用于对岩石进行作业的方法及设备技术

用于挖掘隧道、地道、井道等的方法及钻机，所述钻机具有可动基座单元（2），所述可动基座单元（2）通过支承单元支承承载单元，所述承载单元又承载切割头，所述切割头具有向外指向的切割元件，所述方法包括：围绕主旋转轴线（R）旋转所述切割头（4）并且将所述切割头压靠在待被作业的岩石表面，该方法还包括：使所述承载单元相对于支承单元摆动到第一选定相互位置，使所述支承单元相对于基座单元围绕相对于所述基座单元大致为纵向的轴线旋转到第二选定相互位置，由此能够控制所述切割头的操作角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于挖掘隧道、地道等的方法及钻机。
技术介绍
在开挖隧道和采矿期间，挖掘隧道、地道或井道等的特定过程是耗时、耗能以及高成本的过程。要完成所有这些空间，除了挖掘之外，必须还要增加紧固顶部、基底部、壁以及可能的表面处理的操作。在挖掘隧道和地道期间，在前已知的是使用具有切割轮的钻机，其在作业期间在可摆动及可枢转臂以及设置在承载车辆上的驱动装置的帮助下被驱动掠过待被作业岩石表面。然后，具有杆状作业工具的可旋转切割轮被设置以执行岩石作业。作为
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中的代表，要提到US 4 721 340。
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中的其他代表则是US 4629 010 和 WO 93/07359 和 GB 801 615。技术背景中的所有这些代表都存在上文提到的缺点，S卩，耗时、耗能和成本高的操作。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种上文指出的方法以及钻机，其中，
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中的缺点得到解决或至少得到减少。这是通过各项独立权利要求的特征来实现的。本专利技术涉及通过绕主旋转轴线旋转的切割头对岩石进行作业，其中岩石切割元件大体径向向外定向，其中，意在使岩石切割元件定位成在切割头包络表面周围分布。另外，意在使得通过使该包络表面区域与岩石接合而抵靠着待被作业的岩石表面施加切割头。当涉及用于挖掘隧道、地道等的本专利技术方法时，用于通过挖掘钻机挖掘隧道、地道等的方法，所述钻机具有可动基座单元，可动基座单元通过支承单元支承承载单元，承载单元又承载切割头，切割头具有向外指向的切割元件，所述方法包括-围绕主旋转轴线旋转切割头并且将切割头施加压靠在待被作业的岩石表面，-将切割疏松材料从岩石表面运走，-使承载单元相对于支承单元摆动到第一选定相互位置，-使支承单元相对于基座单元围绕作为基座单元的纵向轴线的轴线旋转进入第二选定相互位置，由此可控制切割头的操作角，并且-在大致平行于纵向轴线的方向上执行隧道侧部切割，使旋转切割头以作为倾斜角的操作角前进。其中，“为基座单元的纵向轴线的轴线”是指大致沿着基座单元的纵向方向延伸的轴线。该轴线可为基座单元或基座单元的一部分的对称轴线或者平行于基座单元或基座单元的一部分的对称轴线和/或是平行于钻机的基本运动方向的轴线。值得指出的是，根据即隧道(等)的宽度，使承载单元相对于支承单元摆动进入第一选定相互位置可以意味着承载单元在操作期间居中地保持或向外摆动。其中，“选定相互位置”是指在两个可动单元之间的相对运动引起的所需位置。根据本说明书，根据本专利技术方法及钻机执行的单一行程(在整个隧道/地道面的一部分上)被称作“切割(cut)”。“各切割(cuts)”是指多个切割。“中央切割”是指在隧道/地道的中央执行的切割，该隧道/地道的中央是指从隧道/地道的竖直对称平面观察大致是中央的。不是“中央切割”的各切割被称作“侧部切割”。通常，“侧部切割”是指大部分向侧部执行的切割，但不排除的是，利用不同倾斜切割头的多于一个的“侧部切割”在所述竖直对称平面的一侧或每侧执行。其中，“切割头的操作角”在此是指在切割头的垂直于切割头的主旋转轴线的主平面与正常定位的平直向前指向的切割头的挖掘钻机的竖直纵向对称平面(或者更一般而言，相对于竖直线)之间的角度。