一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置
本发明属于破碎围岩隧道钻爆施工，具体涉及一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置。
背景技术：
1、目前隧道开挖采用的常见方法包括隧道掘进机法和钻爆法，钻爆法指通过钻孔、装药、爆破开挖岩石的方法，相比之下，钻爆法因其地质环境适应力强、施工成本低，是深埋隧道开挖采用的主流工法。然而，对于深埋软弱破碎围岩隧道而言，高地应力、节理发育、岩性软弱破碎等问题极为突出，这些不利因素在钻孔作业阶段极易引发一系列严峻挑战，包括但不限于保径能力弱、卡钻、掉钻等，此时炮孔形态难以维持圆顺状态甚至塌孔，影响后续装药的顺利进行，因此必须重新钻孔。
2、再者，在不良地质隧道钻爆施工过程中，通常采用光面、预裂爆破技术来控制爆破裂缝的发展方向，从而减小轮廓面的超欠挖，充分利用围岩的自承能力，增强结构稳定性。但在实际应用时，炸药爆轰产生的能量对保留围岩的扰动作用大、损伤破坏作用强。随着聚能爆破技术的发展，可通过控制聚能装置的切槽方向，使爆炸能量沿切槽方向释放以形成定向裂纹，从而改善轮廓面开挖质量。但目前聚能装置都是通过预制成品，然后人工送入炮孔内，且切槽方向需人工调整，耗时耗力，难以保障切槽方向与轮廓线方向保持一致。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，以解决上述背景技术中提出的炮孔形态难以维持圆顺状态甚至塌孔以及目前聚能装置都是通过预制成品，然后人工送入炮孔内，且切槽方向需人工调整，耗时耗力，难以保障切槽方向与轮廓线方向保持一致的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，包括钻杆以及固定于钻杆一侧的钻头座，所述钻杆的上下两侧外壁均开设有螺纹孔，且钻杆上下两侧的螺纹孔内螺纹连接有螺纹柱，所述螺纹柱的一端固定有定位杆，所述钻杆的外壁套接有聚能管；
3、所述钻杆内活动连接有两个安装板，两个所述安装板的相背面均固定有两个切割刀，所述钻头座的一侧外壁固定有固定齿，且钻头座内活动连接有四个调节齿。
4、在进一步的实施例中，所述钻杆内设有双轴电机，所述双轴电机的两侧外壁均固定有与钻杆内壁固定连接的固定柱，且双轴电机的两个输出端均固定有导向螺杆。
5、在进一步的实施例中，所述导向螺杆的外壁螺纹连接有导向套筒，所述导向套筒的端面固定有用于对聚能管位置固定的固定板。
6、在进一步的实施例中，所述导向套筒的外壁固定有限位环，所述限位环上开设有两个限位孔，且限位环的限位孔内活动连接有与钻杆内壁固定连接的限位柱。
7、在进一步的实施例中，两个所述切割刀之间对称设有两个与安装板和钻杆内壁固定连接的支撑弹簧，所述钻杆的一侧内壁安装有步进电机。
8、在进一步的实施例中，所述步进电机的输出端固定有连接轴，所述连接轴的外壁固定有两个用于推动安装板移动的凸轮，所述钻杆的上下两侧外壁均开设有两个供切割刀移动的通槽。
9、在进一步的实施例中，所述调节齿的一侧固定有延伸至钻头座内的连接杆，所述钻头座的一侧外壁开设有四个供连接杆移动的移动槽，所述连接杆的一侧外壁固定有导向块。
10、在进一步的实施例中，所述连接杆上开设有导向孔，且连接杆的导向孔内活动连接有与钻头座内壁固定连接的导向销，所述导向销的外部套接有用于对连接杆支撑的压缩弹簧。
11、在进一步的实施例中，所述钻头座内安装有液压缸，所述液压缸的输出端固定有用于推动导向块的推块。
12、本发明的技术效果和优点：
13、该用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，通过在钻杆的外部套接聚能管，钻杆在钻进的同时便可将聚能管送入炮孔内，聚能管能够对炮孔进行稳定支撑，可有效防止塌孔现象的产生，维持炮孔的圆顺状态，便于后续装药的顺利进行，提高施工效率；
14、套接在钻杆外的聚能管兼具护壁和聚能的作用，能尽可能减少对炮孔周边围岩的扰动，提高轮廓线的成型效果，在钻孔结束后，步进电机带动连接轴转动，从而带动凸轮转动，凸轮推动安装板移动，将切割刀推出钻杆外部，在退杆时，切割刀能够自动对聚能管进行切槽，退杆与切槽同时同步完成，效率更高，且切槽方向通过机械手段自动调整，大大提高了施工效率和施工质量，同时保证切槽方向与轮廓线方向保持一致；
15、通过液压缸带动推块移动，推块推动导向块移动，从而带动连接杆移动，连接杆带动调节齿移动，从而自动对钻头座的钻孔直径进行灵活调整，避免了在一次循环钻孔作业过程中人工更换钻头，提高了施工效率和作业安全性，在使用结束后，液压缸带动推块复位，解除对导向块的支撑，压缩弹簧推动连接杆复位，从而带动调节齿复位，在退杆时更加顺畅；
