一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，包括機(jī)架和鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)，所述鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)包括臂桿、傳動軸、驅(qū)動電機(jī)、伸縮座、鉆筒、切割輪、主電機(jī)、鋸繩和多個導(dǎo)向輪，所述驅(qū)動電機(jī)、主電機(jī)、伸縮座和多個導(dǎo)向輪均固定在機(jī)架上，所述臂桿固定在伸縮座上，所述傳動軸套設(shè)在臂桿內(nèi)，所述驅(qū)動電機(jī)與臂桿內(nèi)的傳動軸連接；鉆孔時，鉆筒固定在傳動軸端部，驅(qū)動電機(jī)通過傳動軸帶動鉆筒工作；鋸割時，切割輪活動設(shè)置在臂桿端部，主電機(jī)通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪帶動切割輪工作。本發(fā)明解決的技術(shù)問題是將現(xiàn)有繩鋸式掘進(jìn)機(jī)中的鉆孔機(jī)構(gòu)和鋸割機(jī)構(gòu)合為一體，在掘進(jìn)坑隧道時不需要設(shè)備的往復(fù)進(jìn)入退出，減少了設(shè)備的校準(zhǔn)，能夠快速地實現(xiàn)坑隧道的掘進(jìn)。
【專利說明】
_體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及坑隧道挖掘技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在坑道或隧道的掘進(jìn)工程中，常用的措施為爆破掘進(jìn)或盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)。其中爆破掘進(jìn)存在嚴(yán)重的安全隱患且施工質(zhì)量難以保證，超挖欠挖現(xiàn)象十分突出，穿越地質(zhì)條件復(fù)雜的地段時，安全風(fēng)險成倍增加，其使用非常慎重。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)是使用盾構(gòu)機(jī)設(shè)備進(jìn)行掘進(jìn)開挖，盾構(gòu)機(jī)設(shè)備集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導(dǎo)向糾編等功能，但由于其成本高昂，進(jìn)而決定了施工成本居高不下，一般僅用于城市地下交通建設(shè)中。此外，盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的掘進(jìn)是將土體(包括巖石等)絞碎實現(xiàn)的，從而使開挖出的土體可利用性降低。
[0003]然而，無論是上述爆破掘進(jìn)或盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)，它們通常只適用于大型坑道或隧道掘進(jìn)，其掘進(jìn)方式?jīng)Q定了它們不能在小型坑道或隧道的掘進(jìn)過程中使用。為此，中國專利號為“201520250375.3”的現(xiàn)有技術(shù)在2015年9月2日公開了一種繩鋸式掘進(jìn)機(jī)，其技術(shù)方案為所述繩鋸式掘進(jìn)機(jī)包括相互獨立但配套使用的鉆孔機(jī)構(gòu)、鋸割機(jī)構(gòu)，掘進(jìn)機(jī)還包括拱頂成型機(jī)構(gòu)；拱頂成型機(jī)構(gòu)主要由拱頂成型機(jī)架和鋸片組組成，鋸片組主要由傳動軸和同軸穿裝在傳動軸上的多個鋸片組成，傳動軸上具有從動輪，鋸片組通過軸承裝配在高度能夠調(diào)節(jié)的升降支架上，該升降支架裝配在拱頂成型機(jī)架上，升降支架和/或拱頂成型機(jī)架上布置有驅(qū)動鋸片組做功的傳動電機(jī)。該專利能夠在切割出較完整巖塊的同時對坑隧道頂部進(jìn)行拱頂處理，用電氣控制，自動性、靈活性高。但在實際掘進(jìn)過程中，仍然存在著如下諸多不足之處:1、鉆孔機(jī)構(gòu)、鋸割機(jī)構(gòu)和拱頂成型機(jī)構(gòu)均為獨立機(jī)構(gòu)，在掘進(jìn)坑隧道時，必須按“鉆孔機(jī)構(gòu)進(jìn)入鉆孔—鉆孔機(jī)構(gòu)退出—鋸割機(jī)構(gòu)鋸割進(jìn)入鋸割—鋸割機(jī)構(gòu)退出—拱頂成型機(jī)構(gòu)進(jìn)入施工—拱頂成型機(jī)構(gòu)退出”這樣的施工工序循環(huán)施工，存在著施工工序復(fù)雜和施工效率較低的缺陷。2、整個掘進(jìn)機(jī)需要三套獨立機(jī)構(gòu)配合才能完成坑隧道的施工，這就需要制造三套獨立的設(shè)備，導(dǎo)致整個掘進(jìn)機(jī)的制造成本極為高昂。3、拱頂成型機(jī)構(gòu)采用鋸片組的結(jié)構(gòu)成型拱頂，而鋸片組在切割巖體時又極易磨損，進(jìn)一步導(dǎo)致坑隧道的掘進(jìn)成本增加。4、掘進(jìn)時三套設(shè)備按工序依次交替施工，但下一套設(shè)備在施工前需要進(jìn)行校準(zhǔn)，例如，鉆孔機(jī)構(gòu)鉆孔后，鋸割機(jī)構(gòu)進(jìn)入施工前需要與鉆好的孔進(jìn)行校準(zhǔn)，這必然導(dǎo)致施工效率的大幅降低。
