[发明专利]一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置

说明书

本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，包括钻臂、第一信号感应块、第二信号感应块、单片机、电源和警报器，第一信号感应块和第二信号感应块内部结构相同，均包括滑槽、磁铁、线圈和弹性件，磁铁与滑槽内壁滑动连接，所述弹性件尾端固定于滑槽尾部，弹性件首端固定于磁铁尾端，所述线圈固定在磁铁首端两侧的滑槽壁上，所述线圈两端与单片机输入端针脚连接，单片机输出端连接警报器和电源输入端连接。与传统技术相比，本发明较低成本实现了持续进行检测并过滤正常工作时的干扰信号的功能，避免施工人员遭遇落石的危险。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置。

背景技术

由于地理、经济等方面因素的影响，在铁路、公路、水路等基础设施建设过程中不能完全规避山峰等障碍，有时候不得不需要穿过山峰，必须使用隧道开挖施工。隧道开挖是一项耗时长、难度大且极具挑战性的施工作业，当前隧道开挖主要采用掘进法及钻爆法。掘进法采用盾构隧道掘进机施工，一次性凿出整个隧道断面（通常为圆面），掘进施工方法具有开挖速度快及工作环境安全的优点，缺点是盾构隧道掘进机施工造价昂贵、适应性差。钻爆法利用凿岩机在隧道掌子面钻孔，然后装上炸药进行爆破来凿开隧道断面，钻爆法的优点是施工便捷、适应性强、设备廉价等。目前我国大部分隧道开挖采用的是钻爆法施工。

传统的钻爆法施工设备的弱点存在着一些缺点：只能在施工前先对岩石结构进行探测，预测开挖的风险性，无法针对因施工导致的岩石结构变化所带来的岩石大面积掉落给施工人员所带来的安全风险。

针对因施工导致的岩石结构变化所带来的岩石大面积掉落的风险，现有凿岩机器人可以在挖孔施工工作过程中持续进行检测以应对此问题。凿岩机器人通过与隧道断面之间建立好坐标关系后完成车体定位和钻孔定位，最后开始自动钻孔。在自动钻孔过程中，遍布在钻臂上的传感器将读取的压力、位移、角度等信息传递到系统中，方便操作人员根据岩层情况进行调整或者自动调整凿岩参数。

但凿岩机器人存在着成本高昂以及无法合理应对钻臂自身遭遇外力而产生的压力信号变化。当钻臂本身遭遇其他外力，比如施工人员的碰撞时，钻臂接受到的震动信号会对钻头在挖孔时所传来的震动信号产生干扰，影响施工人员的判断，所以急需一种装置能实现在挖孔施工工作过程中持续进行检测并过滤正常工作时的干扰信号的装置，避免施工人员遭遇落石危险。

发明内容

本发明提供了一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，目的为实现在挖孔施工工作过程中持续进行检测并过滤正常工作时的干扰信号的功能，避免施工人员遭遇落石危险。

为了达到上述目的，本方案提供如下技术方案：

一种适用于隧道狭小空间的智能化钻岩装置，包括钻臂、外护套和钻头，所述钻头夹持端与钻臂工作端固定连接，所述外护套沿钻头轴向排列，外护套一端固定在钻臂工作端端面，还包括：

检测单元，检测单元包括第一信号感应块、第二信号感应块、单片机、电源和警报器，所述第一信号感应块固定于外护套端面，所述第二信号感应块固定于钻臂上，第一信号感应块和第二信号感应块内部结构相同，均包括滑槽、磁铁、线圈和弹性件，所述磁铁与滑槽内壁滑动连接，所述弹性件尾端固定于滑槽尾部，弹性件首端固定于磁铁尾端，所述线圈固定在磁铁首端两侧的滑槽壁上，所述线圈两端与单片机输入端针脚连接，单片机输出端连接警报器和电源输入端连接，单片机用于在接收到校零信号后，保存第一信号感应块的线圈和第二信号感应块的线圈超过阈值时电流信号的幅值和相位，根据电流相位起始点建立第一信号感应块的线圈的电流信号和第二信号感应块的线圈的电流信号的映射关系并保存，并在接收到工作信号后，对比第一信号感应块的线圈的电流信号和第二信号感应块的线圈的电流信号，若不满足映射关系，则向警报器发送报警指令，警报器在接收到报警指令后启动；

工作单元，工作单元包括除尘囊、进水管和抽水泵，所述除尘囊沿钻头轴向排列，净化腔外缘固定在外护套内侧，除尘囊内有净化腔，除尘囊内壁上端开有多个出水口，所述抽水泵上通有的进水管连通除尘囊。