16、通过双轴电机带动导向螺杆转动，从而带动导向套筒和固定板移动，将固定板从钻杆的凹槽中推出，根据聚能管的尺寸，调整两个固定板之间的距离，使两个固定板紧贴在聚能管上下两侧的内壁上，在钻孔过程中，保证聚能管的稳定性，同时能够对不同规格的聚能管进行固定，使用更加灵活方便，满足不同的钻孔需求；
17、通过两个定位杆的设置，在钻孔完成以后，通过微调钻杆，对钻杆进行旋转，使得两个定位杆经过该炮孔相邻两侧的炮孔，确定聚能管的切槽位置，保证后续的爆炸效果，从而实现聚能管切槽方向的机械化调整，该用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，可有效防止塌孔现象的产生，维持炮孔的圆顺状态，便于后续装药的顺利进行，提高施工效率。
技术特征：
1.一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，包括钻杆(1)以及固定于钻杆(1)一侧的钻头座(20)，其特征在于：所述钻杆(1)的上下两侧外壁均开设有螺纹孔，且钻杆(1)上下两侧的螺纹孔内螺纹连接有螺纹柱(2)，所述螺纹柱(2)的一端固定有定位杆(3)，所述钻杆(1)的外壁套接有聚能管(4)；
2.根据权利要求1所述的一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，其特征在于：所述钻杆(1)内设有双轴电机(7)，所述双轴电机(7)的两侧外壁均固定有与钻杆(1)内壁固定连接的固定柱(8)，且双轴电机(7)的两个输出端均固定有导向螺杆(9)。
3.根据权利要求2所述的一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，其特征在于：所述导向螺杆(9)的外壁螺纹连接有导向套筒(10)，所述导向套筒(10)的端面固定有用于对聚能管(4)位置固定的固定板(11)。
4.根据权利要求3所述的一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，其特征在于：所述导向套筒(10)的外壁固定有限位环(13)，所述限位环(13)上开设有两个限位孔，且限位环(13)的限位孔内活动连接有与钻杆(1)内壁固定连接的限位柱(12)。
5.根据权利要求1所述的一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，其特征在于：两个所述切割刀(15)之间对称设有两个与安装板(14)和钻杆(1)内壁固定连接的支撑弹簧(16)，所述钻杆(1)的一侧内壁安装有步进电机(17)。
6.根据权利要求5所述的一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，其特征在于：所述步进电机(17)的输出端固定有连接轴(18)，所述连接轴(18)的外壁固定有两个用于推动安装板(14)移动的支撑杆(19)，所述钻杆(1)的上下两侧外壁均开设有两个供切割刀(15)移动的通槽。
7.根据权利要求1所述的一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，其特征在于：所述调节齿(22)的一侧固定有延伸至钻头座(20)内的连接杆(23)，所述钻头座(20)的一侧外壁开设有四个供连接杆(23)移动的移动槽，所述连接杆(23)的一侧外壁固定有导向块(26)。
8.根据权利要求7所述的一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，其特征在于：所述连接杆(23)上开设有导向孔，且连接杆(23)的导向孔内活动连接有与钻头座(20)内壁固定连接的导向销(24)，所述导向销(24)的外部套接有用于对连接杆(23)支撑的压缩弹簧(25)。
9.根据权利要求7所述的一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，其特征在于：所述钻头座(20)内安装有液压缸(27)，所述液压缸(27)的输出端固定有用于推动导向块(26)的推块(28)。
技术总结
本发明公开了一种用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，属于破碎围岩隧道钻爆施工技术领域，包括钻杆以及固定于钻杆一侧的钻头座，所述钻杆的上下两侧外壁均开设有螺纹孔，且钻杆上下两侧的螺纹孔内螺纹连接有螺纹柱，所述螺纹柱的一端固定有定位杆，所述钻杆的外壁套接有聚能管，所述钻杆内活动连接有两个安装板，两个所述安装板的相背面均固定有两个切割刀，所述钻头座的一侧外壁固定有固定齿，且钻头座内活动连接有四个调节齿。该用于破碎围岩隧道钻爆施工过程中防塌孔的钻进装置，可有效防止塌孔现象的产生，维持炮孔的圆顺状态，便于后续装药的顺利进行，提高施工效率。
技术研发人员：周辉,贾永胜,姚颖康,孙金山,谢全民,杜宇翔,张震,周俊
受保护的技术使用者：江汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5