[发明专利]一种用于岩石地层掏槽的装置

说明书

本发明提供一种用于岩石地层掏槽的装置，包括切割装置、推进机构、安装支架和可调支撑装置。其中，切割装置包括冲击破岩钻头和能够形成高压水射流的喷头，喷头相对布置在切割装置的两侧，冲击破岩钻头相对布置在喷头的外侧。并且，喷头呈确定倾角布置从而保证切割装置的两侧边缘产生的切缝之间的宽度略大于切割装置的宽度。切割装置与推进机构连接，并且，切割装置和推进机构均布置在安装支架上。安装支架布置在可调支撑装置上，可调支撑装置能够调整安装支架的推进长度和摆动角度。能够将高压水射流切割技术和机械冲击破碎技术相结合从而解决高压水射流切割技术难以掏切深槽和可靠性、经济性低的问题。

技术领域

本发明属于隧道掘进施工技术领域，具体涉及一种用于岩石地层掏槽的装置。

背景技术

在岩石地层掘进施工中，存在一些通过掏深槽将掘进中心岩体与周边围岩分离的工况要求，如岩样取芯、阻断爆破冲击、控制断面尺寸等。目前，被称为“水刀”的高压水射流切割技术发展已较为成熟，其切缝细窄但深度较浅，在一定深度内形状精度较高。但是，由于高压水射流的切缝宽度远小于喷头径向尺寸，喷头不能伸入切缝中扩展深度，难以用于掏切深槽。如果采用多组喷头交叉布置，各切缝互相贯通切除一定宽度的岩石，使喷头可以伸入槽内继续扩展切槽深度的方法，在实际施工中，大量喷头工作的可靠性和能耗造成经济性、可行性难以满足要求，参见附图1。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种将高压水射流切割技术和机械冲击破碎技术相结合的用于岩石地层掏槽的装置，能够解决高压水射流切割技术难以掏切深槽和可靠性、经济性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于岩石地层掏槽的装置，包括切割装置、推进机构、安装支架和可调支撑装置。其中，切割装置包括冲击破岩钻头和能够形成高压水射流的喷头，喷头相对布置在切割装置的中心两侧，冲击破岩钻头相对布置在喷头的外侧。并且，喷头呈确定倾角布置从而保证切割装置的两侧边缘产生的切缝之间的宽度略大于切割装置的宽度。切割装置与推进机构连接，并且，切割装置和推进机构均布置在安装支架上。安装支架布置在可调支撑装置上，可调支撑装置能够调整安装支架的推进长度和摆动角度。

根据本发明的用于岩石地层掏槽的装置，采用喷头形成高压水射流在岩体断面轮廓线切出至少两个切缝，再利用冲击破岩钻头冲击切缝之间的岩脊形成宽槽，不会形成残留的尖齿形壁面。由于喷头呈确定倾角布置使得切割装置的两侧边缘产生的切缝之间的宽度略大于切割装置的宽度，切割装置可深入已形成的宽槽持续工作，切割装置根据预定轨迹工作，最终掏切完成预定形状和深度的深槽，对围岩扰动小，可实现任意形状断面掘进，结合高压水射流切割细窄切缝和机械破碎小尺寸岩脊，能量利用率高，设备运行可靠性和经济性能够满足实际施工要求。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

根据本发明的用于岩石地层掏槽的装置，在一个优选的实施方式中，切割装置包括排渣装置。

通过排渣装置能够将碎渣排出施工面，使得切割装置能够持续顺利工作完成掏槽。

具体地，在一个优选的实施方式中，排渣装置包括真空吸渣管，真空吸渣管布置在喷头与冲击破岩钻头之间。采用真空吸渣管的方式进行排渣，结构简单，成本低，排渣效果好，并且更加环保。

进一步地，在一个优选的实施方式中，喷头之间设有间隔布置的辅助喷头。

通过设置若干辅助喷头能够切割更多的切缝以促进岩脊破碎，提高掏槽工作效率。

进一步地，在一个优选的实施方式中，喷头喷射形成的射流与切割装置边缘呈10～20度夹角。这种设置方式使得切割装置两侧喷头喷射方向略超出切割装置外缘，能够使切槽边缘略宽于切割装置宽度，以便切割装置深入槽内持续掏切。