5、為了保障掘進(jìn)的穩(wěn)定性和精確性，三套獨立設(shè)備分別配備三套慢速行走系統(tǒng)，但慢速行走系統(tǒng)同樣導(dǎo)致三套設(shè)備的出入速度較慢，同樣影響了施工效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是將現(xiàn)有繩鋸式掘進(jìn)機(jī)中的鉆孔機(jī)構(gòu)和鋸割機(jī)構(gòu)合為一體，在掘進(jìn)坑隧道時不需要設(shè)備的往復(fù)進(jìn)入退出，減少了設(shè)備的校準(zhǔn)，能夠快速地實現(xiàn)坑隧道的掘進(jìn)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，其特征在于:包括機(jī)架和鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)，所述鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)包括臂桿、傳動軸、驅(qū)動電機(jī)、伸縮座、鉆筒、切割輪、主電機(jī)、鋸繩和多個導(dǎo)向輪，所述驅(qū)動電機(jī)、主電機(jī)、伸縮座和多個導(dǎo)向輪均固定在機(jī)架上，所述臂桿固定在伸縮座上，所述傳動軸套設(shè)在臂桿內(nèi)，所述驅(qū)動電機(jī)與臂桿內(nèi)的傳動軸連接；
鉆孔時，鉆筒固定在傳動軸端部，驅(qū)動電機(jī)通過傳動軸帶動鉆筒工作；
鋸割時，切割輪活動設(shè)置在臂桿端部，主電機(jī)通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪帶動切割輪工作。
[0006]所述鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)的數(shù)量為多套，多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的臂桿成矩形分布，且在鋸割時，主電機(jī)通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪同時帶動多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的切割輪轉(zhuǎn)動。
[0007]所述鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)的數(shù)量為多套，多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的臂桿分別成矩形分布和成弧形分布，且成弧形分布的臂桿位于成矩形分布的臂桿上方;其中，鋸割時，連接在成矩形分布的臂桿上的切割輪的數(shù)量均為一個，連接在成弧形分布的臂桿上的切割輪的數(shù)量均為三個，且主電機(jī)通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪同時帶動多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的切割輪轉(zhuǎn)動。
[0008]所述臂桿上的三個切割輪包括軸心線與臂桿軸心線相重合的中間切割輪和兩個軸心線分別與臂桿軸心線相垂直的傾斜切割輪，兩個傾斜側(cè)切割輪對稱設(shè)置在中間切割輪兩側(cè)。
[0009]所述臂桿上固定設(shè)置有連接座和防彎曲座，所述切割輪通過連接座連接在臂桿上，且切割輪位于連接座與防彎曲座之間，所述防彎曲座上活動設(shè)置有防彎曲輪。
[0010]所述臂桿上固定設(shè)置有增強(qiáng)鋼板。
[0011 ]所述掘進(jìn)機(jī)還包括機(jī)架行走機(jī)構(gòu)，所述機(jī)架行走機(jī)構(gòu)包括行走輪、軌道、慢速行走系統(tǒng)和快速行走系統(tǒng)，所述行走輪的數(shù)量為多個，多個行走輪設(shè)置在機(jī)架下部兩側(cè)，所述軌道上設(shè)置有鏈槽，所述慢速行走系統(tǒng)包括二級減速器和與二級減速器連接的鏈輪，所述慢速行走系統(tǒng)通過鏈輪和鏈槽控制機(jī)架慢速行走;所述快速行走系統(tǒng)包括兩套一級減速器，兩套一級減速器分別通過齒輪與機(jī)架下部兩側(cè)的行走輪連接，快速行走系統(tǒng)通過兩套一級減速器和行走輪控制機(jī)架快速行走。
[0012]所述驅(qū)動電機(jī)通過皮帶或齒輪傳動變速箱與傳動軸連接。
[0013]所述機(jī)架上還設(shè)置有用于控制伸縮座伸縮的調(diào)整桿，所述調(diào)整桿與調(diào)整電機(jī)或液壓馬達(dá)連接。
[0014]所述機(jī)架上還設(shè)置有控制柜。
[0015]采用本發(fā)明的優(yōu)點在于:
一、本發(fā)明中，根據(jù)掘進(jìn)工序的不同，鉆孔時鉆筒固定在傳動軸端部，鋸割時切割輪設(shè)置在臂桿端部，這樣的結(jié)構(gòu)將現(xiàn)有技術(shù)中兩套獨立且相互配合的鉆孔機(jī)構(gòu)和鋸割機(jī)構(gòu)合二為一，形成了可鉆孔和鋸割的一體式掘進(jìn)機(jī)，減少了三套設(shè)備在較多的重復(fù)零部件，極大地降低了設(shè)備的制造成本。另外，該一體式掘進(jìn)機(jī)在施工時，先采用鉆筒鉆孔，鉆孔完成后，只需拆卸鉆筒再裝上切割輪即可繼續(xù)施工，不僅解決了現(xiàn)有技術(shù)中三套設(shè)備在施工過程中需要重復(fù)進(jìn)出的問題，還減少了設(shè)備的校準(zhǔn)工序，極大地提高了掘進(jìn)效率，能夠快速地實現(xiàn)坑隧道的掘進(jìn)。與中國專利號為“201520250375.3”為代表的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明極大地降低了設(shè)備的制備成本、提高了掘進(jìn)效率、便于運(yùn)輸?shù)?，且?jīng)實驗證明，采用本發(fā)明后，坑隧道的掘進(jìn)效率是中國專利號為“201520250375.3”的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)效率的3倍。
[0016]二、本發(fā)明中，多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的臂桿成矩形分布，即多根臂桿在同一正投影面內(nèi)呈矩形分布，這樣的布置方式特別適合矩形坑隧道的掘進(jìn)，能夠快速地實現(xiàn)矩形坑隧道的掘進(jìn)。而在鋸割時，主電機(jī)通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪同時帶動多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的切割輪轉(zhuǎn)動，則使得多根臂桿上的切割輪能夠同步切開巖體，保證了掘進(jìn)的穩(wěn)定性。
[0017]三、本發(fā)明中，多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的臂桿分別成矩形分布和成弧形分布，且成弧形分布的臂桿位于成矩形分布的臂桿上方，該結(jié)構(gòu)特別適合拱形坑隧道的掘進(jìn)，能夠一步到位的開設(shè)出拱形隧道。而現(xiàn)有技術(shù)中的掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)拱形隧道時，必須先掘進(jìn)出矩形坑隧道，再對矩形坑隧道的拱頂成型。相比之下，本發(fā)明中將臂桿分別布置成矩形分布和成弧形分布的結(jié)構(gòu)，能夠極大地簡化施工工序和極大地提高掘進(jìn)效率。另外，成弧形分布的臂桿上的切割輪的數(shù)量均設(shè)置為三個的結(jié)構(gòu)，有利于快速地成型拱頂。
[0018]四、本發(fā)明中，兩個傾斜側(cè)切割輪對稱設(shè)置在中間切割輪兩側(cè)的結(jié)構(gòu)，可以有效的使鋸繩纏繞成近似拱形的形態(tài)，便于拱形鋸割一次成型。
[0019]五、本發(fā)明中，通過防彎曲座和防彎曲座上的防彎曲輪，能夠防止傳動軸在施工過程中彎曲和變形，有利于延長設(shè)備的使用壽命。
[0020]六、本發(fā)明中，通過增強(qiáng)鋼板能夠增強(qiáng)臂桿的剛性強(qiáng)度，防止臂桿彎曲和變形。
[0021]七、本發(fā)明中，慢速行走系統(tǒng)能夠保障施工時的穩(wěn)定性，快速行走系統(tǒng)能夠在施工完成后使整個掘進(jìn)機(jī)快速地從坑隧道內(nèi)退出，通過慢速行走系統(tǒng)和快速行走系統(tǒng)的配合，既保障了掘進(jìn)時的穩(wěn)定性，又能夠在不需要掘進(jìn)時快速移動整個掘進(jìn)機(jī)。
[0022]八、本發(fā)明中，驅(qū)動電機(jī)通過皮帶或齒輪傳動變速箱與傳動軸連接，這兩種連接方式使得掘進(jìn)機(jī)適用于不同的工況的坑隧道的施工。
[0023]九、本發(fā)明中，調(diào)整桿與調(diào)整電機(jī)或液壓馬達(dá)連接，使得伸縮座能夠自動伸縮，實現(xiàn)了臂桿的自動調(diào)節(jié)。
[0024]十、本發(fā)明中，將控制柜設(shè)置在機(jī)架上，配合遙控系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制，減少了電線電纜的使用，降低了施工成本，不僅能夠避免出現(xiàn)因電線電纜而造成的安全事故，還具有操作方便的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0025]圖1為實施例1中鉆孔時的結(jié)構(gòu)不意圖；
