[发明专利]一种采矿、隧道工程水力掘进方法及其设备

权利要求书

1.一种采矿、隧道工程水力掘进方法，其特征在于，包括如下步骤，

S1、水射流破碎，通过水射流喷射待掘进的岩石层，在其表面形成沟槽(60)；

S2、高压水劈裂，使用钻头在沟槽(60)的两侧对称钻出若干个沿着沟槽(60)长度方向排列的孔，将膨胀管(50)插入孔内，将预设压力值的高压水输入膨胀管(50)，膨胀管(50)膨胀后紧贴孔内壁，继续输入高压水至沟槽(60)两侧岩石劈裂，然后朝向沟槽(60)整体坍塌；

S3、重复S1、S2，实现工程掘进；

所述膨胀管(50)为弹性钢丝缠绕软管，其表面套设保护套(70)；

所述保护套(70)为金属管，所述金属管一端沿着管壁长度方向上延伸出一条不完全贯穿的缝隙一(71)、所述金属管另一端沿着管壁长度方向上延伸出另一条不完全贯穿的缝隙二(72)，所述缝隙一(71)、缝隙二(72)的距离与金属管的直径相同；

所述S1中，水射流为摆振式水射流，其喷射压力不小于150MPa、喷射流量不小于200L/min；

该采矿、隧道工程水力掘进方法使用的设备包括水射流破碎装置和高压水劈裂装置；

所述水射流破碎装置包括喷头(10)和使喷头(10)进行摆振动作的摆振装置(20)，所述水射流破碎装置还包括将自来水加压到至少150MPa的高压泵机组(30)以及按照设定路线在工程现场行走的作业机器人(40)，所述喷头(10)通过管道与高压泵机组(30)相连，所述摆振装置(20)固定在作业机器人(40)夹持手上；

所述高压水劈裂装置包括钻头以及按照设定路线在工程现场行走的作业机器人(40)，所述钻头固定在作业机器人(40)夹持手上，所述高压水劈裂装置还包括多根膨胀管(50)和将自来水加压至40-55MPa之间的高压泵机组(30)，多根膨胀管(50)通过一根管道与高压泵机组(30)相连；

所述摆振装置(20)包括液压马达(21)、轴承座(22)、曲柄连杆机构(23)、喷头固定卡座(24)、销轴(25)和连接块(26)，所述喷头(10)固定在喷头固定卡座(24)内，所述液压马达(21)的轴穿过轴承座(22)与曲柄连杆机构(23)输入端相连，所述曲柄连杆机构(23)输出端与喷头固定卡座(24)顶部相连，所述喷头固定卡座(24)底部通过销轴(25)与连接块(26)构成转动配合，所述连接块(26)与作业机器人(40)夹持手相连。

2.根据权利要求1所述的一种采矿、隧道工程水力掘进方法，其特征在于，所述S1中，沟槽(60)的宽度至少为500mm，深度至少为500mm。

3.根据权利要求1所述的一种采矿、隧道工程水力掘进方法，其特征在于，所述S2中，孔的直径为50mm，深度为500mm；每一个孔与沟槽轴线的距离均相等。

4.根据权利要求1所述的一种采矿、隧道工程水力掘进方法，其特征在于，所述S2中，预设压力值在40-55MPa之间。

5.根据权利要求1所述的一种采矿、隧道工程水力掘进方法，其特征在于，所述曲柄连杆机构(23)的曲柄中心与液压马达(21)的中心相互偏心。

6.根据权利要求1所述的一种采矿、隧道工程水力掘进方法，其特征在于，所述膨胀管(50)为弹性钢丝缠绕软管，其表面套设保护套(70)。

7.根据权利要求6所述的一种采矿、隧道工程水力掘进方法，其特征在于，所述保护套(70)为金属管，所述金属管一端沿着管壁长度方向上延伸出一条不完全贯穿的缝隙一(71)、所述金属管另一端沿着管壁长度方向上延伸出另一条不完全贯穿的缝隙二(72)，所述缝隙一(71)、缝隙二(72)的距离与金属管的直径相同。