專利名稱：用于對巖石進(jìn)行作業(yè)的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于挖掘隧道、地道等的方法及鉆機(jī)。
背景技術(shù)：
在開挖隧道和采礦期間，挖掘隧道、地道或井道等的特定過程是耗時(shí)、耗能以及高成本的過程。要完成所有這些空間，除了挖掘之外，必須還要增加緊固頂部、基底部、壁以及可能的表面處理的操作。在挖掘隧道和地道期間，在前已知的是使用具有切割輪的鉆機(jī)，其在作業(yè)期間在可擺動(dòng)及可樞轉(zhuǎn)臂以及設(shè)置在承載車輛上的驅(qū)動(dòng)裝置的幫助下被驅(qū)動(dòng)掠過待被作業(yè)巖石表面。然后，具有桿狀作業(yè)工具的可旋轉(zhuǎn)切割輪被設(shè)置以執(zhí)行巖石作業(yè)。作為背景技術(shù)中的代表，要提到US 4 721 340。
背景技術(shù)：
中的其他代表則是US 4629 010 和 WO 93/07359 和 GB 801 615。
技術(shù)背景中的所有這些代表都存在上文提到的缺點(diǎn)，S卩，耗時(shí)、耗能和成本高的操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種上文指出的方法以及鉆機(jī)，其中，背景技術(shù)中的缺點(diǎn)得到解決或至少得到減少。這是通過各項(xiàng)獨(dú)立權(quán)利要求的特征來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明涉及通過繞主旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的切割頭對巖石進(jìn)行作業(yè)，其中巖石切割元件大體徑向向外定向，其中，意在使巖石切割元件定位成在切割頭包絡(luò)表面周圍分布。另外，意在使得通過使該包絡(luò)表面區(qū)域與巖石接合而抵靠著待被作業(yè)的巖石表面施加切割頭。當(dāng)涉及用于挖掘隧道、地道等的本發(fā)明方法時(shí)，用于通過挖掘鉆機(jī)挖掘隧道、地道等的方法，所述鉆機(jī)具有可動(dòng)基座單元，可動(dòng)基座單元通過支承單元支承承載單元，承載單元又承載切割頭，切割頭具有向外指向的切割元件，所述方法包括-圍繞主旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)切割頭并且將切割頭施加壓靠在待被作業(yè)的巖石表面，-將切割疏松材料從巖石表面運(yùn)走，-使承載單元相對于支承單元擺動(dòng)到第一選定相互位置，-使支承單元相對于基座單元圍繞作為基座單元的縱向軸線的軸線旋轉(zhuǎn)進(jìn)入第二選定相互位置，由此可控制切割頭的操作角，并且-在大致平行于縱向軸線的方向上執(zhí)行隧道側(cè)部切割，使旋轉(zhuǎn)切割頭以作為傾斜角的操作角前進(jìn)。其中，“為基座單元的縱向軸線的軸線”是指大致沿著基座單元的縱向方向延伸的軸線。該軸線可為基座單元或基座單元的一部分的對稱軸線或者平行于基座單元或基座單元的一部分的對稱軸線和/或是平行于鉆機(jī)的基本運(yùn)動(dòng)方向的軸線。值得指出的是，根據(jù)即隧道(等)的寬度，使承載單元相對于支承單元擺動(dòng)進(jìn)入第一選定相互位置可以意味著承載單元在操作期間居中地保持或向外擺動(dòng)。其中，“選定相互位置”是指在兩個(gè)可動(dòng)單元之間的相對運(yùn)動(dòng)引起的所需位置。
根據(jù)本說明書，根據(jù)本發(fā)明方法及鉆機(jī)執(zhí)行的單一行程(在整個(gè)隧道/地道面的一部分上)被稱作“切割(cut)”?！案髑懈?cuts)”是指多個(gè)切割?！爸醒肭懈睢笔侵冈谒淼?地道的中央執(zhí)行的切割，該隧道/地道的中央是指從隧道/地道的豎直對稱平面觀察大致是中央的。不是“中央切割”的各切割被稱作“側(cè)部切割”。通常，“側(cè)部切割”是指大部分向側(cè)部執(zhí)行的切割，但不排除的是，利用不同傾斜切割頭的多于一個(gè)的“側(cè)部切割”在所述豎直對稱平面的一側(cè)或每側(cè)執(zhí)行。其中，“切割頭的操作角”在此是指在切割頭的垂直于切割頭的主旋轉(zhuǎn)軸線的主平面與正常定位的平直向前指向的切割頭的挖掘鉆機(jī)的豎直縱向?qū)ΨQ平面(或者更一般而言，相對于豎直線)之間的角度。切割頭的主平面通過支承單元的旋轉(zhuǎn)將被“傾斜”以獲得傾斜角，由此切割可被裁切以便形成隧道頂部的所需形狀。值得指出的是，通過使支承單元相對于基座單元圍繞作為基座單元的縱向軸線的所述軸線旋轉(zhuǎn)進(jìn)入來設(shè)定“切割頭的操作
用 、“水平地”和“豎直地”在此是指相對于鉆機(jī)而觀察的。它們明顯地偏離真實(shí)的水平和豎直方向、線、平面等。通過本發(fā)明，可以非常簡單和快速的方式有利地實(shí)現(xiàn)以形成具有拱彎成所需形狀的隧道(等)的頂部，由此頂部的穩(wěn)定性增加，并且相比具有平面頂部或臺(tái)階形頂部的隧道，頂部的穩(wěn)定性可以更充足地安裝。由于該特征使用以傾斜角前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)切割頭執(zhí)行各隧道側(cè)部切割被理解為使用稍微傾斜的切割頭進(jìn)而在進(jìn)行三個(gè)切割時(shí)例如在兩側(cè)具有大約30度的操作傾斜角而進(jìn)行各側(cè)部切割。通常，各側(cè)部切割在鉆機(jī)的向上提升的狀態(tài)下執(zhí)行以形成隧道/地道比切割頭的直徑高的頂部高度。由此，首先，必須進(jìn)行少量切割以獲得可接受的頂部輪廓。其次，隧道頂部將獲得“拱形”構(gòu)形，這是由于當(dāng)從隧道/地道的截面觀察時(shí)頂部構(gòu)形將包括具有連續(xù)地變化角度的鄰近巖石面部分。一個(gè)示例通過多個(gè)切割(例如是三個(gè))形成的頂部會(huì)具有對應(yīng)于切割頭的外周部分的面部分，其中切割頭旋轉(zhuǎn)形成所述鄰近巖石面部必要的角度，該角度是利用豎直定位的切割頭的中央切割和各側(cè)部切割之間的角度，所述側(cè)面沿隧道的長度方向延伸并且彼此形成各傾斜角(例如30度)。當(dāng)然，可以通過多于三個(gè)的切割，例如五個(gè)，其中一個(gè)中央切割和在每側(cè)兩個(gè)彼此具有不同的傾斜角的連續(xù)側(cè)向切割來形成頂部。對于更窄的切割頭，這可以是特別相關(guān)的。頂部還可以通過偶數(shù)個(gè)切割形成，其中，所有切割使用以不同的角度傾斜的切割頭來進(jìn)行，以形成與相互對應(yīng)地傾斜的截面部分鄰近的面部分。在該情形下，所有的頂部切割是“側(cè)部切割”。同樣，根據(jù)本發(fā)明切割出的隧道必須通過安裝巖石錨桿來緊固，但相比背景技術(shù)的平面頂部，載荷將會(huì)有利地減小并且安裝將會(huì)更容易。根據(jù)其他傳統(tǒng)方法切割出的拱形頂部將會(huì)更耗時(shí)并且其形成因此會(huì)更不經(jīng)濟(jì)。