圖2為實施例1中切割時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為實施例1中伸縮座與調(diào)整桿連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為實施例1中采用液壓油缸與液壓站的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為實施例1中傳動軸皮帶傳動的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為實施例1施工后的矩形坑隧道的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為實施例2中鉆孔時的結(jié)構(gòu)不意圖；
圖8為實施例2中切割時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為實施例2中傳動軸齒輪傳動的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10為實施例3中鉆孔時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11為實施例3中切割時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12為實施例3施工后的拱形坑隧道的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖13為實施例4中鉆孔時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖14為實施例4中切割時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖15為實施例5中機(jī)架行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中標(biāo)號為:1、機(jī)架，2、臂桿，3、驅(qū)動電機(jī)，4、伸縮座，5、鉆筒，6、切割輪，7、主電機(jī)，8、導(dǎo)向輪，9、連接座，10、行走輪，11、防彎曲座，12、防彎曲輪，13、增強(qiáng)鋼板，14、皮帶，15、齒輪傳動變速箱，16、調(diào)整桿，17、控制柜，18、行走電機(jī)一，19、二級減速器，20、行走電機(jī)二，21、行走電機(jī)三，22、一級減速器，23、軌道，24、液壓油缸，25、液壓站。
【具體實施方式】
[0026]實施例1
一種一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，包括機(jī)架I和鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)，所述鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)包括臂桿2、傳動軸、驅(qū)動電機(jī)3、伸縮座4、鉆筒5、切割輪6、主電機(jī)7、鋸繩和多個導(dǎo)向輪8，所述驅(qū)動電機(jī)3、主電機(jī)7、伸縮座4和多個導(dǎo)向輪8均固定在機(jī)架I上，所述臂桿2固定在伸縮座4上，所述傳動軸套設(shè)在臂桿2內(nèi)，所述驅(qū)動電機(jī)3通過皮帶14與臂桿2內(nèi)的傳動軸連接;鉆孔時，鉆筒5固定在傳動軸端部，驅(qū)動電機(jī)3通過傳動軸帶動鉆筒5工作;鋸割時，切割輪6活動設(shè)置在臂桿2端部，主電機(jī)7通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪8帶動切割輪6工作，并形成線鋸循環(huán)。
[0027]本實施例中，所述機(jī)架I為角鋼、槽鋼等鋼件焊接而成的框形方體結(jié)構(gòu)，機(jī)架I表面包覆有鐵皮等材料制成的封裝外殼(為了突出表現(xiàn)出設(shè)備的結(jié)構(gòu)，附圖中未畫出封裝外殼)。
[0028]本實施例中，所述的多個導(dǎo)向輪8合理分布在機(jī)架I上，部分導(dǎo)向輪8直接固定在機(jī)架I上，部分導(dǎo)向輪8固定在機(jī)架I上的臂桿2上，以便于鋸繩的繞套。其中，避免臂桿2過長時鋸繩抖動幅度過大，除了導(dǎo)向輪8外，機(jī)架I上還設(shè)置有穩(wěn)繩輪，臂桿2上還設(shè)置有穩(wěn)繩導(dǎo)管，導(dǎo)向輪8、穩(wěn)繩輪和穩(wěn)繩導(dǎo)管的具體布置結(jié)構(gòu)以能夠保證切割輪6穩(wěn)定切割為佳。
