[發明專利]一種地下工程用智能鉆孔裝置及掘進機

在審

• 申請號: 202011057262.3
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112196569A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 滿軻;劉曉麗;黃進;王振偉;郭占峰;陳輝;王向陽;董亞峰;柳宗旭
• 申請（專利權）人: 清華大學;北方工業大學
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/00;E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 北京中強智尚知識產權代理有限公司 11448
• 代理人: 黃耀威

1.一種地下工程用智能鉆孔裝置，其特征在于，包括：

鉆孔機構(1)，設在固定盤(2)上，包括在所述固定盤(2)上可軸向伸縮的鉆桿(101)、用于驅動所述鉆桿(101)軸向伸縮和軸向旋轉的驅動組件；

檢測模塊，用于檢測所述鉆孔機構(1)鉆進所述待開挖巖體(4)過程中的巖屑、以及所述待開挖巖體(4)的巖體物理力學參數，分析巖屑的塊度大小及重量分布規律；

控制模塊，用于根據所述巖屑的塊度大小及重量分布規律，調整所述驅動組件驅動所述鉆桿(101)軸向伸縮和/或軸向旋轉的參數。

2.根據權利要求1所述的地下工程用智能鉆孔裝置，其特征在于，所述鉆孔機構(1)還包括設在所述鉆桿(101)遠離自由端的一端的連接件(102)；所述驅動組件包括與所述連接件(102)連接的旋轉驅動軸(103)、以及用于帶動所述鉆桿(101)軸向運動的水平驅動件(104)。

3.根據權利要求2所述的地下工程用智能鉆孔裝置，其特征在于，所述水平驅動件(104)為液壓泵；所述驅動組件還包括與旋轉驅動軸(103)的伺服電機，所述伺服電機用于帶動所述鉆桿(101)軸向旋轉。

4.根據權利要求2所述的地下工程用智能鉆孔裝置，其特征在于，所述鉆孔機構(1)上還設有封堵元件(105)，所述封堵元件(105)由高強度碳鋼材料制成，且所述高強度碳鋼材料的含碳量低于0.7％、強度高于所述固定盤(2)強度的30％以上。

5.根據權利要求1所述的地下工程用智能鉆孔裝置，其特征在于，所述檢測模塊包括巖屑檢測單元，所述巖屑檢測單元包括：

圖像采集組件，用于對在所述鉆孔機構(1)鉆進所述待開挖巖體(4)過程中的巖屑進行形貌采集；

稱重組件，用于對所述巖屑的進行稱重，并將獲得的所述巖屑重量進行分級；

量化分析組件，用于根據所述巖屑的形貌和重量分級，分析所述巖屑的塊度大小及重量分布規律。

6.根據權利要求5所述的地下工程用智能鉆孔裝置，其特征在于，所述檢測模塊還包括參數分析單元，所述參數分析單元包括：

參數檢測組件，用于檢測所述巖屑的密度、孔隙率、單軸抗壓強度、耐磨性、脆性，確定所述待開挖巖體(4)的巖體物理力學參數；

參數分析組件，用于根據所述待開挖巖體(4)的巖體物理力學參數，確定所述鉆孔機構(1)上的所述鉆桿(101)軸向伸縮和/或軸向旋轉的參數，以及根據在所述待開挖巖體(4)上已鉆孔的深度參數、巖屑形貌以及巖屑重量，分析所述巖屑的塊度大小及重量分布規律。

7.根據權利要求1所述的地下工程用智能鉆孔裝置，其特征在于，在所述鉆孔機構(1)為至少兩個時，至少兩個所述鉆孔機構(1)通過轉動連接機構(8)與所述固定盤(2)連接，所述轉動連接機構(8)包括：

連接桿(801)，設在所述固定盤(2)內，至少兩個所述鉆孔機構(1)設在所述連接桿(801)上，且至少兩個所述鉆孔機構(1)的活塞桿在所述連接桿(801)上相互平行；

第一絲杠(802)，位于所述連接桿(801)的一端，所述第一絲杠(802)的缸體設在所述固定盤(2)上，所述第一絲杠(802)的活塞桿與所述連接桿(801)鉸接；

第二絲杠(803)，位于所述連接桿(801)的另一端，所述第二絲杠(803)的缸體設在所述固定盤(2)上，所述第二絲杠(803)的活塞桿與所述連接桿(801)鉸接；其中，所述第二絲杠(803)的活塞桿的伸縮方向與所述第一絲杠(802)的活塞桿的伸縮方向之間的夾角為15°～160°。

8.根據權利要求7所述的地下工程用智能鉆孔裝置，其特征在于，所述鉆孔裝置還包括固定機構(9)，所述固定機構(9)用于將在所述固定盤(2)上轉動的所述鉆孔機構(1)固定在所述固定盤(2)上，以調整所述鉆桿(101)在所述固定盤(2)上設置的角度。