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法引起非常快速的隧道開挖，以便獲得具有拱形頂部或至少拱形輪廓的頂部，通常這是由于必須采取更少的挖掘步驟以便實(shí)現(xiàn)類似的效果(或者更好的效果)。優(yōu)選地，巖石切割元件形成為至少在外周是盤形的切割滾輪，切割滾輪能夠在切割頭壓靠在巖石上且旋轉(zhuǎn)期間抵靠著巖石側(cè)滾動(dòng)，并且?guī)r石切割元件在滾動(dòng)期間切割出側(cè)向設(shè)置的槽，槽以彼此相距一定距離的方式置于巖石表面中。優(yōu)選地，在切割期間，切割頭通過抵靠著待被作業(yè)的巖石沿挖掘方向線性地移位而壓靠在巖石上。在切割完成之后，為了進(jìn)行新的挖掘階段，從巖石拔出切割頭、將切割頭移位到具有待被作業(yè)的新巖石的位置、并且重復(fù)地使切割頭線性地抵靠著巖石。有利地，旋轉(zhuǎn)切割頭沿相對于主旋轉(zhuǎn)軸線形成大約70°到90°之間的角度的方向壓靠在待被作業(yè)的巖石表面上。 有利地，支承單元相對于基座單元的旋轉(zhuǎn)從中性位置在0°到90°之間，在該位置主旋轉(zhuǎn)軸線(R)大致是水平的，用于最好地適應(yīng)所需的操作。有利地，隧道或地道的拱狀頂部通過施加和挖掘切割頭來成形，對于多個(gè)切割中的每一個(gè)而言，所述支承單元相對于所述基座單元旋轉(zhuǎn)成不同角度。優(yōu)選地，在不旋轉(zhuǎn)支承單元的情況下進(jìn)行一個(gè)最上方的中央切割，并且，在所述支承單元相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)以獲得所述切割頭的傾斜角的情況下，在所述拱狀頂部的兩上側(cè)處進(jìn)行兩個(gè)切割。為了獲得優(yōu)選的隧道或地道的高度，隧道或地道通過在挖掘階段挖掘基底部成形，所述支承單元相對于所述基座單元未旋轉(zhuǎn)，并且承載單元相對于所述支承單元擺動(dòng)進(jìn)入不同的相互位置，并且其中，所述拱狀頂部通過在提升挖掘階段由處于提升狀態(tài)的鉆機(jī)來形成。通常，隧道、地道等的成形頂部的表面成形為所述切割頭的包絡(luò)表面的一部分。根據(jù)本發(fā)明，用于挖掘隧道、地道等的鉆機(jī)，包括基座單元，所述鉆機(jī)包括-穩(wěn)定單元，所述穩(wěn)定單元用于與基底部、第一側(cè)壁、第二側(cè)壁和/或頂部中的至少一個(gè)穩(wěn)定接合，-擠壓單元，所述擠壓單元用于將旋轉(zhuǎn)切割頭壓靠在待被作業(yè)的巖石上，-驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述切割頭，其中，所述鉆機(jī)具有用于將在切割期間正被疏松的材料運(yùn)走的裝置，-可動(dòng)基座單元，所述可動(dòng)基座單元通過支承單元支承承載單元，所述承載單元又承載所述切割頭。所述鉆機(jī)包括-擺動(dòng)裝置，所述擺動(dòng)裝置使所述承載單元相對于支承單元擺動(dòng)進(jìn)入選定相互位置，-旋轉(zhuǎn)裝置,所述旋轉(zhuǎn)裝置使所述支承單元相對于基座單元圍繞是所述基座單元的縱向軸線的軸線旋轉(zhuǎn)進(jìn)入選定相互位置，由此能夠控制所述切割頭的操作角，以及-定位裝置，所述定位裝置用于以傾斜角度在旋轉(zhuǎn)切割頭前進(jìn)期間對其進(jìn)行定位，以便在大致平行于所述前進(jìn)的切割頭的所述縱向軸線的方向上對隧道執(zhí)行側(cè)向切割，其中切割頭前進(jìn)所述傾斜角。優(yōu)選地，具有切割頭的承載單元能夠擺動(dòng)通過側(cè)擺動(dòng)裝置，使得當(dāng)切割頭壓靠在待被作業(yè)的巖石上時(shí)，主旋轉(zhuǎn)軸線與擠壓方向之間形成大約70°到90°的角度。優(yōu)選地，支承單元在相對邊緣處具有相對的圓弧形導(dǎo)引槽，用于可移位地容納承載單元的導(dǎo)引元件。
優(yōu)選地，沿豎向作用于基底部或頂部的穩(wěn)定單元設(shè)置成用于將所述基座單元從用于在較低的高度上操作的第一作業(yè)位置提升到用于在較高的高度上操作的第二操作位置。優(yōu)選地，所述裝置使在操作中的旋轉(zhuǎn)的切割頭沿相對于所述主旋轉(zhuǎn)軸線形成大約70°到90°之間的角度的方向壓靠在待被作業(yè)的巖石表面上。通過使用巖石切割元件，所述巖石切割元件形成為至少在外周是盤形的切割滾輪，所述切割滾輪能夠在所述切割頭壓靠在巖石上且旋轉(zhuǎn)期間抵靠著巖石側(cè)滾動(dòng)，由此所述巖石切割元件在滾動(dòng)期間切割出側(cè)向設(shè)置的槽，所述槽以彼此相距一定距離的方式置于巖石表面中，必須通過特定 巖石切割元件直接作業(yè)而分解的巖石量被最小化，這是通過以下事實(shí)實(shí)現(xiàn)的只有巖石側(cè)中的這樣的槽必須通過與巖石的滾動(dòng)接觸而被切割，其中所述槽彼此相距一定距離，這是取決于切割頭的特征的有利且高效的方式。存在于槽之間的材料將主要依靠自身裂開，這是因?yàn)樵诓鄣那懈钇陂g在材料中出現(xiàn)自我引發(fā)裂紋現(xiàn)象的原因?？赡艿?，僅部分疏松的材料可以在例如旋轉(zhuǎn)切割頭的下一次應(yīng)用期間隨即被簡單地從被作業(yè)的巖石側(cè)松出。由此，實(shí)現(xiàn)了 為良好分解巖石材料而消耗的能量可以被最小化，以使得時(shí)間、能量和成本可以減少。另外，與之前的根據(jù)背景技術(shù)的對應(yīng)方法相比，對單位數(shù)量的被切割巖石而言，作業(yè)于巖石的特定元件可以使用得明顯地更長久，這是因?yàn)檫@些元件的磨損減少。槽寬、槽深以及槽之間的距離根據(jù)應(yīng)用和根據(jù)巖石特性、特別地根據(jù)形成裂紋的傾向性進(jìn)行選擇。這些參數(shù)可以在現(xiàn)場測試、實(shí)際分析期間和/或通過實(shí)驗(yàn)室測試和計(jì)算來確定。當(dāng)然，在定尺寸期間，巖石切割元件的抵抗性和所選擇的用于這些巖石切割元件的材料也是最重要的，這是因?yàn)閹r石切割元件的厚度直接確定所形成的槽的寬度。另外，切割滾輪中的材料是在前使用的用于相似應(yīng)用的本身已知的高抵抗性材料。切割滾輪也可以裝備有繞周邊分布的硬金屬嵌體。只有要形成槽的區(qū)域中的巖石材料將必須被分解，這個(gè)事實(shí)是通過將巖石切割元件形成為至少部分盤形的切割滾輪而實(shí)現(xiàn)的，其中使至少部分盤形的切割滾輪在切割頭壓靠在巖石上且旋轉(zhuǎn)期間抵靠著巖石側(cè)滾動(dòng)，并通過在滾動(dòng)期間使至少部分盤形的切割滾輪切割出側(cè)向布置的槽而實(shí)現(xiàn)的，所述槽彼此相距一定的距離。由此，其意在切割滾輪呈大體盤形，或在局部外周大體呈盤形，其中，切割輪應(yīng)是平坦的、大體圓形的、且至少在外周具有基本相同的厚度。