[0029]本實施例中，所述鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)的數(shù)量為多套，多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的臂桿2成矩形分布，即多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的臂桿2在同一正投影面內(nèi)成矩形分布，這樣的設(shè)置方式特別適合矩形坑隧道的掘進(jìn)。結(jié)合到本申請中，鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)的數(shù)量優(yōu)選為六套，六套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)分別對稱設(shè)置在機(jī)架I兩側(cè)。其中，鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)的數(shù)量根據(jù)待掘進(jìn)坑隧道的大小決定，并不局限于上述優(yōu)選方式。掘進(jìn)機(jī)在進(jìn)行鋸割工作時，主電機(jī)7通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪8同時帶動多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的切割輪6轉(zhuǎn)動，形成線鋸循環(huán)。
[0030]本實施例中，所述臂桿2上固定設(shè)置有連接座9和防彎曲座11，所述切割輪6通過連接座9連接在臂桿2上，且切割輪6位于連接座9與防彎曲座11之間，所述防彎曲座11上活動設(shè)置有防彎曲輪12，防彎曲輪12位于掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)方向的最前端。掘進(jìn)時，先由鉆筒5鉆孔，鉆孔完成后，取下鉆筒5，換上切割輪6并安裝防彎曲輪12，切割時，防彎曲輪12抵在已鉆孔的孔壁，防止傳動軸在切割過程中彎曲。
[0031]本實施例中，所述臂桿2上設(shè)置有增強(qiáng)鋼板13，所述增強(qiáng)鋼板13直接焊接固定在臂桿2上，以增強(qiáng)臂桿2的剛性強(qiáng)度，避免其在施工過程中彎曲。
[0032]本實施例中，所述臂桿2的數(shù)量與伸縮座4的數(shù)量相對應(yīng)，每根臂桿2對應(yīng)連接在兩套伸縮座4上，每根臂桿2由兩套伸縮座4控制其伸出與縮回。進(jìn)一步的，所述機(jī)架I上還活動設(shè)置有用于控制伸縮座4伸縮的調(diào)整桿16，每一根調(diào)整桿16通過傘齒輪對應(yīng)控制兩套伸縮座4，根據(jù)不同的需要，該調(diào)整桿16可手動控制其轉(zhuǎn)動，也可通過調(diào)整電機(jī)或液壓馬達(dá)自動控制其轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到自控控制伸縮座4伸縮的目的。進(jìn)一步的，所述伸縮座4也可直接采用液壓油缸24作為控制臂桿2伸縮的伸縮件，液壓油缸24與液壓站25配合控制臂桿2伸縮。
[0033]本實施例主要用于矩形隧道的掘進(jìn)，其實施原理為:將鉆筒5安裝在六根傳動軸上，控制機(jī)架I行走到待掘進(jìn)位置，通過調(diào)整桿16將六根傳動軸調(diào)整到合適鉆孔位置，然后通過驅(qū)動電機(jī)3控制六根傳動軸上的鉆筒5同時鉆孔，鉆孔完成后，控制鉆筒5退出鉆孔，拆卸鉆筒5并在臂桿2上安裝切割輪6和防彎曲輪12，再將主電機(jī)7上的主繩輪、多個導(dǎo)向輪8和多個切割輪6同時饒?zhí)咨箱徖K，然后啟動主電機(jī)7帶動切割輪6切割巖體，當(dāng)切割到一定深度時，停止切割，機(jī)架I退出，取出巖體，然后再拆卸切割輪6并安裝上鉆筒5，重復(fù)上述工序即可再次掘進(jìn)坑隧道，直到矩形坑隧道的完成。其中，取出巖體的具體方法為，根據(jù)巖石自身容易脆斷的力學(xué)性能，在鋸切縫內(nèi)插入楔塊，然后錘擊楔塊，利用剪切力便可使巖體沿鋸割的最深處脆斷，脆斷后的巖塊體積較大，可以由卷揚(yáng)機(jī)拖拽到運(yùn)輸設(shè)備上，運(yùn)出隧道。取出的巖體可二次用于石材加工、鋪路或建筑施工行業(yè)等，從而綜合降低坑隧道的施工成本。
[0034]實施例2
本實施例與實施例1基本相同，主要區(qū)別在于:所述驅(qū)動電機(jī)3通過齒輪傳動變速箱15與傳動軸連接，即驅(qū)動電機(jī)3通過齒輪傳動變速箱15帶動傳動軸轉(zhuǎn)動。
[0035]實施例3
一種一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，包括機(jī)架I和鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)，所述鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)包括臂桿2、傳動軸、驅(qū)動電機(jī)3、伸縮座4、鉆筒5、切割輪6、主電機(jī)7、鋸繩和多個導(dǎo)向輪8，所述驅(qū)動電機(jī)
3、主電機(jī)7、伸縮座4和多個導(dǎo)向輪8均固定在機(jī)架I上，所述臂桿2固定在伸縮座4上，所述傳動軸套設(shè)在臂桿2內(nèi)，所述驅(qū)動電機(jī)3通過皮帶14與臂桿2內(nèi)的傳動軸連接;鉆孔時，鉆筒5固定在傳動軸端部，驅(qū)動電機(jī)3通過傳動軸帶動鉆筒5工作;鋸割時，切割輪6活動設(shè)置在臂桿2端部，主電機(jī)7通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪8帶動切割輪6工作，并形成線鋸循環(huán)。
