一支架，所述第一支架用于固定若干所述喷嘴，使所述喷嘴呈环状布置，且环状的中心与所述掌子面的预设点的中心重合。3.根据权利要求2所述的基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构，其特征在于，所述破岩机构还包括：第二支架，所述第二支架通过至少一对伸缩油缸与所述第一支架连接。4.根据权利要求3所述的基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构，其特征在于，所述破岩机构还包括：第三支架，所述第三支架用于固定所述装填部和所述线膛炮管，且所述第三支架的底部通过若干间隔分布的液压支腿支撑，以调节所述第三支架的高度。5.根据权利要求4所述的基于高压水射流预切边界与弹丸侵彻的联合破岩机构，其特征在于，所述破岩机构还包括：第一行走装置，所述第一行走装置包括：第一履带式机械行走件和若...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦恒，周辉，肖凯，卢景景，李兆凯，梁霄，谭可可，徐福通，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：