由此實(shí)現(xiàn)了 形成這樣的槽，所述槽大體在巖石側(cè)中的槽的深度上具有相同的寬度，由此，因而不必分解槽之間的材料，這帶來了上文提到的在涉及能量及能量消耗方面以及在涉及巖石切割作業(yè)元件磨損方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，即使根據(jù)上面描述的盤形或局部呈盤形的元件是優(yōu)選的，本發(fā)明還包括具有不同地成形的作業(yè)元件，例如非旋轉(zhuǎn)的、雙頭形、桿形、按鈕形等的元件。當(dāng)切割頭線性地壓靠在待被作業(yè)的巖石上時(shí)，并在需要時(shí)，在某一作業(yè)階段完成之后，在隨后的作業(yè)階段中，從巖石中拔出切割頭、并將其移動(dòng)到具有待切割巖石的新地點(diǎn)、然后重復(fù)上述方法。通常，對于豎直井道和某些隧道挖掘等，旋轉(zhuǎn)切割頭沿大體與主旋轉(zhuǎn)軸線成直角的方向壓靠在待被作業(yè)的巖石表面上。然而，對于某些類型的隧道挖掘，在切割頭軸線處側(cè)向擺出的位置、沿與主旋轉(zhuǎn)軸線成70°到90°之間角度的方向抵靠著待被作業(yè)的巖石表面，這是非常有利的。以下應(yīng)當(dāng)是相關(guān)的，例如，在地道或隧道挖掘過程中，鉆機(jī)正被使用以使得切割頭沿與地道或隧道方向?qū)?yīng)的方向擠壓，同時(shí)切割頭向外偏轉(zhuǎn)。在此，在使用切割滾輪時(shí)，由于幾何構(gòu)形，即便在最外擺出的位置，切割滾輪的路徑與由組中的在前滾輪形成的槽偏離如此之小，通常為12° -15°并最高達(dá)20°，以至于上文所討論的并期望的效果將必定產(chǎn)生。就這一點(diǎn)而論，不排除大約20°的值。在某些情形下，在切割槽之間的部分粘連的材料通過機(jī)械致動(dòng)疏松，例如利用定位在切割巷道的區(qū)域中、切割頭處或上的刮具和鏟具進(jìn)行疏松。于是，一起被疏松的材料以本身已知的方式一例如通過升降機(jī)、松動(dòng)帶或任何其他的合適方式一被運(yùn)送走。特別地，優(yōu)選的是，被施加用于將切割頭壓靠在巖石上的力作為用于使切割頭旋轉(zhuǎn)所施加的轉(zhuǎn)矩或用于使切割頭旋轉(zhuǎn)所施加的效能的函數(shù)被控制。由此，確保了挖掘效率保持在高級(jí)別上。對于該目的，特別優(yōu)選的是用于使切割頭旋轉(zhuǎn)所施加的轉(zhuǎn)矩或用于使切割頭旋轉(zhuǎn)所施加的效能沿最大化的方向控制。由此，應(yīng)當(dāng)考慮磨損、工作壽命、功率消耗等。當(dāng)使用切割滾輪時(shí)，用于切割滾輪的至少一部分的滾輪旋轉(zhuǎn)軸合適地平行于主旋轉(zhuǎn)軸線，但特別地，對于更加定位在切割頭的側(cè)部處的切割滾輪，滾輪旋轉(zhuǎn)軸可以與主旋轉(zhuǎn) 軸線形成角度。特別地，切割頭上的切割滾輪優(yōu)選地形成偏離圓柱體的輪廓，使得基本上，切割頭可以呈滾圓輪廓，例如是球體的一部分。切割頭外側(cè)處的切割滾輪側(cè)轉(zhuǎn)的角度略大，使得它們的有效切割表面到達(dá)緊固耳的軸向外側(cè)、切割頭側(cè)部等，以便有利于接觸側(cè)向未被作業(yè)的巖石，并避免切割頭被卡住。例如，滾輪軸和主旋轉(zhuǎn)軸線之間的角度可以達(dá)到大于45°。然而，通常該角度不低于該值。在這些區(qū)域中，滾輪可以以行或組的形式設(shè)置，其中距離比上文提到的距離小，例如是大約20mm。應(yīng)當(dāng)理解的是，切割頭通常成形為具有平側(cè)部或至少在側(cè)部無任何切割滾輪的主體，這是因?yàn)樽畲笞鳂I(yè)效能是通過大體線性設(shè)置的切割滾輪使它們的軸平行于主旋轉(zhuǎn)軸線而實(shí)現(xiàn)的。然而，滾圓切割頭可以適合于挖掘隧道或地道，其中，根據(jù)本發(fā)明，切割頭的形狀可以使得通過挖掘得到均勻圓形腔截面。優(yōu)選地，巖石切割元件包括形式為具有大體圓形周邊的盤的滾輪、徑向突出的滾輪、以及具有大體圓形周邊的外周盤狀部分。根據(jù)本發(fā)明的擁有挖掘隧道、地道或井道等的鉆機(jī)包括基座單元，該基座單元具有與基底部、第一側(cè)壁、第二側(cè)壁、頂部進(jìn)行穩(wěn)定接合的穩(wěn)定單元；用于使至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)切割頭壓靠在待被作業(yè)的巖石上的擠壓單元；以及用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述切割頭的驅(qū)動(dòng)裝置。其中，鉆機(jī)提供用于將通過切割正被疏松的材料運(yùn)送走的裝置。所述鉆機(jī)還包括用于承載、旋轉(zhuǎn)和移位所述切割頭的承載單元。最優(yōu)選的鉆機(jī)包括裝備有以如上所述切割滾輪的形式的切割元件的切割頭，由此，所述擠壓單元設(shè)置成在切割頭的旋轉(zhuǎn)過程中沿所述切割頭壓靠所述巖石的擠壓方向擠壓，使得設(shè)置在所述切割頭上的巖石切割元件在形成側(cè)向定位的、在巖石側(cè)中彼此相距一定距離的槽期間抵靠著巖石側(cè)滾動(dòng)。優(yōu)選地，基座單元是帶有車輪、履帶或允許鉆機(jī)移動(dòng)的步進(jìn)系統(tǒng)的移動(dòng)式車輛。然而，不排除可以通過外部前進(jìn)裝置移動(dòng)鉆機(jī)。擠壓單元通常沿基座單元的主運(yùn)動(dòng)方向操作。沿豎向分別作用于基底部和頂部的穩(wěn)定單元被合適地設(shè)置成用于將基座單元從用于在較低水平高度處作業(yè)的第一作業(yè)位置提升到用于在較高水平高度處作業(yè)的第二作業(yè)位置。優(yōu)選地，基座單元除了設(shè)置有擠壓單元外，還設(shè)置有可伸展/可縮短的后伸縮單元，并且沿?cái)D壓方向觀察時(shí)，該伸縮單元設(shè)置在該擠壓單元后面；所述伸縮單元允許額外伸長/縮短的基座單兀的總長度?；旧?，根據(jù)本發(fā)明的方法和鉆機(jī)是形成意在用于車輛行駛的隧道和地道，即這樣的隧道或地道其至少大體上是水平的或者至少相對于水平方向具有適于車輛行駛的方向。因此，形成的隧道或地道的方向使水平分量大于豎直分量。正常地，所形成的隧道或地道在豎直方向分量與隧道/地道的長度之間的斜率顯著地低于1:5(20%)。因此，所獲得的隧道或地道在巖石中承受使其有利地具有拱形頂部的力。為了可以根據(jù)本發(fā)明挖掘隧道、地道或井道等，為此目的所使用的鉆機(jī)需要具有足夠穩(wěn)定性和精確性以使切割頭在操作期間不來回?fù)u晃。這一點(diǎn)一方面通過具有足夠剛性的特定鉆機(jī)本身來實(shí)現(xiàn)，另一方面通過以下情況來實(shí)現(xiàn)，即鉆機(jī)具有如上所述的操作穩(wěn)定單元，使得鉆機(jī)可以以穩(wěn)定方式相對于待被作業(yè)的巖石被固定。由此，一方面實(shí)現(xiàn)了可以在 掘進(jìn)期間施加給切割頭足夠大的壓力，另一方面實(shí)現(xiàn)了可以以足夠的精確性執(zhí)行切割，這是因?yàn)楸苊饬算@機(jī)在掘進(jìn)期間以非期望的方式移動(dòng)。本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)是另外的權(quán)利要求的客體，并且將從對本實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述中變得清楚。