切割头的主平面通过支承单元的旋转将被“倾斜”以获得倾斜角，由此切割可被裁切以便形成隧道顶部的所需形状。值得指出的是，通过使支承单元相对于基座单元围绕作为基座单元的纵向轴线的所述轴线旋转进入来设定“切割头的操作用 、“水平地”和“竖直地”在此是指相对于钻机而观察的。它们明显地偏离真实的水平和竖直方向、线、平面等。通过本专利技术，可以非常简单和快速的方式有利地实现以形成具有拱弯成所需形状的隧道(等)的顶部，由此顶部的稳定性增加，并且相比具有平面顶部或台阶形顶部的隧道，顶部的稳定性可以更充足地安装。由于该特征使用以倾斜角前进的旋转切割头执行各隧道侧部切割被理解为使用稍微倾斜的切割头进而在进行三个切割时例如在两侧具有大约30度的操作倾斜角而进行各侧部切割。通常，各侧部切割在钻机的向上提升的状态下执行以形成隧道/地道比切割头的直径高的顶部高度。由此，首先，必须进行少量切割以获得可接受的顶部轮廓。其次，隧道顶部将获得“拱形”构形，这是由于当从隧道/地道的截面观察时顶部构形将包括具有连续地变化角度的邻近岩石面部分。一个示例通过多个切割(例如是三个)形成的顶部会具有对应于切割头的外周部分的面部分，其中切割头旋转形成所述邻近岩石面部必要的角度，该角度是利用竖直定位的切割头的中央切割和各侧部切割之间的角度，所述侧面沿隧道的长度方向延伸并且彼此形成各倾斜角(例如30度)。当然，可以通过多于三个的切割，例如五个，其中一个中央切割和在每侧两个彼此具有不同的倾斜角的连续侧向切割来形成顶部。对于更窄的切割头，这可以是特别相关的。顶部还可以通过偶数个切割形成，其中，所有切割使用以不同的角度倾斜的切割头来进行，以形成与相互对应地倾斜的截面部分邻近的面部分。在该情形下，所有的顶部切割是“侧部切割”。同样，根据本专利技术切割出的隧道必须通过安装岩石锚杆来紧固，但相比
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的平面顶部，载荷将会有利地减小并且安装将会更容易。根据其他传统方法切割出的拱形顶部将会更耗时并且其形成因此会更不经济。此外，根据本专利技术的方法引起非常快速的隧道开挖，以便获得具有拱形顶部或至少拱形轮廓的顶部，通常这是由于必须采取更少的挖掘步骤以便实现类似的效果(或者更好的效果)。优选地，岩石切割元件形成为至少在外周是盘形的切割滚轮，切割滚轮能够在切割头压靠在岩石上且旋转期间抵靠着岩石侧滚动，并且岩石切割元件在滚动期间切割出侧向设置的槽，槽以彼此相距一定距离的方式置于岩石表面中。优选地，在切割期间，切割头通过抵靠着待被作业的岩石沿挖掘方向线性地移位而压靠在岩石上。在切割完成之后，为了进行新的挖掘阶段，从岩石拔出切割头、将切割头移位到具有待被作业的新岩石的位置、并且重复地使切割头线性地抵靠着岩石。有利地，旋转切割头沿相对于主旋转轴线形成大约70°到90°之间的角度的方向压靠在待被作业的岩石表面上。 有利地，支承单元相对于基座单元的旋转从中性位置在0°到90°之间，在该位置主旋转轴线(R)大致是水平的，用于最好地适应所需的操作。有利地，隧道或地道的拱状顶部通过施加和挖掘切割头来成形，对于多个切割中的每一个而言，所述支承单元相对于所述基座单元旋转成不同角度。优选地，在不旋转支承单元的情况下进行一个最上方的中央切割，并且，在所述支承单元相应地旋转以获得所述切割头的倾斜角的情况下，在所述拱状顶部的两上侧处进行两个切割。为了获得优选的隧道或地道的高度，隧道或地道通过在挖掘阶段挖掘基底部成形，所述支承单元相对于所述基座单元未旋转，并且承载单元相对于所述支承单元摆动进入不同的相互位置，并且其中，所述拱状顶部通过在提升挖掘阶段由处于提升状态的钻机来形成。通常，隧道、地道等的成形顶部的表面成形为所述切割头的包络表面的一部分。根据本专利技术，用于挖掘隧道、地道等的钻机，包括基座单元，所述钻机包括-稳定单元，所述稳定单元用于与基底部、第一侧壁、第二侧壁和/或顶部中的至少一个稳定接合，-挤压单元，所述挤压单元用于将旋转切割头压靠在待被作业的岩石上，-驱动装置，所述驱动装置用于旋转驱动所述切割头，其中，所述钻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.26 US 61/298,3071.