[发明专利]一种超临界流体钻爆一体化双臂凿岩台车及其操控方法

说明书

本发明涉及一种超临界流体钻爆一体化双臂凿岩台车及其操控方法，属于隧道及地下空间钻裂施工领域。包括预裂臂、钻臂、超临界流体发生室和操作室，预裂臂包括定位装置、圆弧滑座、固定板、固定扣、长杆、连接块、电动伸缩杆、注水口、传压口；超临界流体发生室包括定压阀、激发电路以及混相流体注入口。电脑通过钻臂钻孔后采集的信息，控制定位装置进行定位，定位完成后，控制打开圆弧滑座上的固定扣，启动电动伸缩杆，将长杆顶入孔内适当位置，接着通过油泵向液压膨胀胶囊注油，堵塞孔口完成后，水注入注水口直至填充空隙空间；混相流体注入口打开，注入混相流体，关闭混相流体注入口，启动激发电路，至压力上升到设定值之后，定压阀自动打开，对岩体压裂。

技术领域

本发明涉及一种超临界流体钻爆一体化双臂凿岩台车及其操控方法，属于隧道及地下空间钻裂施工领域。

背景技术

在隧道及地下空间开挖中，钻裂法是一种经久不衰的方法，随着人力成本越来越高以及对工地环境，人员健康的要求越来越高，机械化的趋势也愈发明显。目前我国在钻裂基本作业上实现了机械化，单钻孔而言，最常见的是人工操控凿岩台车或多臂钻车进行钻孔，而在装药、填充以及爆破方面基本采用人工装药、填充以及炸药爆破。一方面，纯人工操控台车，效率较低、钻孔精确度不高、存在超欠挖、质量较差；另一方面在爆破造成的不稳定围岩下进行人工装填危险性高，并且炸药爆破场地噪音污染和空气污染严重。另外两条作业线未能集成到一个机械设备上，机械化程度低，施工效率和施工质量较差。

为了降低对周围岩体的振动，提高作业安全性以及促进施工工地绿色化，高能气体膨胀致裂岩体的新型破岩技术应运而生，尤其是CO₂相变致裂技术近年来在矿上开采、隧道掘进和市政交通等领域受到广泛关注。但目前尚未有与凿岩台车配合掘进的例子。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种超临界流体钻爆一体化双臂凿岩台车及其操控方法，用以解决传统组合方式机械化程度低，施工效率和施工质量不足，环境污染严重，安全性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：

一种超临界流体钻爆一体化双臂凿岩台车，包括预裂臂、钻臂、储罐、电机、油泵、油罐、承台和操作室；其中，所述预裂臂与钻臂分别用于压裂和钻孔，所述预裂臂与钻臂分别连接在操作室前端两侧；所述操作室后端依次设置有储罐、电机、油泵以及油罐，且均设置在所述承台上方；所述储罐内存储有液态气体，所述电机为钻臂和预裂臂的定位和钻入提供动力，所述油罐为油泵储存和提供用油；

所述预裂臂包括定位装置、圆弧滑座、固定板、固定扣、长杆、连接块、电动伸缩杆、注水口、传压口；圆弧滑座设置于所述固定板上，固定板端部设置有定位装置，

所述长杆、电动伸缩杆以及连接块均放置在所述圆弧滑座上，所述固定扣也固定于所述圆弧滑座上用于固定所述长杆；

所述长杆包括液压膨胀胶囊及其底部设置的注油口；所述长杆与所述连接块通过螺纹连接，连接块又与所述电动伸缩杆连接，电动伸缩杆端部又设置有挡板；所述连接块上设置有所述注水口以及传压口；所述注水口、传压口、注油口分别与耐压软管通过螺栓连接；

所述操作室后端还设置有超临界流体发生室，所述超临界流体发生室包括定压阀、激发电路以及混相流体注入口，所述定压阀与所述传压口用耐压软管连接；所述混相流体注入口所注入的混相流体包括液态气体与一种致裂剂混合；

所述油泵与所述预裂臂上的液压膨胀胶囊连接，用于注入或抽出油；所述储罐与所述混相流体注入口通过耐压软管连接。

进一步地，所述操作室中设有人员座位、操作平台和电脑。

进一步地，所述操作室以及超临界流体发生室也位于所述承台上方。

进一步地，所述双臂凿岩台车还包括支腿、履带底盘，所述履带底盘用于凿岩台车整体的行驶和转动，所述承台位于履带底盘的上面，所述支腿用于施工中保持车身稳定性。