現(xiàn)在將通過實(shí)施方式并參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中圖la-f示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的處于不同位置和不同視圖的鉆機(jī)，圖2示出了切割頭的立體圖，圖2a_e示意性地示出了可替代的切割滾輪的示意圖，圖2f示意性地示出了切割頭的包絡(luò)表面的展開視圖，圖3a和b示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的處于鉆機(jī)提升并且支承單元旋轉(zhuǎn)大約30°位置的鉆機(jī)的不同視圖，圖4a示意性地示出了由本發(fā)明的鉆機(jī)形成的隧道或地道的截面圖，圖5示出了與圖3a和b中的鉆機(jī)類似的局部截面，圖6a示出了在傾斜角中旋轉(zhuǎn)的切割頭的示意性正視圖，以及圖6b示出了處于外擺動(dòng)位置的切割頭的示意性俯視圖。
具體實(shí)施例方式相同和相似的元件已部分地標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記。根據(jù)本發(fā)明的作業(yè)鉆機(jī)意在用于挖掘如上所述的大致水平的隧道和地道。圖la-f中的鉆機(jī)具有基座單元2，基座單元2帶有用于向前移動(dòng)的履帶63以及驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(未示出)、傳動(dòng)系統(tǒng)、用于作業(yè)裝備的驅(qū)動(dòng)裝置及控制裝置?；鶈卧谇皞?cè)具有用于切割頭4的承載單元3。切割頭4支承在支承單元3的自由端并且具體主體，該主體在承載單元3的端部區(qū)域中延伸且可繞主旋轉(zhuǎn)軸線R旋轉(zhuǎn)。帶有傳動(dòng)系統(tǒng)以與切割頭4的驅(qū)動(dòng)軸協(xié)作的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(未示出)定位在切割頭4的內(nèi)側(cè)。
在切割頭4上徑向地和外周地、在外周和寬度上設(shè)置有、分布有多個(gè)具有圓形、盤形外周的切割滾輪7或巖石切割元件，這將在以下進(jìn)行詳細(xì)描述。在切割頭4旋轉(zhuǎn)并且同時(shí)切割頭4壓靠待被作業(yè)的巖石側(cè)時(shí)，由此在巖石中切割出彼此以一定距離側(cè)向設(shè)置的槽。因此，巖石切割元件彼此以一定的軸向距離設(shè)置，該距離根據(jù)巖石的特性——例如巖石硬度、巖石形成裂紋的能力等一來確定。為了在掘進(jìn)操作期間穩(wěn)定基座單元2，設(shè)置有帶有穩(wěn)定單元S的裝置，穩(wěn)定單元S作用于隧道或地道的頂部和基底部。還可以設(shè)置作用于側(cè)壁上的穩(wěn)定單元。示出的單元是連接到基座單元的千斤頂式支承單元。滾輪7至少徑向最外地盤形構(gòu)造，以便如上所述的以相互間的一定距離切割出槽。切割滾輪7被定位成使得當(dāng)沿與主旋轉(zhuǎn)軸線R成直角、對著切割頭的側(cè)部的方向、觀察時(shí)切割頭4獲得滾圓形式，其中切割頭的中央?yún)^(qū)域中的切割滾輪7由滾輪軸承載，使得它們的滾輪旋轉(zhuǎn)軸線平行于主旋轉(zhuǎn)軸線R，而側(cè)向定位的切割滾輪由軸支承成使得這些切割滾輪的滾輪旋轉(zhuǎn)軸線與主旋轉(zhuǎn)軸線R形成角度。滾輪7由緊固耳承載，緊固耳具有用于所述滾輪軸的凹口。可替代地，每個(gè)切割滾輪7可以包括多個(gè)巖石切割元件，這些巖石切割元件側(cè)向地且彼此相距一定距離地設(shè)置，并形成盤形部分。作為擠壓單元(未示出)一部分的擠壓缸意在將切割頭4壓靠在待利用切割頭4作業(yè)的巖石側(cè)上。鉆機(jī)大致水平地作業(yè)以便挖掘隧道、地道等。鉆機(jī)設(shè)置有用于切割頭的前挖掘裝置，前挖掘裝置設(shè)置成在平行于基座單元2的縱向軸線的長度方向上通過一個(gè)或多個(gè)足夠大功率的定尺寸的液壓缸或者其他方式——例如通過使力增加的連桿系統(tǒng)——來作用?；鶈卧?具有前支承單元60，前支承單元60具有前部，前部帶有局部圓形柱狀部分，以便使切割頭4通過承載單元3能夠進(jìn)行角位移和側(cè)向位移。承載單元3通過處在支承單元60的上部和下部上的局部圓形導(dǎo)引槽68的結(jié)合由支承單元60支承，所述導(dǎo)引槽68朝向彼此指向。承載單元3具有用虛箭頭69表示的導(dǎo)引元件(未示出)?？梢园ɡ鐫L輪或銷或塊體的這些導(dǎo)引元件69接合在所述導(dǎo)引槽68中并在其中滑動(dòng)或滾動(dòng)，以在致動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備67時(shí)沿著局部圓形路徑導(dǎo)引承載單元3。在圖中是液壓缸形式的轉(zhuǎn)向設(shè)備67在其一端處緊固到支承單元60的邊緣，并且在其另一端處的接合耳處緊固到承載單元3?；鶈卧?具有前基座部分62，在該前基座部分62中，一體形成有擠壓單元，該擠壓單元用于使支承單元及被支承的切割頭4沿基座單元2的長度方向移位?；鶈卧?還具有后基座部分64，后基座部分64在后穩(wěn)定裝置66中可鎖定并可移位，而后穩(wěn)定裝置66又具有用于與隧道或地道等中的頂部和基底部接合的穩(wěn)定單元S8和S9。此外，同樣地，前穩(wěn)定裝置65具有與隧道或地道等中的頂部或基底部接合的穩(wěn)定單元S6和S7。這些圖中的鉆機(jī)是移動(dòng)式的并具有前進(jìn)裝置，該前進(jìn)裝置可以通過未致動(dòng)的穩(wěn)定單元S6-S9而沿長度方向移動(dòng)鉆機(jī)。圖Ic示出了鉆機(jī)的俯視圖，其中清楚地示出了帶有被支承的切割頭4的承載單元3從中性位置偏轉(zhuǎn)到側(cè)位置。以該方式使前驅(qū)動(dòng)設(shè)備致動(dòng)意味著處于外擺動(dòng)位置的切割頭4將會(huì)相對于主旋轉(zhuǎn)軸線稍微傾斜地向前移動(dòng)，其中，同一組中的切割滾輪將會(huì)沿與已經(jīng)在巖石材料中制出槽狀凹部的滾輪所采用的路徑略微偏離的滾輪路徑移行。然而，該偏離將會(huì)是小的，這是由于幾何構(gòu)形的原因，并由于所建議的是，在這種掘進(jìn)期間切割頭的較小的向外擺動(dòng)通常接近于與機(jī)器的長度方向L以及與隧道或地道的主延伸方向的15°偏離，但是也可以向外擺動(dòng)達(dá)大約20°。