一种隧道施工用钻进装置及钻进方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于隧道施工技术领域，特别是涉及一种隧道施工用钻进装置及钻进方法。本发明专利技术的隧道施工用钻进装置包括钻杆和切割机构，切割机构包括内轴、轴向切割组件、周向切割组件和周向传动组件，钻杆包括外筒和内杆，内杆设置在外筒中且能够相对外筒转动，当外筒向上移动且内杆转动时，轴向切割组件能够把待切割的岩石分割成多个扇形块，周向传动组件具有传动状态和分离状态，在传动状态时，内轴能够通过周向传动组件带动下切割轴周向转动，从而把扇形块与周围的岩体分割开。由于在施工过程中使岩石呈块状脱落，不需全部进行粉碎，因此减少了待切割面，提高了钻进切割效率，提高了钻进速度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道施工用钻进装置及钻进方法


[0001]本专利技术属于隧道施工
，特别是涉及一种隧道施工用钻进装置及钻进方法。

技术介绍

[0002]在隧道施工中，通常需要设置通风竖井来解决隧道的换气问题。根据竖井施工期的排渣方式，可分为上排渣竖井和下排渣竖井，前者通常被称为称正井法施工竖井，后者通常被称反井法施工竖井。反井法施工竖井通常先用地质钻由地表向下钻孔至井底并与隧道连通，然后在井底安装扩大的反钻头从下至上逐渐扩大至地表。
[0003]然而，现有的反井法施工方式常常由于待切割面过大导致切割效率低下，整体的钻进速度较低。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对现有技术所存在的问题，提供一种隧道施工用钻进装置，以解决现有技术中的钻进装置钻进速度较低的问题，还提供一种隧道施工用钻进方法，以解决现有技术中的钻进方法钻进速度较低的问题。
[0005]上述目的通过下述技术方案实现：
[0006]一种隧道施工用钻进装置，包括：
[0007]钻杆，包括外筒和内杆，内杆设置在外筒中且能够相对外筒转动，外筒用于在竖井中上下移动；
[0008]切割机构，由钻杆带动，包括内轴、轴向切割组件、周向切割组件和周向传动组件，轴向切割组件包括至少三个沿周向均匀分布且沿水平方向延伸的上切割轴，每个上切割轴上固定设置有一个上切割轮，周向切割组件包括多个位于上切割轴下方且沿水平方向延伸的下切割轴，下切割轴的数量与上切割轴的数量相同，且每个下切割轴与每个上切割轴在上下方向上一一对应，相互对应的上切割轴和下切割轴在上下方向上的投影重合，每个下切割轴上固定设置有一个下切割轮，内杆能够带动内轴转动，内轴能够带动上切割轴和下切割轴自转，当外筒向上移动且内杆转动时，轴向切割组件能够把待切割的岩石分割成多个扇形块，周向传动组件具有传动状态和分离状态，在传动状态时，内轴能够通过周向传动组件带动下切割轴周向转动，从而把扇形块与周围的岩体分割开。
[0009]进一步地，轴向切割组件还包括轴向套筒，上切割轴的一端伸入轴向套筒中，所有的上切割轴位于同一高度，周向切割组件还包括周向套筒，下切割轴的一端伸入周向套筒中，外筒与轴向套筒固定连接，轴向套筒和周向套筒转动连接，内轴沿轴向穿入轴向套筒和周向套筒中且与内杆固定连接。
[0010]进一步地，所有的下切割轴在上下方向上的高度沿周向依次递减。
[0011]进一步地，周向传动组件包括太阳轮、行星轮、齿圈和推拉杆，齿圈固定设置在周向套筒中，行星轮转动设置在轴向套筒中，太阳轮滑动套接在内轴上，推拉杆固定在内轴
上，推拉杆的伸出端能够带动太阳轮滑动从而使太阳轮与行星轮啮合或者分离。
[0012]进一步地，推拉杆为电动伸缩杆。
[0013]进一步地，内轴的外周面上自上而下依次间隔设置有多个第一锥齿轮，上切割轴和下切割轴的端部均设置有第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合。
[0014]进一步地，上切割轴、上切割轮、下切割轴和下切割轮上均具有用于破碎岩石的切割齿。
