[发明专利]一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置及方法

权利要求书

1.一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，包括：中心旋转轴（1）；其特征在于，还包括分布于中心旋转轴（1）上的可伸缩的液压器（2）；所述液压器（2）上设置有铣刀（3）；所述中心旋转轴（1）连接在用于密封围岩钻孔的密封盖（8）上，液压器（2）由一个控制器（9）控制伸缩，所述控制器（9）还控制所述中心旋转轴（1）转动；

密封盖（8）上设置有能透气的水蒸气发生器（4），所述水蒸气发生器（4）与所述铣刀（3）位于所述密封盖（8）的同一侧，密封盖（8）上开孔并外接水蒸气导入器（10），所述水蒸气导入器（10）通过导管将水蒸气导入水蒸气发生器（4）中。

2.按照权利要求1所述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，其中，所述密封盖（8）上设置有能透气的保护壳（6）；所述保护壳（6）与所述水蒸气发生器（4）位于所述密封盖（8）的同一侧，所述保护壳（6）与所述水蒸气发生器（4）之间放置有破碎剂。

3.按照权利要求2所述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，其中，所述水蒸气发生器（4）沿所述中心旋转轴（1）轴向分布，并设置有安装孔与可伸缩的液压器（2）滑动配合，沿所述水蒸气发生器（4）轴向设置间隔均匀的，用于排气的多个孔洞（5），所述水蒸气发生器（4）与所述中心旋转轴（1）同步转动。

4.按照权利要求3所述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，其中，所述保护壳（6）沿所述水蒸气发生器（4）轴向分布，并设置有切割孔（7）供铣刀（3）伸出，所述保护壳（6）与所述中心旋转轴（1）同步转动。

5.按照权利要求4所述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，其中，所述密封盖（8）为台阶状，其包括与中心旋转轴（1）同轴连接的第一级台阶；用于连接第一级台阶的中间一级台阶，和用于密封钻孔的最后一级台阶；所述第一级台阶可在密封盖（8）上发生转动，由控制器（9）控制，带动中心旋转轴（1）旋转，所述保护壳（6）和所述水蒸气发生器（4）皆安装在第一级台阶上。

6.按照权利要求1所述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，其中，所述液压器（2）沿所述中心旋转轴（1）交错排列。

7.按照权利要求4所述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，其中，所述水蒸气发生器（4）为空心圆柱体碳纤维钢管；所述铣刀（3）为3头铣刀；所述中心旋转轴（1）为碳纤维实心厚圆柱体，直径在300mm～500mm之间；所述切割孔（7）大小为铣刀（3）顶部尺寸的1～1.5倍；所述围岩钻孔的形式为倒“V”字形。

8.一种在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：在围岩断面上开设钻孔，并朝钻孔内插入权利要求1所述在建隧道小断面扩挖的围岩内部自动切割装置，并使用所述密封盖（8）密封钻孔；

S2：操作控制器（9），控制液压器（2）伸长，使铣刀（3）能够触碰围岩内部，再操作控制器（9），使中心旋转轴（1）转动，进行围岩内部切割扩孔；

S3：重复步骤S2，直至完成围岩内部切割扩孔工序；

在切割装置插入钻孔之前，安装水蒸气发生器（4），所述水蒸气发生器（4）与所述铣刀（3）位于所述密封盖（8）的同一侧，安装能透气的保护壳（6），所述保护壳（6）与所述水蒸气发生器（4）位于所述密封盖（8）的同一侧，所述保护壳（6）与水蒸气发生器（4）之间放置破碎剂，在切割装置插入钻孔后，密封盖（8）上开孔并外接水蒸气导入器（10），通过水蒸气导入器（10）将水蒸气导入到水蒸气发生器（4）中，由导入的水蒸气与破碎剂结合，形成膨胀性气体，冲击围岩内部。