一种架式钻孔装置及施工方法与流程

专利检索2026-06-27  9


本发明涉及连孔钻孔领域,尤其涉及一种架式钻孔装置及施工方法。


背景技术:

1、现有技术下隧道开挖时,掌子面需布置减震孔、开槽孔、定位孔等孔位,连续钻孔工序繁琐,钻孔工作量大,钻孔效率低,无法保证成孔质量和排孔走向,易造成超挖或欠挖、隧道轮廓成线差、炮眼错位等情况。

2、隧道掘进通常的做法是在岩体内打钻孔,在孔内填充炸药进行爆破破岩,然而这种工法在爆破时会产生较大的振动和噪音,不仅对周边环境造成较大影响,还会造成周边地基的沉降;而对于机械掘进在岩体较硬时往往容易造成掘进机刀头断裂,需经常更换刀头,导致掘进效率低下。现有解决隧道高效率掘削的方法主要利用单个或多个钻杆结合导向装置并配合凿岩台车对隧道内岩体进行掘进破碎,利用导向管可以形成形状规则且连续的钻孔用于岩体破碎。

3、但是,现有的钻孔装置每进行一次钻孔都要回退整个机械,造成设备灵活性降低,掘进效率不高。并且,连续钻孔工序繁琐,还可能存在排孔不具有连续性,排孔底部无法平齐,成孔质量低的问题。


技术实现思路

1、针对上述的技术问题,本发明提出一种架式钻孔装置及施工方法,用以解决现有技术中的连续钻孔工序繁琐的问题。

2、为了达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:

3、一种架式钻孔装置及施工方法,包括:

4、支撑框架,可移动且可偏转的设置在钻孔台车上给钻设提供支撑;

5、钻孔设备,可移动设置在支撑框架上,且钻孔设备可在支撑框架限定的面内全方位移动;

6、移动机构,驱动钻孔设备在支撑框架上移动,实现在岩体上任意方向的连孔钻设。

7、优选地,所述支撑框架为方形框架,所述移动机构包括可竖向移动连接在方形框架上的水平向移动梁和可横向移动连接在方形框架上的竖向移动梁,所述钻孔设备通过基座a分别与水平移动梁和竖向移动梁滑动连接,且钻孔设备位于在水平向移动梁和竖向移动梁的相交处。

8、优选地,所述支撑框架通过至少两个可伸缩的主臂与台车连接。

9、上述架式钻孔装置的施工方法,包括如下步骤:

10、s1.调整主臂使钻孔设备至相应位置进行钻孔形成初始孔位;

11、s2.以水平向移动梁为轨道,驱动竖向移动梁往上下移动至相对应点位与初始孔位的竖向差值;

12、s3.以竖向移动梁为轨道,驱动水平向移动梁往左右移动至相对应点位与初始孔位的水平向差值,到达相应点位,钻孔设备钻孔形成第二个孔位;

13、s4.依次重复步骤s2和s3,依次钻孔,形成所需钻孔轮廓

14、优选地,所述支撑框架为圆形框架,所述移动机构包括与圆形框架移动且转动连接的转盘a和驱动转盘a移动且转动的移转机构a;所述钻孔设备滑动连接在转盘a上。

15、优选地,所述移转机构a包括至少两个连接在圆形框架上的移转伸缩驱动件a,且移转伸缩驱动件a的工作端设有可转动的齿轮和驱动齿轮转动的驱动件;所述转盘a上设有与齿轮啮合连接的齿圈,且至少两个移转伸缩驱动件a的工作端设有对转盘a限位的限位挡板a防止转盘a与齿轮的轴向相对位移。

16、优选地,所述转盘a上设有移动梁a,钻孔设备通过基座b滑动连接在移动梁a上;所述基座b上设有至少两个钻孔设备,且其中一个钻孔设备位于转盘a的圆心上;相邻钻孔设备的钻杆之间通过连接套连接,连接套上设有破岩结构,且钻杆上设有推动连接套用于破岩的环形凸起。

17、优选地,所述圆形框架上还设有支撑基座的支撑伸缩驱动件,支撑伸缩驱动件的工作端设有与基座b配合的支撑器。

18、优选地,所述支撑框架通过至少两个可伸缩的主臂与台车连接。

19、上述架式钻孔装置的施工方法,包括如下步骤:

20、s1.调整主臂使钻孔设备至相应位置,推进移转伸缩驱动件a支撑转盘a和/或推进支撑伸缩驱动件支撑基座b,稳固后相邻钻孔设备的钻头平齐前进钻孔;

21、s2.环形凸起推动连接套前进破碎相邻钻头之间岩壁至钻设对应深度,形成“o-o”型排孔;

22、s3.排孔钻设完毕后,除了位于转盘a圆心处的钻孔设备的钻头保留在孔内,其他钻头共同回退,钻头带动连接套回退;

23、s4.回缩支撑伸缩驱动件,移转伸缩驱动件a驱动转盘a自转至相邻钻头到下个排孔对应位置,然后伸出支撑伸缩驱动件稳固基座b,然后钻孔设备的钻头平齐前进钻孔,形成“o-o-o”型排孔;

