[發明專利]基于機械切割與彈丸侵徹組合裝置的聯合破巖方法及裝置

在審

• 申請號: 202210887624.4
• 申請日: 2022-07-26
• 公開（公告）號: CN115405305A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 徐福通;孟甜甜;周輝;李彥恒;盧景景;譚可可;肖建成;齊資源
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所;沈陽工業大學;中國人民解放軍火箭軍工程設計研究院
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/10
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發明提供基于機械切割與彈丸侵徹組合裝置的聯合破巖方法及裝置，方法用于對掌子面進行開挖，聯合破巖方法包括：先通過控制組件控制監控組件獲取掌子面的圖像信息；然后在利用控制組件依據圖像信息控制驅動組件進行驅動動作；最后控制組件控制動力部進行發射動作；其中，當控制組件控制驅動組件進行驅動動作時，用于驅動牙輪鉆頭組件對掌子面進行一次破碎；當控制組件控制動力部進行發射動作后，動力組件用于驅動炮彈由裝填部進入線膛炮管進行發射，以對掌子面進行二次破碎。可廣泛應用于巖體開挖技術領域。

技術領域

本發明屬于巖體開挖技術領域，特別涉及基于機械切割與彈丸侵徹組合裝置的聯合破巖方法及裝置。

背景技術

隨著經濟的不斷發展，我國地下空間工程項目日益增多，特別是以川藏鐵路為代表的一系列長大隧道群以及大規模深埋礦山巷道、引水隧洞等建設項目需求不斷增加，隨之而來的是日趨復雜的地質結構和工程難題。數十年來，以鉆爆法和TBM工法為代表的隧道掘進技術長期活躍在各種不同類型的地下空間工程施工現場，然而，在復雜多變的地質環境和高效施工需求面前，傳統的破巖技術逐漸面臨新的挑戰。近年來，各種用于巖石快速開挖的新技術和新方法不斷涌現，包括激光輻射、水射流(包括純水射流及磨料水射流)和牙輪等。這類技術的出現為隧道開挖效率的提升創造了新的可能。然而，在硬巖、極硬巖開挖方面，一般常規技術難以實現對巖體的有效破碎，而上述新技術在破碎巖體的效率上仍舊有待提升。

也即，在隧道開挖中，對于硬巖和極硬巖的破碎，現有技術中通過單一的激光輻射、水射流等，無法對其進行有效破碎；

可見，如何提高對硬巖和極硬巖的破碎，是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明提供的一種基于刀具預切與彈丸侵徹的聯合破巖機構，以至少解決上述技術問題；

為了解決上述問題，本發明的第一方面提供一種基于機械切割與彈丸侵徹組合裝置的聯合破巖方法，所述方法用于對掌子面進行開挖，所述組合裝置包括線膛炮管、以及為所述線膛炮管提供炮彈的裝填部和驅動所述炮彈進行發射的動力部，牙輪鉆頭組件、和用于驅動所述牙輪鉆頭組件的驅動組件，監視組件和控制組件，所述控制組件與所述動力部、驅動組件和監視組件通信連接；所述線膛炮管和所述裝填部設置在一機架上，所述聯合破巖方法包括：所述控制組件控制所述監控組件獲取所述掌子面的圖像信息；所述控制組件依據所述圖像信息控制所述驅動組件進行驅動動作；所述控制組件控制所述動力部進行發射動作；其中，當所述控制組件控制所述驅動組件進行驅動動作時，所述驅動組件用于驅動所述牙輪鉆頭組件對所述掌子面進行一次破碎；當所述控制組件控制所述動力部進行發射動作后，所述動力組件用于驅動所述炮彈由所述裝填部進入所述線膛炮管進行發射，以對掌子面進行二次破碎。

在第一方面中，所述控制組件依據所述圖像信息控制所述驅動組件進行驅動動作還包括：通過所述控制組件檢測所述牙輪鉆頭組件是否與所述掌子面貼合，若是，則控制所述驅動組件進行驅動動作，若否，則調整所述牙輪鉆頭組件與所述掌子面的距離，使所述牙輪鉆頭組件與所述掌子面進行貼合后，在控制所述驅動組件進行驅動動作。

在第一方面中，所述組合裝置還包括壓力傳感組件，所述壓力傳感組件設置在所述牙輪鉆頭組件上，且所述壓力傳感組件與所述控制組件電連接，所述通過所述控制組件檢測所述牙輪鉆頭組件是否與所述掌子面貼合包括：通過控制組件接收所述壓力傳感器傳輸的壓力值，若壓力值大于等于預設的壓力閾值，則判定所述牙輪鉆頭組件與所述掌子面相貼合，若壓力值小于預設的所述壓力閾值，則判定所述牙輪鉆頭組件未與所述掌子面貼合。

在第一方面中，所述組合裝置還包括伸縮油缸，所述伸縮油缸的固定端設置在機架上，所述伸縮油缸的伸縮端與所述牙輪鉆頭組件連接，所述伸縮油缸與所述控制組件電連接，所述調整所述牙輪鉆頭組件與所述掌子面的距離包括：所述控制組件控制所述伸縮油缸的伸縮端進行伸縮動作，以調整所述牙輪鉆頭組件的位置。