【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及爆破控制的，尤其是涉及水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备及施工方法。
技术介绍
1、常见的隧道掘进爆破方法中包括全断面隧道掘进爆破全断面开挖法、隧道掘进爆破台阶开挖法和隧道掘进爆破分部开挖法。隧道爆破中由于爆破方案设计不足或施工方法不当，常导致隧道超挖问题，造成额外的经济损失。特别是对于隧道内常见的定点、定区域爆破作业，超挖控制成为亟待解决的难题，因此，需要通过装备研制和技术创新解决现有问题。
技术实现思路
1、为了对定点爆破作业的超挖问题进行控制，本专利技术提供水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备及施工方法。
2、本专利技术提供的水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备及施工方法采用如下的技术方案：
3、水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，包括全地形履带、动力系统、台车车架、中央控制器、降温风机、上部平台、连接台座、折叠式机械臂、信息收集装置、预切自由面破岩机构和加持装置；所述全地形履带的内部固定连接于台车车架的两端，所述上部平台的底部固定连接于台车车架的顶部，所述动力系统的一侧、降温风机的一侧均固定连接于台车车架的内部，所述上部平台的顶部固定连接于连接台座的一侧，所述折叠式机械臂的一端转动连接于连接台座的内部，所述折叠式机械臂的另一端固定连接于加持装置的底部；所述全地形履带、动力系统、降温风机、折叠式机械臂、信息收集装置、预切自由面破岩机构和加持装置均与中央控制器通信连接。
4、通过采用上述技术方案，中央控制器通过无线、
5、优选的，所述预切自由面破岩机构包括固定支座、靶距调节螺杆、水-磨料混合装置、水-磨料通道、缓冲消能调整机构支架、水射流喷装置和缓冲消能调整支撑装置，所述固定支座的一侧固定连接于加持装置的一侧，所述靶距调节螺杆的一端固定连接于水射流喷装置的一端，所述水-磨料通道的一端固定连接于水-磨料混合装置的内部，所述水射流喷装置插接于所述缓冲消能调整机构支架的内部；所述缓冲消能调整机构支架的底部固定连接于缓冲消能调整支撑装置的顶部，所述水-磨料混合装置的底部固定连接于缓冲消能调整机构支架的顶部；所述固定支座的一侧固定连接有电机，所述电机输出轴的末端传动连接于靶距调节螺杆的一端，所述靶距调节螺杆的外表面螺纹连接于水-磨料混合装置的内部。
6、通过采用上述技术方案，水-磨料混合装置可接受多种磨料的混合，进而使得水射流喷装置喷出不同的磨料爆破预切自由面，通过缓冲消能调整支撑装置适配不同的作业环境地面。
7、优选的，所述水射流喷装置位于缓冲消能调整支撑装置的内部，所述水射流喷装置包括保护装置支架、金属网状空心圆筒保护罩、两个空心圆筒环形保护刷和水射流喷嘴，所述水射流喷嘴的内部与水-磨料混合装置的内部相连通，两个所述空心圆筒环形保护刷的顶部固定连接于保护装置支架的外表面，两个所述空心圆筒环形保护刷呈对称分布于水射流喷嘴的两侧，所述金属网状空心圆筒保护罩的一端螺纹连接于保护装置支架的内部，所述水射流喷嘴位于金属网状空心圆筒保护罩的内部。
8、通过采用上述技术方案，靶距调节螺杆的转动带动两个空心圆筒环形保护刷、水射流喷嘴一同转动，水射流喷嘴在转动状态下喷出的水流不仅具有冲力还具有旋转的动能，可以很好的切割出预切自由面，金属网状空心圆筒保护罩保护水射流喷嘴内不会溅入反射的污水碎石，同时两个空心圆筒环形保护刷转动时形成空气屏障，避免污水回流，同时保护水射流喷嘴。
9、优选的，所述缓冲消能调整支撑装置包括滑动柱和空心柱，所述滑动柱的内部固定连接有弹簧，所述弹簧一端固定连接于空心柱内壁的顶部，所述滑动柱的外表面滑动连接于空心柱的内部。
10、通过采用上述技术方案，通过内嵌的弹簧，调节缓冲不同的滑动柱和空心柱之间滑动的距离，进而使得装备重心稳稳的利于作业环境凹凸不平的地面。
11、优选的，所述信息收集装置包括激光定位、视频摄像及扫描装置，所述电机、激光定位、视频摄像及扫描装置均与中央控制器通信连接。
12、通过采用上述技术方案，方便于工人在外部遥控操作器上进行可视化选取，进而通过中央控制器下达指令控制折叠式机械臂及其他机构的作业。