這對應(yīng)于使切割頭4與切割頭4的主旋轉(zhuǎn)軸線R成90°直至達(dá)大約70°之間的角度。在圖Id中示出了處于第二位置的圖la-c中的鉆機(jī)，其中包括在前基座部分62中的擠壓單元已沿向前方向?qū)в斜恢С械那懈铑^4的支承單元60擠壓得如此遠(yuǎn)，以至于所述擠壓單元的內(nèi)部伸縮部分72被示出。用于擠壓單元的驅(qū)動(dòng)裝置可以使用能夠容置在基座單元2內(nèi)部的大功率液壓缸或增力連桿系統(tǒng)等。在圖Id中示出的位置中，大體上示出了擠壓單元62，其中支承單元60及被支承的切割頭4處于最大向前驅(qū)動(dòng)位置。當(dāng)然，可以理解的是在切割頭以連續(xù)方式旋轉(zhuǎn)期間、在切割頭4相繼向前的條件下，相繼地進(jìn)行作業(yè)。沿作業(yè)方向觀察時(shí)，后基座部分64已倒退穿過后穩(wěn)定裝置66，使得其端部64’延 伸超出該后穩(wěn)定裝置66。該位置允許將切割頭從挖掘地點(diǎn)徑向向后移位，例如當(dāng)在鉆機(jī)前面需要空間以便在該位置執(zhí)行不同類型的作業(yè)時(shí)，這是有利的。為了可以在隧道的整個(gè)高度上進(jìn)行作業(yè)，基座單元2可以相對于基底部以這樣的方式升起下穩(wěn)定單元S7被向外擠壓并且對應(yīng)于該措施允許上穩(wěn)定單元S6被擠壓，并且，后穩(wěn)定裝置66中的提升缸69被致動(dòng)，以便以對應(yīng)程度向上擠壓基座單元2的后基座部分64。由此，切割頭4被提升到對應(yīng)于所需頂部水平高度的高度，因此，以下面將會(huì)說明的方式繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)。在圖Ie中示出了支承單元圍繞沿基座單元2的長度方向延伸的軸線X旋轉(zhuǎn)。由此，支承單元60、承載單元3以及切割頭4可以相對于基座單元旋轉(zhuǎn)，以將切割頭旋轉(zhuǎn)為使得其被傾斜并定位在傾斜角中，由此其鎖定在旋轉(zhuǎn)位置并且開始下一步切割順序以執(zhí)行切割。在圖If中示出了處于這樣位置中的鉆機(jī)包括在前基座部分62中的擠壓單元已沿向前方向?qū)в斜恢С械那懈铑^4的支承單元60擠壓得如此遠(yuǎn)，以至于所述擠壓單元的內(nèi)部伸縮部分72被出。在軸向伸縮運(yùn)動(dòng)部分72內(nèi)部用虛線和附圖標(biāo)記71 出旋轉(zhuǎn)體并且旋轉(zhuǎn)體緊固到該部分。在旋轉(zhuǎn)裝置(未示出)的協(xié)助下，旋轉(zhuǎn)體71能夠使支承單元60圍繞軸線L旋轉(zhuǎn)。用附圖標(biāo)記73表示在可相互旋轉(zhuǎn)部分之間的隔間界面。當(dāng)?shù)竭_(dá)支承單元60的選定的旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，通過可以彼此接合的相互鎖定部分將可相互旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)彼此鎖定。在圖Ie和If中，示出了通過作用在支承單元和基座單元之間的旋轉(zhuǎn)體71相對于基座單元旋轉(zhuǎn)了大約30°的支承單元60，旋轉(zhuǎn)體在該情形下是四邊形的截面。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，旋轉(zhuǎn)體定位在基座單元的前部的內(nèi)部，并且具有可相互旋轉(zhuǎn)和可鎖定的部分，可相互旋轉(zhuǎn)和可鎖定的部分與支承單元和伸縮部分72中的相應(yīng)一個(gè)永久地接合、并且由此與基座單元永久地接合。在圖2中示出了切割頭4，切割頭4具有沿著切割頭4的周向方向和軸向方向分布的大量切割滾輪7。在該情形下，存在軸線平行于切割頭4的主旋轉(zhuǎn)軸線R的切割滾輪7，以及其旋轉(zhuǎn)軸線與主旋轉(zhuǎn)軸線R形成角度的多個(gè)切割滾輪7。此外，切割頭4具有圍繞其外周分布的、用于協(xié)助疏松部分粘連的巖石材料的四個(gè)材料刮具58。材料刮具58合適地由傳統(tǒng)材料制成，該傳統(tǒng)材料用于與刮除機(jī)器等有關(guān)的相應(yīng)用途等。在圖2a中示出了變型，其中，切割滾輪7被構(gòu)造成帶有結(jié)合的側(cè)向設(shè)置的巖石切割元件13，其中巖石切割元件13形式為具有大致圓形圓周的徑向延伸的盤狀部分。對于切割頭上的至少一部分巖石切割元件13，可以這樣設(shè)置，并且，切割滾輪上的巖石切割元件13的數(shù)量可以改變。在圖2b和2c中示出了切割滾輪7的常規(guī)變型，切割滾輪7被成形為平面圓形柱狀盤，其帶有用于滾輪軸(未示出)的中央通孔。圖2d和2e示出了切割滾輪7的又一變型，其中，切割滾輪具有外周盤形部分以及居中地具有在盤形體任一側(cè)上延伸的轂部分，該轂部分具有用于滾輪軸的孔。在圖2f中，以示意性部分表示形式、以切割頭(例如在圖2中的4)的二維形式示意性地示出了虛擬展開的包絡(luò)表面4’。由此，圖中的高度對應(yīng)于切割頭的外周周長，而圖 2f中的寬度對應(yīng)于切割頭的軸向?qū)挾?。以虛線a和b分別表示在展開的包絡(luò)表面4'上示出的切割頭4的多個(gè)(未全部示出)不同軸向級(jí)別中的兩個(gè)。由此，示出了在同一軸向級(jí)別上，兩個(gè)切割滾輪是起作用的，由此在軸向級(jí)別a上，具有兩個(gè)切割滾輪7，而在軸向級(jí)別b上，具有兩個(gè)切割滾輪V。這意味著在帶有切割頭4的鉆機(jī)的操作期間，兩個(gè)切割滾輪將器作用以便形成同一個(gè)槽，這提高了設(shè)備的作業(yè)速度。也可以具有多于兩個(gè)的作用在同一槽的切割滾輪。切割頭可以相對于圖中所示出的形狀另外成形。因此，相比于切割頭的直徑，切割頭可以被構(gòu)造成比所示出的切割頭更細(xì)或更寬。巖石切割元件可以是其他類型并且即使優(yōu)選滾輪切割頭也可以設(shè)置。當(dāng)使用滾動(dòng)切割頭時(shí)，滾動(dòng)切割頭可以設(shè)置有保持器或單獨(dú)的巖石切割元件，使得軸向地位于同一級(jí) 別的平躺元件形成組，或者滾動(dòng)切割頭可以設(shè)置有在一個(gè)各切割滾輪上的若干巖石切割元件，使得每個(gè)切割滾輪包括多個(gè)組內(nèi)的巖石切割元件，其中組意為作用在并形成同一個(gè)槽的巖石切割元件，如圖2a所示。切割頭的驅(qū)動(dòng)可以以本身已知的方式一例如通過液壓裝置使得液壓驅(qū)動(dòng)設(shè)備定位在承載單元中-來獲得。合適地，巖石切割元件的尺寸是這樣的它們的意在穿入巖石的徑向最外部分的寬度例如大約是8_25mm而它們的直徑可以大約是200-500mm。取決于巖石的硬度和所使用 的擠壓功率，通常滾輪穿透范圍是從大約3_到大約12_。滾輪被設(shè)置成使得所形成的槽以50-120mm的間隔形成，如上文所述，這取決于巖石的剛性、巖石形成裂紋的容易性。根據(jù)本發(fā)明的切割頭可以具有非常大的尺寸，其直徑高達(dá)并甚至超過4米。例如，切割頭的寬度可以是大約I米或者甚至顯著高于I米。在這種情形下，對于硬巖石，切割頭的驅(qū)動(dòng)效能需要高達(dá)例如1400kw，其中旋轉(zhuǎn)速度為從每分鐘幾轉(zhuǎn)直至大約20rpm。作為另外的非限制性示例，伸縮功率可以達(dá)到200噸。由于槽的切割而疏松的材料合適地通過本身已知的、與鉆機(jī)相關(guān)聯(lián)的裝置——合適地通過軸向穿過鉆機(jī)的開口-被運(yùn)送走