[0036]本實施例中，所述鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)的數(shù)量為多套，多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的臂桿2分別成矩形分布和成弧形分布，即多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的臂桿2在同一正投影面內(nèi)分別成矩形分布和成弧形分布;其中，成弧形分布的臂桿2位于成矩形分布的臂桿2上方，成弧形分布的臂桿2和成矩形分布的臂桿2在同一正投影面內(nèi)成拱形結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)置方式特別適合矩形坑隧道的掘進(jìn)。結(jié)合到本申請中，優(yōu)選臂桿2成矩形分布的鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)的數(shù)量為六套，六套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)分別對稱設(shè)置在機(jī)架I兩側(cè);優(yōu)選臂桿2成弧形分布的鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)的數(shù)量為三套。進(jìn)一步的，掘進(jìn)機(jī)在鋸割時，連接在成矩形分布的臂桿2上的切割輪6的數(shù)量均為一個，連接在成弧形分布的臂桿2上的切割輪6的數(shù)量均為三個，且主電機(jī)7通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪8同時帶動多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的切割輪6轉(zhuǎn)動，這樣就可一次性的將坑隧道開挖成拱形結(jié)構(gòu)。
[0037]進(jìn)一步的，臂桿2上的三個切割輪6包括軸心線與臂桿2軸心線相重合的中間切割輪6和兩個軸心線分別與臂桿2軸心線相垂直的傾斜切割輪6，兩個傾斜側(cè)切割輪6對稱設(shè)置在中間切割輪6兩側(cè)，以便于能夠快速地對坑隧道的拱頂成型。
[0038]本實施例中，所述臂桿2上同樣設(shè)置有防彎曲座11和防彎曲輪12。
[0039]本實施例主要用于拱形隧道的掘進(jìn)，其實施原理為:將鉆筒5安裝在九根傳動軸上，控制機(jī)架I行走到待掘進(jìn)位置，通過調(diào)整桿16將九根傳動軸調(diào)整到合適鉆孔位置，然后通過驅(qū)動電機(jī)3控制九根傳動軸上的鉆筒5同時鉆孔，鉆孔完成后，控制鉆筒5退出鉆孔，拆卸鉆筒5，然后在成矩形分布的每根臂桿2上安裝防彎曲輪12和一個切割輪6，在成弧形分布的每根臂桿2上安裝防彎曲輪12和三個切割輪6，再將主電機(jī)7上的主繩輪、多個導(dǎo)向輪8和多個切割輪6同時饒?zhí)咨箱徖K，然后啟動主電機(jī)7帶動切割輪6切割巖體，當(dāng)切割到一定深度時，停止切割，機(jī)架I退出，取出巖體，然后再拆卸切割輪6并安裝上鉆筒5，重復(fù)上述工序即可再次掘進(jìn)坑隧道，直到拱形坑隧道的完成。
[0040]實施例4
本實施例與實施例3基本相同，主要區(qū)別在于:所述驅(qū)動電機(jī)3通過齒輪傳動變速箱15與傳動軸連接，即驅(qū)動電機(jī)3通過齒輪傳動變速箱15帶動傳動軸轉(zhuǎn)動。
[0041 ] 實施例5
一種一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，包括機(jī)架1、機(jī)架I行走機(jī)構(gòu)和鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)，所述機(jī)架I行走機(jī)構(gòu)包括行走輪10、軌道23、慢速行走系統(tǒng)和快速行走系統(tǒng)，所述行走輪10的數(shù)量為多個，多個行走輪10設(shè)置在機(jī)架I下部兩側(cè)，機(jī)架I通過行走輪10在軌道23上行走，所述軌道23上設(shè)置有鏈槽，所述慢速行走系統(tǒng)包括二級減速器19和與二級減速器19連接的鏈輪，所述慢速行走系統(tǒng)通過鏈輪和鏈槽控制機(jī)架I慢速行走;所述快速行走系統(tǒng)包括兩套一級減速器22，兩套一級減速器22分別通過齒輪與機(jī)架I下部兩側(cè)的行走輪10連接，快速行走系統(tǒng)通過兩套一級減速器22和行走輪10控制機(jī)架I快速行走;所述鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)包括臂桿2、傳動軸、驅(qū)動電機(jī)3、伸縮座4、鉆筒5、切割輪6、主電機(jī)7、鋸繩和多個導(dǎo)向輪8，所述驅(qū)動電機(jī)3、主電機(jī)7、伸縮座4和多個導(dǎo)向輪8均固定在機(jī)架I上，所述臂桿2固定在伸縮座4上，所述傳動軸套設(shè)在臂桿2內(nèi)，所述驅(qū)動電機(jī)3通過皮帶14與臂桿2內(nèi)的傳動軸連接;鉆孔時，鉆筒5固定在傳動軸端部，驅(qū)動電機(jī)3通過傳動軸帶動鉆筒5工作；鋸割時，切割輪6活動設(shè)置在臂桿2端部，主電機(jī)7通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪8帶動切割輪6工作。