13、水射流预切自由面隧洞爆破施工方法，包括如下操作步骤：步骤a、隧道内作业环境探测定位；步骤b、全地形履带带动台车车架移动至定点爆破位置，进行爆破。
14、通过采用上述技术方案，通过激光定位、视频摄像及扫描装置探测待爆破地点的作业环境，有利于工人实时获取爆破情况。
15、优选的，在步骤b中，所述进行爆破的具体施工步骤包括：b1、中央控制器控制折叠式机械臂进行相对连接台座的上下前后左右旋转伸缩作业，直至预切自由面破岩机构位于合适位置；b2、中央控制器控制电机带动靶距调节螺杆发生转动，直至水射流喷嘴停放至到爆破位置合适的高度。
16、通过采用上述技术方案，中央控制器控制折叠式机械臂大范围粗略调整水射流喷嘴的方位，中央控制器控制电机小范围精确调整水射流喷嘴到钻爆孔起爆点处的距离，有利于装备进行更精准的钻爆爆破，避免超挖的问题出现。
17、优选的，在步骤b中，所述进行爆破的具体施工步骤还包括：操作水射流喷嘴，在爆破位置的钻爆孔起爆点进行水射流切割，形成预切自由面，预切自由面包括预切孔型自由面和预切槽型自由面。
18、通过采用上述技术方案，预切孔型自由面创建自由面形式简单，无需水射流喷嘴移动，可以实现大深度切孔，预切槽型自由面自由面空间连续，传导应力波阻断效果更好，根据爆破需求选择合适的预切自由面，适用于多种爆破需求。
19、综上所述，本专利技术具有如下的有益技术效果：
20、1.本专利技术设置有折叠式伸缩臂、两个空心圆筒环形保护刷、水射流喷嘴，与传统手持时凿岩钻机相比，本专利技术高效、环保，折叠式伸缩臂可以抵达人工难以进行作业的区域，可以进行远程操作，两个空心圆筒环形保护刷和水射流喷嘴的水流间接避免了劳工受钻孔粉尘影响导致尘肺等疾病的伤害，保护了劳动者的生命健康权，与大型凿岩台车相比，本装置结构简单，造价施工成本低，同时预切自由面破岩机构整体尺寸较小，可以避免大型凿岩台车钻机机构尺寸过长，在进行周边眼作业时，因受到掌子面后方已支护钢拱架影响，必须进行倾斜钻孔，进而容易导致超挖的问题；
21、2.本专利技术可进行局部定点或分布区域爆破，在隧道中进行局部定点或分布区域爆破时，预切孔型自由面或预切槽型自由面可以作为中间钻爆孔起爆点的爆炸应力波传导边界，抑制钻爆孔起爆导致的超挖超爆；预切自由面形成后，破坏了完整岩体的应力结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，其特征在于：包括全地形履带（1）、动力系统（2）、台车车架（3）、中央控制器（4）、降温风机（5）、上部平台（6）、连接台座（7）、折叠式机械臂（8）、信息收集装置（9）、预切自由面破岩机构（10）和加持装置（11）；
2.根据权利要求1所述的水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，其特征在于：所述预切自由面破岩机构（10）包括固定支座（101）、靶距调节螺杆（102）、水-磨料混合装置（103）、水-磨料通道（104）、缓冲消能调整机构支架（105）、水射流喷装置（12）和缓冲消能调整支撑装置（106），所述固定支座（101）的一侧固定连接于加持装置（11）的一侧，所述靶距调节螺杆（102）的一端固定连接于水射流喷装置（12）的一端，所述水-磨料通道（104）的一端固定连接于水-磨料混合装置（103）的内部，所述水射流喷装置（12）插接于所述缓冲消能调整机构支架（105）的内部。
3.根据权利要求2所述的水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，其特征在于：所述缓冲消能调整机构支架（105）的底部固定连接于缓冲消
4.根据权利要求3所述的水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，其特征在于：所述固定支座（101）的一侧固定连接有电机，所述电机输出轴的末端传动连接于靶距调节螺杆（102）的一端，所述靶距调节螺杆（102）的外表面螺纹连接于水-磨料混合装置（103）的内部。