24、s5.重复步骤s3;

25、s6.回缩位于底部的移转伸缩驱动件a,通过移转伸缩驱动件a推动转盘a,支撑伸缩驱动件推动基座b相对移动梁a上滑动至相邻钻孔设备的钻头位于转盘a圆心处,然后伸出位于底部的移转伸缩驱动件a稳固转框;

26、s7.重复s4-s6,直至排孔完成。

27、优选地,所述支撑框架通过至少两个摇臂与台车连接;所述支撑框架为弧形框架,所述移动机构包括与弧形框架移动且转动连接的转盘b和驱动转盘b移动且转动的移转机构b;所述钻孔设备滑动连接在转盘b上;移转机构b包括至少两个连接在弧形框架上的移转伸缩驱动件b,且移转伸缩驱动件b的工作端设有可转动的齿轮和驱动齿轮转动的驱动件;所述转盘b上设有与齿轮啮合连接的齿圈;移转伸缩驱动件b的工作端设有对转盘b限位的限位挡板b防止转盘b与齿轮的轴向相对位移;所述限位挡板b的内侧设有滑动块,转盘b上设有与滑动块配合的环形滑槽。

28、本发明的有益效果:

29、1.通过三维移动转换为二维移动,形成以装置面对开挖面,无需调节多个关节臂才能到指定位置,实现快速定位钻孔点位;

30、2.通过全方位坐标移动,控制钻臂的x,y坐标值,输入控制系统内,实现智能化高效定孔,钻设成所需孔位面;

31、3.通过多钻孔设备交替作业交换同心圆旋转,满足无需换孔即可高效钻设排孔,提高效率,实现旋转角度任意,钻设任意排孔轮廓;

32、4.多钻孔设备交替作业,无需同步工作,操作简单,可通过系统输入对应成孔轮廓坐标,实现智能化成孔,形成所需轮廓;

33、5.钻杆通过旋转改变使用功能,既为钻杆又为导向杆,除去导向杆的占用空间,实现多次前进或回退洗孔,减少后期洗孔次数;

34、6.支撑框架形式多样,根据不同断面制定,朝向多方位,根据开挖面朝向制定,满足不同工程需求;

35、7.搭载不同破岩装置,实现破岩高效,破岩手段多样。



技术特征:

1.一种架式钻孔装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的架式钻孔装置,其特征在于;移转机构b包括至少两个连接在弧形框架(33)上的移转伸缩驱动件b(310),且移转伸缩驱动件b(310)的工作端设有可转动的齿轮(3101)和驱动齿轮(3101)转动的驱动件;所述转盘b(62)上设有与齿轮(3101)啮合连接的齿圈;移转伸缩驱动件b(310)的工作端设有对转盘b(62)限位的限位挡板b(3102)防止转盘b(62)与齿轮(3101)的轴向相对位移;所述限位挡板b(3102)的内侧设有滑动块,转盘b(62)上设有与滑动块配合的环形滑槽。

3.根据权利要求2所述的架式钻孔装置,其特征在于;所述转盘b(62)上设有移动梁b(621)。

4.根据权利要求3所述的架式钻孔装置,其特征在于;所述钻孔设备为连续穿孔机(8),连续穿孔机(8)包括推进梁、若干个钻头(801)和破壁器(802);连续穿孔机(8)滑动连接在移动梁b(621)上。

5.根据权利要求4所述的架式钻孔装置,其特征在于;所述连续穿孔机(8)的移动通过设置在移动梁b(621)上的直线模组带动。

6.根据权利要求4所述的架式钻孔装置,其特征在于;所述移动梁b(621)上设置驱动连续穿孔机(8)移动的驱动件;驱动件包括与移动梁b(621)配合且与连续穿孔机(8)连接的移动架、转动连接在移动架上且与移动梁b(621)滚动配合的滚轮和设置在移动架上驱动滚轮转动的驱动电机。

7.根据权利要求2~6任一项所述的架式钻孔装置,其特征在于;设有两个摇臂(7),设有两个移转伸缩驱动件b(310),且两个移转伸缩驱动件b(310)分别水平设置在转盘b(62)两侧且沿转盘b(62)的径向延伸。


技术总结
本发明提出了一种架式钻孔装置及施工方法,包括支撑框架,可移动且可偏转的设置在钻孔台车上给钻设提供支撑;钻孔设备,可移动设置在支撑框架上,且钻孔设备可在支撑框架限定的面内全方位移动;移动机构,驱动钻孔设备在支撑框架上移动,实现在岩体上任意方向的连孔钻设。本发明以装置面对开挖面,无需调节多臂,实现快速定位钻孔点位;通过全方位坐标移动、同心圆旋转等,实现不同形式钻头高效定位,提高效率,钻设任意成孔轮廓;交替作业,无需同步工作,操作简单,可实现智能化成孔,形成所需轮廓。

技术研发人员:朱毅,白中坤,毕程程,陈一飞,王亚威,李洋,任韶鹏,郭宗豪,郭江龙,赵闪
受保护的技术使用者:中铁工程装备集团有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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