[发明专利]一种小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种锚杆钻机系统，特别是涉及一种小直径全断面隧道掘进机(TBM)锚杆钻机系统。

背景技术

全断面隧道掘进机(TBM)是一种集机械、电子、液压、激光等技术于一体的大型隧道掘进装备，在山岭隧道及城市地铁的建设中发挥着重要作用。从发展趋势来看，小型化的TBM是一个重要发展方向，特别是直径在3～5米范围内的小直径TBM在地下引水工程或地下排污系统建设中有广泛应用。

目前，小直径TBM面临的主要问题是：作业空间有限，可移动部件的运动范围、空间布置、运动形式都需要进行整体优化设计。特别是小直径TBM的锚杆钻机系统，属于小直径TBM上的关键部件，在TBM掘进过程中起到支护作用。

现有技术中，用于小直径TBM的锚杆钻机主要存在的问题是：一是灵活性，在小直径TBM上，由于空间较小无法按照大直径TBM的方法安装锚杆钻机。即使经改进安装以后，由于锚杆钻机安装位置距离隧道中心较远，钻机长度较长，在轨道内无法回转，不能满足锚杆支护覆盖范围的要求；二是精准性，由于小直径TBM在有限的空间内作业，在锚杆钻机打孔作业之前，应该对相应的作业部位进行准确定位测量，然后再启动后续工序，减少或避免出现误打孔、打偏孔、打孔不深、固定不牢等问题；三是契合度，现有技术中存在把用于其它工程领域中的锚杆钻机用于掘进机或盾构机的实际应用，但这些应用不能完全适应掘进机的结构特点和工作流程，在结构安装、电气调配、人员操控等方面尚未形成有机整体。

基于上述原因，有必要提供一种用于小直径TBM适用的锚杆钻机系统，能够在使用的灵活度、精准性以及与掘进机实际应用紧密契合方面具有创新性，同时具有成本低、稳定可靠等技术优势。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种小直径TBM锚杆钻机系统，能够应用于直径小于5米的敞开式TBM，解决小直径TBM施工过程中锚杆钻机体积过大、转动不灵活、精度不高等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种小直径全断面隧道掘进机(TBM)锚杆钻机系统，所述锚杆钻机系统固定的底座可沿设置在所述全断面隧道掘进机内凯或主梁的轨道上滑动，所述锚杆钻机装置包括两个结构相同，且沿所述小直径全断面隧道掘进机中心轴线左右对称设置的锚杆钻机，所述锚杆钻机通过由大臂总成、大臂油缸、小臂总成和小臂油缸组成的连杆结构铰接到所述底座上；所述连杆结构的大臂总成与所述底座的铰接点位于所述底座的顶端，所述大臂油缸与所述底座的铰接点位于所述底座的底端，大臂油缸的活塞杆与所述小臂油缸的活塞杆也是活动连接，该小臂油缸的一端通过铰链连接该大臂总成；该小臂总成的两端分别通过铰链连接该锚杆钻机和该小臂油缸；通过该大臂油缸的伸缩控制该大臂总成和该锚杆钻机一起转动，通过该小臂油缸的伸缩控制该锚杆钻机相对于大臂总成的转动；当该小臂油缸的活塞杆完全伸出并固定，该大臂油缸收回，该连杆结构带动该锚杆钻机处于竖直向上的位置；当该大臂油缸的活塞杆伸出，带动整个大臂总成绕上部铰接点旋转，该锚杆钻机覆盖靠近隧道中轴线；当该大臂油缸的活塞杆完全缩回固定，该小臂油缸的活塞杆伸出时，该小臂总成带动该锚杆钻机接近隧道中轴线，该小臂油缸的活塞杆缩回时，该小臂总成带动该锚杆钻机偏离隧道中轴线。

在本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的另一个实施例中，所述连杆结构的大臂油缸的缸径为Φ80mm，杆径为Φ50mm，行程为220mm-280mm；所述小臂油缸缸径为Φ80mm，杆径为Φ50mm，行程为60mm-100mm。

在本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的另一个实施例中，所述连杆结构控制为全液压控制，手动控制液压阀组，实现对大臂油缸和小臂油缸的伸缩操作。

在本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的另一个实施例中，所述连杆结构控制为电路控制，采用电磁阀组，实现对大臂油缸和小臂油缸的伸缩操作。

在本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的另一个实施例中，所述轨道通过铆钉或焊接固定到所述内凯外壁上，所述底座安装到所述轨道上，并与所述轨道的上表面和外表面对应结合。

在本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的另一个实施例中，在所述小直径全断面隧道掘进机的外凯和所述轨道之间设置有用于推动所述锚杆钻机底座沿所述轨道移动的轴向移动油缸。