[0042]本實施例中，所述的慢速行走系統(tǒng)主要由行走電機(jī)一18、二級減速器19、鏈盤、鏈輪、離合器、軸、軸承、安裝座等組成，電機(jī)連接減速器控制整個掘進(jìn)機(jī)沿軌道23上的鏈槽慢速行走，離合器用于控制鏈輪與二級減速器19輸出端的斷開與連接;具體規(guī)格根據(jù)施工環(huán)境(包括預(yù)施工坑隧道的坡度、巖石硬度等)配置。所述快速行走系統(tǒng)主要由行走電機(jī)二 20、行走電機(jī)三21、兩套一級減速器22、齒輪、離合器、軸承、軸承座等組成。行走電機(jī)二 20、行走電機(jī)三21與減速器連接控制整機(jī)沿行走軌道23快速行走，離合器與掘進(jìn)機(jī)的行走輪10連接，用于控制整個掘進(jìn)機(jī)快速行走系統(tǒng)的斷開與連接。
[0043]本發(fā)明中，所述機(jī)架I上設(shè)置有供水總匯，供水總匯為鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的鉆筒5及切割輪6提供水源。
[0044]本發(fā)明中，所述機(jī)架I上還設(shè)置有控制柜17，該控制柜17用于控制機(jī)架I上的液壓馬達(dá)、供水總匯、離合器、電機(jī)等本發(fā)明涉及到的相應(yīng)的電子器件。
[0045]另外，經(jīng)大量實驗證明，采用本發(fā)明施工還具有下述優(yōu)點:
1、施工后的坑隧道壁平整美觀，在施工過程中不擾動圍巖，不會形成人為的巖石松動圈，在坑隧道使用過程中一般不會形成掉塊、片幫等現(xiàn)象，后期維護(hù)成本極低。
[0046]2、施工過程中不使用炸藥，勉除了購買及保管炸藥的高昂費用。
[0047]3、在穿越地質(zhì)條件復(fù)雜，涌水量、瓦斯量較大的地層時，可以使用繩鋸式坑隧道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制施工，最大程度的保障職工的生命安全。
[0048]4、鋸切法施工的坑道、坑頂、坑壁、坑底均具有極高的平整度，可以依據(jù)設(shè)計尺寸，
精確定位坑道方位、坡度、寬度、高度等，坑道內(nèi)左右兩邊各有一條排水溝與主體坑道一次成型，無需再增加排水溝施工工程。
[0049]5、平整的坑壁可以保證坑道刻槽樣的準(zhǔn)確采取，最大限度的降低采樣誤差對最終儲量計算的影響。
[0050]6、掘進(jìn)過程中基本不產(chǎn)生廢渣，不破壞環(huán)境，免去了環(huán)境恢復(fù)治理費、同時減少了征占用土地費。
[0051]7、繩鋸式坑隧道掘進(jìn)機(jī)在施工坑道時，取出的石料體積較大，經(jīng)過簡單的加工后可以作為建筑石料使用。
[0052]8、使用繩鋸式坑隧道掘進(jìn)機(jī)施工坑道，其直接施工成本略低于鉆爆法施工，若綜合石料回收利用的收益，并考慮護(hù)壁工程的成本，其綜合成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鉆爆法施工。
[0053]9、繩鋸式坑隧道掘進(jìn)機(jī)體積小，運(yùn)輸方便，功率小，一般工程上的發(fā)電機(jī)即可滿足設(shè)備運(yùn)行所需。機(jī)器自動化程度高，操作簡單，一個班僅需2?3名工人協(xié)同作業(yè)即可。一般情況下，無需考慮巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以直接盲切。
[0054]10、用來進(jìn)行石材地下開采，其綜合采礦成本優(yōu)于露天開采，其綜合優(yōu)勢明顯。
【主權(quán)項】
1.一種一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，其特征在于:包括機(jī)架(I)和鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)，所述鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)包括臂桿(2)、傳動軸、驅(qū)動電機(jī)(3)、伸縮座(4)、鉆筒(5)、切割輪(6)、主電機(jī)(7)、鋸繩和多個導(dǎo)向輪(8)，所述驅(qū)動電機(jī)(3)、主電機(jī)(7)、伸縮座(4)和多個導(dǎo)向輪(8)均固定在機(jī)架(I)上，所述臂桿(2)固定在伸縮座(4)上，所述傳動軸套設(shè)在臂桿(2)內(nèi)，所述驅(qū)動電機(jī)(3)與臂桿(2)內(nèi)的傳動軸連接； 鉆孔時，鉆筒(5 )固定在傳動軸端部，驅(qū)動電機(jī)(3 )通過傳動軸帶動鉆筒(5 )工作； 鋸割時，切割輪(6)活動設(shè)置在臂桿(2)端部，主電機(jī)(7)通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪(8)帶動切割輪(6)工作。