[0015]进一步地，轴向套筒的内壁面上设置有环形凹槽，内轴的外周面上设置有用于卡入环形凹槽中的环形凸沿。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术的隧道施工用钻进装置在使用前，在钻杆上安装钻头，然后驱动内杆转动，并同步驱动外筒匀速下降，在此过程中，内杆会驱动钻头对岩层进行初步钻孔，直至钻出的孔与底部的隧道连通，接着取下钻头，把切割机构与钻杆固定连接，此时周向传动组件处于分离状态，然后驱动内杆转动，并驱动外筒上升设定高度后停止上升，在此过程中，内杆会带动上切割轴自转，上切割轴和上切割轮把岩石分割成多个扇形块，当驱动外筒停止上升后，使周向传动组件切换至传动状态，此时内轴能够通过周向传动组件带动下切割轴以及下切割轮周向转动，从而使扇形块与周围的岩体分割开，并落入隧道中，在此过程中，上切割轴空转，接着使周向传动组件切换至分离状态，并继续驱动外筒上升设定高度后停止上升，把周向传动组件切换至传动状态并反转内杆，再次切割出扇形块，使其落入隧道中，如此重复，直至切割机构上升至地面，切割出所需的竖井。由于在施工过程中使岩石呈块状脱落，不需全部进行粉碎，因此减少了待切割面，提高了钻进切割效率，提高了钻进速度。
[0017]一种隧道施工用钻进方法，先把待切割的岩石分割成多个扇形块，然后把扇形块与周围的岩体分割开。
[0018]进一步地，每次分割出的多个扇形块在上下方向上相互错开。
[0019]本专利技术的有益效果是：由于在施工过程中使岩石呈块状脱落，因此本专利技术的隧道施工用钻进方法不需对全部的岩石进行粉碎，从而减少了待切割面，提高了钻进切割效率，提高了钻进速度。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的隧道施工用钻进装置的一个实施例的位于岩石中的状态示意图；
[0021]图2为图1的隧道施工用钻进装置中的钻头的结构示意图；
[0022]图3为图1的状态示意图隐去部分岩石后显示出被钻去的圆柱状的岩石时的状态示意图；
[0023]图4为图1的隧道施工用钻进装置的切割机构的结构示意图；
[0024]图5为图4中的切割机构的剖视图；
[0025]图6为图5中的A处的局部放大图；
[0026]图7为图4中的切割机构的零件爆炸图；
[0027]图8为图7中的B处的局部放大图；
[0028]图9为图4中的切割机构隐去部分结构后的局部剖视图。
[0029]其中：
[0030]100、岩石；200、钻杆；300、钻头；
[0031]400、切割机构；
[0032]410、轴向切割组件；411、轴向套筒；412、上切割轴；413、上切割轮；414、第一内螺纹；415、环形槽；416、安装弯杆；417、环形凹槽；
[0033]420、周向切割组件；421、周向套筒；422、下切割轴；423、下切割轮；424、环形凸台；
[0034]430、内轴；431、第二内螺纹；432、第一锥齿轮；433、第二锥齿轮；434、环形凸沿；435、导向槽；
[0035]441、太阳轮；442、行星轮；443、齿圈；444、推拉杆；445、导向块。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0037]本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道施工用钻进装置，其特征在于，包括：钻杆，包括外筒和内杆，内杆设置在外筒中且能够相对外筒转动，外筒用于在竖井中上下移动；切割机构，由钻杆带动，包括内轴、轴向切割组件、周向切割组件和周向传动组件，轴向切割组件包括至少三个沿周向均匀分布且沿水平方向延伸的上切割轴，每个上切割轴上固定设置有一个上切割轮，周向切割组件包括多个位于上切割轴下方且沿水平方向延伸的下切割轴，下切割轴的数量与上切割轴的数量相同，且每个下切割轴与每个上切割轴在上下方向上一一对应，相互对应的上切割轴和下切割轴在上下方向上的投影重合，每个下切割轴上固定设置有一个下切割轮，内杆能够带动内轴转动，内轴能够带动上切割轴和下切割轴自转，当外筒向上移动且内杆转动时，轴向切割组件能够把待切割的岩石分割成多个扇形块，周向传动组件具有传动状态和分离状态，在传动状态时，内轴能够通过周向传动组件带动下切割轴周向转动，从而把扇形块与周围的岩体分割开。2.根据权利要求1所述的隧道施工用钻进装置，其特征在于，轴向切割组件还包括轴向套筒，上切割轴的一端伸入轴向套筒中，所有的上切割轴位于同一高度，周向切割组件还包括周向套筒，下切割轴的一端伸入周向套筒中，外筒与轴向套筒固定连接，轴向套筒和周向套筒转动连接，内轴沿轴向穿入轴向套筒和周向套筒中且与内杆固定连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：金涛，罗春雨，杨继才，王星，赖杨，
申请(专利权)人：四川公路桥梁建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：