[发明专利]一种孤石钻劈装置、盾构机及孤石劈裂方法和应用

说明书

本发明公开了一种孤石钻劈装置、盾构机及孤石劈裂方法和应用，孤石钻劈装置包括支撑架，所述支撑架上设有锚钻装置和劈裂装置，所述锚钻装置通过滑移机构与支撑架相连接，劈裂装置通过升降机构与支撑架相连接。本发明通过锚钻装置和劈裂装置相配合，对开挖面内的孤石进行先钻后胀裂破碎，大大提高破岩效率。本发明结构设计巧妙，锚钻装置和劈裂装置移动灵活，能对不同位置的孤石进行准确破碎，配合盾构机实现对隧道的高效、安全开挖，降低了投入成本，提高了施工效率和施工安全系数。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是指一种孤石钻劈装置、盾构机及孤石劈裂方法和应用。

背景技术

岩石破碎的方法有很多种，比较早的是采用手工劈裂的方法，即在岩石山体上手工用铁凿凿若干楔形眼，插上金属楔子，依次用铁锤敲打，直至使岩块从岩体上分离下来，岩块能从岩体上分离下来，是由于楔子斜面产生的张力大于岩石的抗拉强度时，岩块从岩体表面开始自上而下裂开，这种开采属于原始的手工开采，效率低、劳动强度大。也有用炸药爆破的开采方法，即在岩体上钻若干很深的炮眼，装上炸药或导爆索起爆，这种方法由于爆炸荷载直接作用在岩体中，而且爆轰波向岩体四周传播，很难控制岩石的成材性，产生很多废料，还会产生剧烈的震动，并伴有飞石，作业安全性低。针对上述两种方法的不足，中国专利 CN 1097237 A公开了用于石料开采的劈裂方法及劈裂器，先在岩体上钻上浅孔，浅孔中装上由两半金属柱槽体组成的内腔中装有能量释放物的张力劈裂器，在孔外促使能量释放后，使劈裂器产生的张力劈裂岩石，该发明一定会程度上改善了上述两种方法，但是能量释放物的量难以准确控制，太多容易造成浪费，太少不足以使岩石劈裂。且不适用于隧道掘进中的大块孤石的破碎。

而在隧道开挖过程也会采用钻爆法进行孤石破碎，如中国专利CN106524844B公开的一种盾构隧道沿线孤石勘查和爆破处理的施工方法，采用炸药爆破，提高了破岩效率，但是爆破方向不易控制，安全系数低。因此设计一种灵活性好、破碎效率高、适用范围广的孤石钻劈装置很有必要。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种孤石钻劈装置、盾构机及孤石劈裂方法和应用，以解决上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种孤石钻劈装置，包括支撑架，所述支撑架上设有锚钻装置和劈裂装置，所述锚钻装置通过滑移机构与支撑架相连接，劈裂装置通过升降机构与支撑架相连接。

优选地，所述滑移机构包括固定在支撑架上的滑轨，滑轨上滑动设有滑移台，锚钻装置设置在滑移台上，滑移台的一侧设有驱动电机，驱动电机通过传动机构带动滑移台沿滑轨运动。

优选地，所述传动机构包括设置在驱动电机输出端的主动齿轮和固定在支撑架上的传动齿条，主动齿轮与传动齿条相啮合。进一步，所述锚钻装置包括钻机和钻柱，钻机固定在滑移台上，钻柱连接在钻机的输出端。

优选地，所述升降机构包括固定在支撑架上的升降油缸，升降油缸的伸缩端设有安装板架，所述劈裂装置设置在安装板架上。所述劈裂装置通过轴向滑动机构与安装板架相连接。

优选地，所述轴向滑动机构包括设置在安装板架上的直线电机和轴向导轨，轴向导轨和直线电机平行设置，所述直线电机上设有安装座，锚钻装置固定在安装座上，安装座通过滑块与轴向导轨滑动连接。

优选地，所述安装座通过连接环与直线电机的滑动块相连接。所述劈裂装置为劈裂棒，劈裂棒与锚钻装置同向设置。

一种掘进机，包括所述的孤石钻劈装置。

一种所述的孤石劈裂装置的孤石劈裂方法，步骤如下：

S1：在隧道开挖过程中，遇到较大孤石时，将孤石劈裂装置运送至距离孤石的合适位置处；

S2：孤石劈裂装置的锚钻装置根据预先规划的位置，对孤石进行锚钻，形成劈裂钻孔；