圖3a和3b以不同的視圖示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的鉆機(jī)，該鉆機(jī)處于這樣的位置支承單元60被提升并且相對于基座單元2圍繞軸線X旋轉(zhuǎn)大約30°，其中軸線X是基座單元的縱向軸線。在此，承載單元3大致居于支承單元60的中央。在圖3b中，示出的切割頭與鉆機(jī)的前部稍微傾斜。S表示穩(wěn)定單元。圖4a示意性地示出了通過由圖3a和b鉆機(jī)生成的隧道或地道的截面,70表示由三個(gè)基底部切割(a、b和c)和三個(gè)頂部切割形成的拱頂利用平直切割頭的一個(gè)中央切割Cd)(最上端)以及利用旋轉(zhuǎn)(回轉(zhuǎn))切割頭的兩個(gè)切割(e和f)(上側(cè)切割)。61是隧道側(cè)壁。如可以從該圖中看到的，各上部切割(d、e和f)僅由切割頭的可能切割高度的一小部分產(chǎn)生。圖4b示意性地示出了通過由鉆機(jī)生成的隧道或地道的截面，鉆機(jī)未裝備有創(chuàng)新性方面，使得在不使用旋轉(zhuǎn)(回轉(zhuǎn))切割頭的情況下由三個(gè)基底部(a、b和c)以及五個(gè)頂部切割(d、e、f、g、h)生成“半拱頂”。如可以從該圖中看到的，該輪廓不太光滑并且不直接適于巖石執(zhí)行。由于必須進(jìn)行更多的切割，用于生成圖4b輪廓所消耗的時(shí)間基本上超過用于生成圖4a輪廓所消耗的時(shí)間。圖5示出了鉆機(jī)的類似于圖3a和b中的一個(gè)的部分截面。可以以各種方式完成旋轉(zhuǎn)。一個(gè)示例是具有內(nèi)部管狀元件80的端部部分,端部部分能夠在基座單元?dú)んw81的內(nèi)部縱向地運(yùn)動(dòng)，基座單元?dú)んw81在其后部處設(shè)置有用于與旋轉(zhuǎn)體接合的花鍵。旋轉(zhuǎn)可以介于0° -30°之間，但至少25° -30°，并且從中性位置觀察，角度最好超過25° -30°，其中主旋轉(zhuǎn)軸線R是大致水平的。圖6a示出了切割頭4的示意圖，切割頭4旋轉(zhuǎn)成使得其在垂直于主旋轉(zhuǎn)軸R的切割頭的主平面G與豎直線V之間的操作角α是傾斜角a。如上文所指出的，在本發(fā)明的正常使用中，切割頭擺動(dòng)為被導(dǎo)引成相對于鉆機(jī)的縱向方向平直向前，切割頭的縱向方向還平行于沿著基座單元的縱向軸線X (如圖3a和5所示)的擠壓方向。在圖6a中的X’是在圖Ic中示出的定位軸線。如上所述，對于具有切割頭傾斜角的本發(fā)明的正常操作，X和V是重合的(或者至少是平行的)。豎直線V通常正常地包括在豎直平面內(nèi)，該豎直平面大致是基座單元和鉆機(jī)的豎直對稱平面。圖6a還闡明切割頭的操作角是從包括主旋轉(zhuǎn)軸線R的豎直平面中觀察的角。圖6b示出了切割頭在稍微向外擺動(dòng)位置的俯視圖。角α在此是α=0。支承單元60用虛線表示。軸線X和V在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的中央處相交。示例性機(jī)器以切割頭跟隨其自有軌跡(顯著不同于背景技術(shù)的移動(dòng)采礦機(jī))的模式操作。因此，作為對切割頭進(jìn)行側(cè)向擺動(dòng)的替代，當(dāng)切割頭作業(yè)時(shí)，切割頭必須預(yù)先平直向前或幾乎平直向前。由于這是部分表面機(jī)器，在同一時(shí)間僅有表面的一部分進(jìn)行挖掘。這意味著切割頭必須從巖石中撤出并且之后進(jìn)行側(cè)向運(yùn)動(dòng)，或在空氣中豎直，又再次向前施加和擠壓以覆蓋整個(gè)掘進(jìn)面。為了減小這種必要的重新定位的損失時(shí)間，將機(jī)器設(shè)計(jì)成具有較長的行程。最后，與背景技術(shù)中的機(jī)器相比(最好的一個(gè)月83m)，預(yù)期性能達(dá)到每個(gè)月提前240至360m。為了穩(wěn)定的原因，更大的功率和更多的切割頭需要更重的機(jī)器。
隧道形狀以及切割頭寬度和直徑將會(huì)限定為完成切割面而需要完成的這些重復(fù)切割的數(shù)量。如果需要3. 5個(gè)切割來實(shí)現(xiàn)整個(gè)寬度，這意味著實(shí)際上必須執(zhí)行4次切割。機(jī)器將在正常操作中以全深度和全寬度切割下部切口。然后，整個(gè)機(jī)器將被提升(仍然水平，未傾斜)并且將會(huì)完成三個(gè)(或五個(gè))頂部切割，每個(gè)頂部切割具有比三個(gè)基底部切割更少的切割體積。實(shí)際上，它們中的兩個(gè)是更“精加工”類型的切割以形成所需的弧度。如在圖4a和b中示出的輪廓的示例。示例性切割頭具有4. 5m的直徑和I. 8m的切割寬度。具有寬頭使包括在用于使切割頭旋轉(zhuǎn)的裝置中的所有所需的馬達(dá)和齒輪箱能夠被安裝在切割頭內(nèi)側(cè)并且可以避免任何非常復(fù)雜的成角度的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。同時(shí)，功率已經(jīng)從舊式機(jī)器(300/500kw)增加到1260kw。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基于VSD (變速驅(qū)動(dòng))技術(shù)并且該速度可以沿兩個(gè)方向從0-15rpm發(fā)生改變。切割頭安裝在叉狀支承單元中。作為擺動(dòng)裝置的一部分，該單元可以沿著彎曲前板+/-15度運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)通常在無載荷的情形下完成，并且之后叉頭鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢?，例如左?cè)、右側(cè)或中央切割。對于上部切割，帶有內(nèi)部扭矩管的主體可以在構(gòu)成穩(wěn)定器的夾持器框架內(nèi)水平地提升I. 5米。每個(gè)切割的推程為I. 5m的行程，通過對彎曲前板進(jìn)行向前推動(dòng)的方管的內(nèi)側(cè)的缸來實(shí)現(xiàn)該行程。在側(cè)部切割中，切割頭將因此以較小的傾斜角進(jìn)行前進(jìn)，但通常與隧道在一條直線上。“傾斜角”在此意味著相對于主旋轉(zhuǎn)軸線R以直角穿過切 割頭的平面與豎直線形成的某個(gè)角。在完成所有6或8個(gè)切割后，帶有跟蹤備用系統(tǒng)的整個(gè)機(jī)器將向前運(yùn)動(dòng)用于下一組行程。