5.根据权利要求4所述的水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，其特征在于：所述水射流喷装置（12）位于缓冲消能调整支撑装置（106）的内部，所述水射流喷装置（12）包括保护装置支架（121）、金属网状空心圆筒保护罩（122）、两个空心圆筒环形保护刷（123）和水射流喷嘴（124），所述水射流喷嘴（124）的内部与水-磨料混合装置（103）的内部相连通，两个所述空心圆筒环形保护刷（123）的顶部固定连接于保护装置支架（121）的外表面，两个所述空心圆筒环形保护刷（123）呈对称分布于水射流喷嘴（124）的两侧，所述金属网状空心圆筒保护罩（122）的一端螺纹连接于保护装置支架（121）的内部，所述水射流喷嘴（124）位于金属网状空心圆筒保护罩（122）的内部。
6.根据权利要求5所述的水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，其特征在于：所述缓冲消能调整支撑装置（106）包括滑动柱和空心柱，所述滑动柱的内部固定连接有弹簧，所述弹簧一端固定连接于空心柱内壁的顶部，所述滑动柱的外表面滑动连接于空心柱的内部。
7.根据权利要求6所述的水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，其特征在于：所述信息收集装置（9）包括激光定位、视频摄像及扫描装置，所述电机、激光定位、视频摄像及扫描装置均与中央控制器（4）通信连接。
8.水射流预切自由面隧洞爆破施工方法，其特征在于，利用权利要求1-7任意一项所述的水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备进行施工，包括如下操作步骤：
9.根据权利要求8所述的水射流预切自由面隧洞爆破施工方法，其特征在于，在步骤B中，所述进行爆破的具体施工步骤包括：
10.根据权利要求9所述的水射流预切自由面隧洞爆破施工方法，其特征在于，在步骤B中，所述进行爆破的具体施工步骤还包括：
...【技术特征摘要】
1.水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，其特征在于：包括全地形履带（1）、动力系统（2）、台车车架（3）、中央控制器（4）、降温风机（5）、上部平台（6）、连接台座（7）、折叠式机械臂（8）、信息收集装置（9）、预切自由面破岩机构（10）和加持装置（11）；
2.根据权利要求1所述的水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，其特征在于：所述预切自由面破岩机构（10）包括固定支座（101）、靶距调节螺杆（102）、水-磨料混合装置（103）、水-磨料通道（104）、缓冲消能调整机构支架（105）、水射流喷装置（12）和缓冲消能调整支撑装置（106），所述固定支座（101）的一侧固定连接于加持装置（11）的一侧，所述靶距调节螺杆（102）的一端固定连接于水射流喷装置（12）的一端，所述水-磨料通道（104）的一端固定连接于水-磨料混合装置（103）的内部，所述水射流喷装置（12）插接于所述缓冲消能调整机构支架（105）的内部。
3.根据权利要求2所述的水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，其特征在于：所述缓冲消能调整机构支架（105）的底部固定连接于缓冲消能调整支撑装置（106）的顶部，所述水-磨料混合装置（103）的底部固定连接于缓冲消能调整机构支架（105）的顶部。
4.根据权利要求3所述的水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，其特征在于：所述固定支座（101）的一侧固定连接有电机，所述电机输出轴的末端传动连接于靶距调节螺杆（102）的一端，所述靶距调节螺杆（102）的外表面螺纹连接于水-磨料混合装置（103）的内部。
5.根据权利要求4所述的水射流预切自由面隧道爆破控制全地形装备，其特征在于：所述水...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐福通，房海波，李俞凛，杜志浩，魏成行，韩小龙，王保存，李成浩，
申请(专利权)人：中建八局第二建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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