[发明专利]一种受限硬岩巷道定向钻进劈裂施工装备及方法

说明书

本发明公开了一种受限硬岩巷道定向钻进劈裂施工装备及方法，装备，包括：机体；行走部，设于机体以带动机体移动；钻劈臂架，设于机体用于进行钻劈作业；破碎臂架，设于机体用于进行破碎作业；支撑部，设于机体用于支撑机体以在作业时保持稳定；液压系统，设于机体用于给钻劈臂架及破碎臂架提供动力；采集与控制中心，设于机体用于采集信息并控制行走部、钻劈臂架、破碎臂架及支撑部执行指令动作。本发明提高了钻进劈裂施工设备运行的智能化水平，降低了施工操作人员的劳动强度，提高了钻进劈裂施工设备运行的智能化水平，在提升了受限硬岩巷道定向钻进劈裂的施工效率同时，可有效实现受限硬岩巷道定向掘进。

技术领域

本发明属于硬岩巷道掘进技术领域，特别是涉及一种受限硬岩巷道定向钻进劈裂施工装备及方法。

背景技术

硬岩巷道掘进对象为抗压强度在100MPa以上的岩石，其特性超出了机械刀具的经济截割范围。目前硬岩巷道多采用钻爆法，但该方法存在“无用功”工序占比大、人与设备安全性差、环境影响不可控等缺点，限制了其在要求对环境扰动控制在有限范围内的掘进工程中的使用。尽管盾构法可有效针对硬岩，应用于受限硬岩巷道掘进仍存在配套设备多、施工成本高、灵活性差等问题。钻进-劈裂法基于钻爆法改进而来，利用机械或液力方式向钻孔侧面及底部快速施加压力致使岩石破裂，具有配套设备少、环境影响可控、施工灵活等优点，较适用受限硬岩巷道掘进。钻进-劈裂法施工装备作业过程中机体受到来自于硬岩的反向负载扰动，若机体平衡条件会被打破，将产生位姿偏差，同时钻进劈裂施工装备作业臂架末端负载较大，导致臂架末端存在挠度误差。在位姿偏差与挠度误差双影响下，钻进-劈裂掘进作业效率显著降低。因此，需要一种高效稳定的定向钻进劈裂施工控制方法，保证巷道钻劈机高效率定向施工作业。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对目前受限硬岩巷道掘进工作中存在的技术问题，提供一种安全可靠、稳定高效的一种受限硬岩巷道定向钻进劈裂施工装备及方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种受限硬岩巷道定向钻进劈裂施工装备，包括：

机体；

行走部，设于机体以带动机体移动；

钻劈臂架，设于机体用于进行钻劈作业；

破碎臂架，设于机体用于进行破碎作业；

支撑部，设于机体用于支撑机体以在作业时保持稳定；

液压系统，设于机体用于给钻劈臂架及破碎臂架提供动力；

采集与控制中心，设于机体用于采集信息并控制行走部、钻劈臂架、破碎臂架及支撑部执行指令动作。

进一步的，钻劈臂架包括：

大臂，一端可转动地设于机体，大臂通过驱动件驱动能够进行俯仰及摆动；

小臂，可滑动地设于大臂的末端，小臂通过驱动件驱动能够进行伸缩；

回转装置，可转动地设于小臂的末端，回转装置通过驱动件驱动能够进行俯仰、竖转、横转；

钻进装置，设于回转装置，能够推进以执行钻进作业；

劈裂装置，设于回转装置，能够推进以执行劈裂作业。

进一步的，破碎臂架包括：

破碎臂架大臂，一端可转动地设于机体，破碎臂架大臂通过驱动件驱动能够进行俯仰；

破碎臂架小臂，可转动地设于破碎臂架大臂末端，破碎臂架小臂通过驱动件驱动能够进行俯仰；

破碎臂架破碎装置，设于破碎臂架小臂末端，用于进行破碎作业。

进一步的，行走部包括：

四个行走履带，分别设于机体底部，通过马达驱动转动以带动机体行走；

支撑部包括：

四个支撑油缸，分别设于机体底部，能够伸出以支撑机体。

进一步的，所述采集与控制中心包括：

激光标靶，通过位姿检测获得机体实际位姿；