機(jī)器是模塊化的并且本身可以在夾持器下方使用隔離裝置以處理更大的隧道。同樣，包括在支承單元60中的前板可以改變尺寸以用于不同的最大或最小的隧道寬度，。在任何情形下，該機(jī)器不能切割小于4. 5米的輪廓，由于該尺寸是切割頭的直徑。然而，可以使用類似部件設(shè)計(jì)更大和更小的機(jī)器?？梢酝ㄟ^相對于基座單元旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)裝置使切割頭旋轉(zhuǎn)單元能夠+/-30度側(cè)向傾斜切割頭。該機(jī)器是基于履帶的，在鉆孔和收回以用于重新定位到新表面時(shí)，能夠獨(dú)立轉(zhuǎn)向的履帶可以實(shí)現(xiàn)窄的彎曲。礦屑在機(jī)器前面收集并且使用多個(gè)松動(dòng)機(jī)傳送到后方。礦屑又被傳送到采礦卡車或可延伸的松動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。此外，設(shè)置有混凝土噴射泵、壓縮機(jī)、通風(fēng)風(fēng)扇以及吸塵風(fēng)扇。從后部到最終的目的以所有的方式設(shè)置巖石錨桿、金屬絲網(wǎng)、備件以及切割頭的材料松動(dòng)。該技術(shù)的平均估計(jì)性能將介于10到16米/天。隨著巖石切割率在不同的巖石條件下改變，將在該過程中改變關(guān)鍵路徑(限制活動(dòng)的進(jìn)度)。作為示例，在150MPa的巖石中，用于完全前進(jìn)I. 75m，將巖石支承包括在內(nèi)的典型周期將耗時(shí)2小時(shí)45分鐘。這對應(yīng)于O. 64m/hr的瞬時(shí)穿透率。當(dāng)考慮拖延切割和地面支承活動(dòng)的因素，例如計(jì)劃和非計(jì)劃的停機(jī)時(shí)間、維修、服務(wù)以及貨運(yùn)延誤時(shí)，可以預(yù)測實(shí)際的前進(jìn)率或?yàn)?2米/天。值得指出的是，在較脆弱的巖石中，前進(jìn)比率速度將顯著地增加。由于安裝巖石支承件與巖石挖掘同時(shí)進(jìn)行，而巖石支承的所需時(shí)間是限制任務(wù)的過程(關(guān)鍵路徑)，可能達(dá)到大約16米/天的前進(jìn)速率。
權(quán)利要求
1.一種用于利用具有可動(dòng)基座單元(2)的挖掘鉆機(jī)來挖掘隧道、地道等的方法，所述可動(dòng)基座單元(2)通過支承單元來支承承載單元，所述承載單元又承載切割頭，所述切割頭具有向外指向的切割元件，所述方法包括 -圍繞主旋轉(zhuǎn)軸線(R)旋轉(zhuǎn)所述切割頭(4)并且將所述切割頭施加壓靠在待被作業(yè)的巖石表面， -將切割疏松材料從所述巖石表面運(yùn)走， -使所述承載單元相對于支承單元擺動(dòng)到第一選定相互位置， -使所述支承單元相對于基座單元圍繞作為所述基座單元的縱向軸線的軸線旋轉(zhuǎn)到第二選定相互位置，由此能夠控制所述切割頭的操作角，并且 -在大致平行于所述縱向軸線的方向上執(zhí)行隧道側(cè)部切割，使所述旋轉(zhuǎn)切割頭以作為傾斜角的操作角進(jìn)行前進(jìn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在所述鉆機(jī)向上提升的狀態(tài)下執(zhí)行所述側(cè)部切割。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，控制所述切割頭以相對于所述挖掘鉆機(jī)的豎直縱向?qū)ΨQ平面形成角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，形成為至少在外周是盤形的切割滾輪的所述巖石切割元件能夠在所述切割頭(4)壓靠在巖石上且旋轉(zhuǎn)期間抵靠著巖石側(cè)滾動(dòng)，并且所述巖石切割元件在滾動(dòng)期間在巖石表面切割出以彼此相距一定距離的側(cè)向設(shè)置的槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，在切割期間，所述切割頭(4)在掘進(jìn)階段通過抵靠著待被作業(yè)的巖石沿挖掘方向線性地移位而壓靠在巖石上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，在切割完成之后，為了進(jìn)行新的挖掘階段，從所述巖石拔出所述切割頭(4)、將所述切割頭(4)移位到具有待被作業(yè)的新巖石的位置、并且重復(fù)地使所述切割頭(4 )線性地抵靠著巖石。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述旋轉(zhuǎn)切割頭(4)沿相對于所述主旋轉(zhuǎn)軸線形成大約70°到90°之間的角度的方向壓靠在待被作業(yè)的巖石表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，使所述支承單元相對于所述基座單元從中性位置旋轉(zhuǎn)0°到90°之間的角度，在該中性位置處主旋轉(zhuǎn)軸線(R)是大致水平的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述切割頭壓靠待被作業(yè)的巖石表面，使所述支承單元相對于基座單元從中性位置可控制地旋轉(zhuǎn)0°到90°、更優(yōu)選地在0°到30°之間、并且更優(yōu)選地從中性位置大約30°的角度，在該中性位置處主旋轉(zhuǎn)軸線(R)是大致水平的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，沿相對于與所述主旋轉(zhuǎn)軸線形成90°角度的施加和驅(qū)動(dòng)方向施加所述切割頭以用于切割，使所述支承單元相對于所述基座單元以不同的角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過施加和驅(qū)動(dòng)切割頭來使隧道或地道的拱狀頂部成形，所述支承單元相對于所述基座單元旋轉(zhuǎn)成不同的角度以用于多個(gè)切割中的每一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，不旋轉(zhuǎn)所述支承單元以進(jìn)行一個(gè)最上方的中央切割，并且使所述支承單元相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)以獲得所述切割頭的所述傾斜角，從而在所述拱狀頂部的各上側(cè)形成進(jìn)行兩個(gè)切割。
13.根據(jù)權(quán)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階段成形，使得所述支承單元相對于所述基座單元不旋轉(zhuǎn)并且對于所述基底部切割中的每一個(gè)，承載單元相對于所述支承單元擺動(dòng)到不同的相互位置，并且其中，所述拱狀頂部通過在提升挖掘階段由處于所述向上提升狀態(tài)的鉆機(jī)形成。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，隧道、地道等的成形頂部的面成形為所述切割頭的包絡(luò)表面的一部分。