2.如權(quán)利要求1所述的一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，其特征在于:所述鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)的數(shù)量為多套，多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的臂桿(2)成矩形分布，且在鋸割時，主電機(jī)(7)通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪(8)同時帶動多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的切割輪(6)轉(zhuǎn)動。3.如權(quán)利要求1所述的一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，其特征在于:所述鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)的數(shù)量為多套，多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的臂桿(2)分別成矩形分布和成弧形分布，且成弧形分布的臂桿(2)位于成矩形分布的臂桿(2)上方;其中，鋸割時，連接在成矩形分布的臂桿(2)上的切割輪(6)的數(shù)量均為一個，連接在成弧形分布的臂桿(2)上的切割輪(6)的數(shù)量均為三個，且主電機(jī)(7)通過鋸繩和多個導(dǎo)向輪(8)同時帶動多套鉆孔鋸割機(jī)構(gòu)中的切割輪(6)轉(zhuǎn)動。4.如權(quán)利要求3所述的一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，其特征在于:所述臂桿(2)上的三個切割輪(6)包括軸心線與臂桿(2)軸心線相重合的中間切割輪(6)和兩個軸心線分別與臂桿(2)軸心線相垂直的傾斜切割輪(6)，兩個傾斜側(cè)切割輪(6)對稱設(shè)置在中間切割輪(6)兩側(cè)。5.如權(quán)利要求1一3中任一項所述的一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，其特征在于:所述臂桿(2)上固定設(shè)置有連接座(9)和防彎曲座(11)，所述切割輪(6)通過連接座(9)連接在臂桿(2)上，且切割輪(6)位于連接座(9)與防彎曲座(11)之間，所述防彎曲座(11)上活動設(shè)置有防彎曲輪(12)。6.如權(quán)利要求1所述的一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，其特征在于:所述臂桿(2)上固定設(shè)置有增強(qiáng)鋼板(13)。7.如權(quán)利要求1、2、3或6中任一項所述的一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，其特征在于:所述掘進(jìn)機(jī)還包括機(jī)架(I)行走機(jī)構(gòu)，所述機(jī)架(I)行走機(jī)構(gòu)包括行走輪(10)、軌道(23)、慢速行走系統(tǒng)和快速行走系統(tǒng)，所述行走輪(10)的數(shù)量為多個，多個行走輪(10)設(shè)置在機(jī)架(I)下部兩側(cè)，所述軌道(23)上設(shè)置有鏈槽，所述慢速行走系統(tǒng)包括二級減速器(19)和與二級減速器(19)連接的鏈輪，所述慢速行走系統(tǒng)通過鏈輪和鏈槽控制機(jī)架(I)慢速行走;所述快速行走系統(tǒng)包括兩套一級減速器(22)，兩套一級減速器(22)分別通過齒輪與機(jī)架(I)下部兩側(cè)的行走輪(10)連接，快速行走系統(tǒng)通過兩套一級減速器(22)和行走輪(10)控制機(jī)架(I)快速行走。8.如權(quán)利要求1所述的一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，其特征在于:所述驅(qū)動電機(jī)(3)通過皮帶(14)或齒輪傳動變速箱(15)與傳動軸連接。9.如權(quán)利要求1所述的一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，其特征在于:所述機(jī)架(I)上還設(shè)置有用于控制伸縮座(4)伸縮的調(diào)整桿(16)，所述調(diào)整桿(16)與調(diào)整電機(jī)或液壓馬達(dá)連接。10.如權(quán)利要求1所述的一體式坑隧道掘進(jìn)機(jī)，其特征在于:所述機(jī)架(I)上還設(shè)置有控制柜(17)。
【文檔編號】E21D9/10GK105822316SQ201610155495
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】張清林
【申請人】張清林