一种用于利用具有可动基座单元(2)的挖掘钻机来挖掘隧道、地道等的方法，所述可动基座单元(2)通过支承单元来支承承载单元，所述承载单元又承载切割头，所述切割头具有向外指向的切割元件，所述方法包括 -围绕主旋转轴线(R)旋转所述切割头(4)并且将所述切割头施加压靠在待被作业的岩石表面， -将切割疏松材料从所述岩石表面运走， -使所述承载单元相对于支承单元摆动到第一选定相互位置， -使所述支承单元相对于基座单元围绕作为所述基座单元的纵向轴线的轴线旋转到第二选定相互位置，由此能够控制所述切割头的操作角，并且 -在大致平行于所述纵向轴线的方向上执行隧道侧部切割，使所述旋转切割头以作为倾斜角的操作角进行前进。2.根据权利要求I所述的方法，其中，在所述钻机向上提升的状态下执行所述侧部切割。3.根据权利要求I所述的方法，其中，控制所述切割头以相对于所述挖掘钻机的竖直纵向对称平面形成角度。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，形成为至少在外周是盘形的切割滚轮的所述岩石切割元件能够在所述切割头(4)压靠在岩石上且旋转期间抵靠着岩石侧滚动，并且所述岩石切割元件在滚动期间在岩石表面切割出以彼此相距一定距离的侧向设置的槽。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，在切割期间，所述切割头(4)在掘进阶段通过抵靠着待被作业的岩石沿挖掘方向线性地移位而压靠在岩石上。6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中，在切割完成之后，为了进行新的挖掘阶段，从所述岩石拔出所述切割头(4)、将所述切割头(4)移位到具有待被作业的新岩石的位置、并且重复地使所述切割头(4 )线性地抵靠着岩石。7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述旋转切割头(4)沿相对于所述主旋转轴线形成大约70°到90°之间的角度的方向压靠在待被作业的岩石表面上。8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其中，使所述支承单元相对于所述基座单元从中性位置旋转0°到90°之间的角度，在该中性位置处主旋转轴线(R)是大致水平的。9.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中，所述切割头压靠待被作业的岩石表面，使所述支承单元相对于基座单元从中性位置可控制地旋转0°到90°、更优选地在0°到30°之间、并且更优选地从中性位置大约30°的角度，在该中性位置处主旋转轴线(R)是大致水平的。10.根据权利要求9所述的方法，其中，沿相对于与所述主旋转轴线形成90°角度的施加和驱动方向施加所述切割头以用于切割，使所述支承单元相对于所述基座单元以不同的角度进行旋转。11.根据权利要求8-10中的任一项所述的方法，其中，通过施加和驱动切割头来使隧道或地道的拱状顶部成形，所述支承单元相对于所述基座单元旋转成不同的角度以用于多个切割中的每一个。12.根据权利要求11所述的方法，其中，不旋转所述支承单元以进行一个最上方的中央切割，并且使所述支承单元相应地旋转以获得所述切割头的所述倾斜角，从而在所述拱状顶部的各上侧形成进行两个切割。13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，隧道或地道在挖掘基底部的挖掘阶段成形，使得所述支承单元相对于所述基座单元不旋转并且对于所述基底部切割中的每一个，承载单元相对于所述支承单元摆动到不同的相互位置，并且其中，所述拱状顶部通过在提升挖掘阶段由处于所述向上提升状态的钻机形成。14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马茨·克里斯特森，卡尔古斯塔夫·马丁松，斯韦克·哈特维希，卡伊·埃曼努埃尔松，贡纳尔·诺德，摩根·诺林，
申请(专利权)人：阿特拉斯科普柯克雷柳斯有限公司，
类型：发明
国别省市：