15.用于挖掘隧道、地道等的鉆機(jī)，包括基座單元(2)，所述鉆機(jī)包括 -穩(wěn)定單元，所述穩(wěn)定單元用于與基底部、第一側(cè)壁、第二側(cè)壁和/或頂部中的至少一個(gè)形成穩(wěn)定接合， -擠壓單元，所述擠壓單元用于將旋轉(zhuǎn)的切割頭壓靠在待被作業(yè)的巖石上，所述旋轉(zhuǎn)的切割頭具有向外指向的切割元件， -驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述切割頭， 其中，所述鉆機(jī)具有用于將在切割期間被疏松的材料運(yùn)走的裝置，以及 -可動(dòng)基座單元(2)，所述可動(dòng)基座單元(2)通過支承單元來支承承載單元，所述承載單元又承載所述切割頭， 其特征在于，所述鉆機(jī)還包括 -擺動(dòng)裝置，所述擺動(dòng)裝置使所述承載單元相對于支承單元擺動(dòng)到選定相互位置， -旋轉(zhuǎn)裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置使所述支承單元相對于基座單元圍繞是所述基座單元的縱向軸線的軸線旋轉(zhuǎn)到選定相互位置，由此能夠控制所述切割頭的操作角，以及 -定位裝置，所述定位裝置用于在旋轉(zhuǎn)切割頭前進(jìn)期間以傾斜角對旋轉(zhuǎn)切割頭進(jìn)行定位，以便在大致平行于所述縱向軸線的方向上對隧道執(zhí)行側(cè)向切割，所述切割頭以是所述傾斜角的操作角進(jìn)行前進(jìn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鉆機(jī)，其中，所述鉆機(jī)包括用于提升所述鉆機(jī)以允許在所述鉆機(jī)的向上提升狀態(tài)下對隧道執(zhí)行側(cè)部切割的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的鉆機(jī)，其中，通過側(cè)擺動(dòng)裝置，所述承載單元(3)能夠擺動(dòng)以使得主旋轉(zhuǎn)軸線與平行于所述縱向軸線的擠壓方向之間形成大約70°到90°的角度。
18.根據(jù)權(quán)利要求15、16或17所述的鉆機(jī)，其中，所述支承單元(60)在相對的邊緣處具有相對的圓弧形導(dǎo)引槽，所述導(dǎo)引槽用于可移位地容納所述承載單元的導(dǎo)引元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)， 其中，沿豎向作用于基底部或頂部的穩(wěn)定單元設(shè)置成用于將所述基座單元從用于在較低的高度上操作的第一作業(yè)位置提升到用于在較高的高度上操作的第二操作位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求15-19中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)， 其中，所述布置是使處于運(yùn)行中的旋轉(zhuǎn)的切割頭(4)沿相對于所述主旋轉(zhuǎn)軸線形成大約70°到90°之間的角度的方向壓靠在待被作業(yè)的巖石表面上。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-20中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)，其中， 所述切割頭裝備有巖石切割元件，所述巖石切割元件形成為至少在外周是盤形的切割滾輪，所述切割滾輪能夠在所述切割頭(4)壓靠在巖石上且旋轉(zhuǎn)期間抵靠著巖石側(cè)滾動(dòng)，由此使所述巖石切割元件在滾動(dòng)期間在巖石表面切割出以彼此相距一定距離側(cè)向設(shè)置的槽。
22.根據(jù)權(quán)利要求15-21中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)，其中，所述鉆機(jī)設(shè)置成用于將所述切割頭施加到抵靠待被作業(yè)的巖石表面，使所述支承單元相對于基座單元從中性位置可控制地旋轉(zhuǎn)0°到90°、更優(yōu)選地在0°到30°之間、并且更優(yōu)選地大約30°的角度，其中，在中性位置處主旋轉(zhuǎn)軸線(R)是大致水平的。
23.根據(jù)權(quán)利要求15-22中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)，其中，所述鉆機(jī)設(shè)置成用于沿相對于與所述主旋轉(zhuǎn)軸線形成90°角度的施加和挖掘方向施加所述切割頭，使所述支承單元相對于所述基座單元以不同的角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求15-23中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)，其中，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括管狀元件，所述管狀元件處于基座單元?dú)んw內(nèi)部并且具有與旋轉(zhuǎn)體接合的花鍵。
25.根據(jù)權(quán)利要求15-24中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)，其中，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括定位在所述基座單元的內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體具有與所述支承單元和基座單元中的相應(yīng)一個(gè)永久接合的能夠相互轉(zhuǎn)動(dòng)和鎖定的部件。
全文摘要
用于挖掘隧道、地道、井道等的方法及鉆機(jī)，所述鉆機(jī)具有可動(dòng)基座單元(2)，所述可動(dòng)基座單元(2)通過支承單元支承承載單元，所述承載單元又承載切割頭，所述切割頭具有向外指向的切割元件，所述方法包括圍繞主旋轉(zhuǎn)軸線(R)旋轉(zhuǎn)所述切割頭(4)并且將所述切割頭壓靠在待被作業(yè)的巖石表面，該方法還包括使所述承載單元相對于支承單元擺動(dòng)到第一選定相互位置，使所述支承單元相對于基座單元圍繞相對于所述基座單元大致為縱向的軸線旋轉(zhuǎn)到第二選定相互位置，由此能夠控制所述切割頭的操作角。
文檔編號(hào)E21D9/10GK102725480SQ201180006990
公開日2012年10月10日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者卡伊·埃曼努埃爾松, 卡爾-古斯塔夫·馬丁松, 摩根·諾林, 斯韋克·哈特維希, 貢納爾·諾德, 馬茨·克里斯特森 申請人:阿特拉斯科普柯克雷柳斯有限公司