洞室围岩钻孔施工平台的制作方法

1.本发明涉及土层或岩石的钻进技术领域，具体涉及洞室围岩钻孔施工平台。


背景技术：

2.在土层或岩石的钻进技术领域中，具体涉及到洞室围岩钻孔施工时，需要用钻孔设备在洞室的顶部定向钻孔，钻孔时要求钻头钻杆与圆顶的岩面保持垂直，也即，钻孔的角度是经过洞室的圆顶的圆心，使得钻出的锚孔成放射状，最终使安装在锚孔内的锚杆形成一个圆拱的形状。但是，现有技术中通常是通过人工按照相对位置进行钻孔，此种方法，使得钻孔位置、钻孔角度不好掌握，容易造成钻孔角度与设计不相符。


技术实现要素：

3.本发明提供洞室围岩钻孔施工平台，以解决现有技术中人工按照相对位置钻孔，使得钻孔位置和钻孔角度不好掌握的技术问题。
4.本发明的洞室围岩钻孔施工平台，采用如下技术方案：
5.洞室围岩钻孔施工平台，包括钻孔装置，钻孔装置包括钻进架、钻头和驱动钻头旋转的钻头驱动电机，洞室围岩钻孔施工平台还包括前后间隔布置两个圆拱形的钢拱架，两个钢拱架之间设有定位平台，所述钻孔装置安装在定位平台的中心位置处，钻头沿垂直于定位平台的方向设置，所述定位平台通过分别设置在两个钢拱架上的行走装置吊装在两个钢拱架之间，所述钻孔装置在使用时始终处于两个钢拱架之间的中点位置，所述行走装置包括吊装在钢拱架上的吊装底座，所述吊装底座能沿着钢拱架的延伸方向行走，以调整定位平台在左右方向上的位置，吊装底座上固定有与吊装底座垂直的吊臂，两个吊臂远离吊装底座的一端分别与定位平台的对应端铰接连接，铰接轴线与吊臂垂直。
6.进一步地，所述定位平台包括两个l型的伸缩臂，两个伸缩臂首尾相连，其中一个伸缩臂的首端与另一个伸缩臂的尾端活动插装连接，使得在拉动伸缩臂的首端时，两个伸缩臂能相对滑动以使定位平台伸长；所述钻孔装置还包括定位套，钻进架固定在定位套上，两个伸缩臂穿装在定位套中，两个伸缩臂之间的中心位置处设有定位齿轮，定位齿轮转动安装在定位套的侧壁上，两个伸缩臂的相对侧壁上分别具有与定位齿轮啮合配合的横向齿条，两个伸缩臂能够相对定位齿轮同步伸缩。
7.进一步地，每个所述伸缩臂的靠近对应吊臂的一端均转动连接有旋转座，所述旋转座上固定有铰接座，所述吊臂与对应铰接座通过铰接轴连接，铰接轴与吊臂垂直，使用时，通过调整两个行走装置在各自钢拱架上的位置，进而调整吊臂与定位平台之间的夹角，以使两个行走装置在左右方向上错开布置。
8.进一步地，所述钢拱架由工字钢一体折弯形成，所述吊装底座的前后两侧分别设有行走轮，前后两侧的行走轮分别位于工字钢前后两侧的凹槽内，并沿着凹槽延伸方向行走。
9.进一步地，所述吊装底座为伸缩结构，包括第一安装座和第二安装座，第二安装座
滑动安装在第一安装座中，所述行走轮通过轮架安装在第二安装座的前后两侧。
10.进一步地，前后两侧的轮架分别沿前后方向活动安装在第二安装座上，第二安装座内设有电动伸缩推杆，电动伸缩推杆与轮架一一对应连接，以驱动前后两侧轮架沿前后方向相互靠近和远离。
11.进一步地，所述钻进架为c型套体结构，所述钻进架的内壁相对两侧分别设有竖向齿条，钻进架内设有移动架，所述钻头沿竖直方向转动设置在移动架上，钻头驱动电机设置在移动架内，移动架内还设有与竖向齿条啮合配合的驱动齿轮，驱动齿轮连接有驱动电机，以驱动所述移动架沿竖向齿条延伸方向往复移动。
12.本发明的有益效果是：本发明通过设置两个形状与洞室围岩相同的钢拱架，使用时，将前后两个钢拱架沿着洞室深度方向间隔固定，然后定位平台通过两组行走装置吊装在前后两个钢拱架之间，由于定位平台吊装设置的原因，定位平台与两侧吊臂的夹角相等，使得设置在定位平台中心位置处的钻孔装置能够始终与定位平台垂直，且钻孔装置始终处于两个钢拱架之间的中点位置。这样一来，在工作时，只需要将定位平台沿钢拱架行走至设定位置，钻孔装置的前后位置以及钻孔方向就是确定的，也即钻孔装置始终沿着洞室围岩的圆顶的同一深度位置做弧形移动，且钻头始终向垂直于洞室的圆顶面方向钻进，不需要再对钻孔装置的前后位置以及钻孔方向进行定位，更好地掌握钻孔角度和钻孔位置，进而更容易保证钻孔位置和角度与设计相符。
13.另外，定位平台为伸缩结构，并且行走装置与定位平台的旋转座铰接连接，这样设置，一方面能够更大范围地调整两个钢拱架之间的前后间距；另一方面可以通过调整两个行走装置各自在钢拱架上的位置，让两个行走装置左右错开设定的角度，使得两个行走装置呈设定的角度悬吊定位平台，使得每一个行走装置对钢拱架的拉力方向倾斜错开，每一个钢拱架受到对应行走装置的合力能够分解成分别沿前后方向和沿左右方向的分力，相比将两个行走装置并排布置的方式，让两个行走装置左右错开后，钢拱架受到的每一个方向上的分力减少，能够防止行走装置对钢拱架一侧的拉力较大，影响钢拱架与围岩之间的支撑稳定性。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明洞室围岩钻孔施工平台的实施例1整体结构的轴测图；
16.图2为本发明洞室围岩钻孔施工平台的实施例1整体结构的主视图；
17.图3为本发明洞室围岩钻孔施工平台的实施例1整体结构的俯视图；
18.图4为本发明洞室围岩钻孔施工平台的实施例1中行走装置、定位平台和钻孔装置的连接示意图；
19.图5为本发明洞室围岩钻孔施工平台的实施例1中定位平台的示意图；
20.图6为本发明洞室围岩钻孔施工平台的实施例1改变两个行走装置相对位置后的整体结构示意图；
21.图7为本发明洞室围岩钻孔施工平台的实施例1改变两个行走装置相对位置且吊装底座伸长后的整体结构示意图；
22.图中：100、钢拱架；200、行走装置；210、第一安装座；220、行走轮；230、第二安装座；240、吊臂；300、钻孔装置；310、钻头；320、移动架；330、钻进架；340、定位套；400、定位平台；410、伸缩臂；420、定位齿轮；430、旋转座；440、铰接轴；450、横向齿条。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本发明的洞室围岩钻孔施工平台的实施例1，如图1至图7所示，本发明中的洞室围岩钻孔施工平台用于对圆拱形的洞室围岩进行钻孔，包括钢拱架100、行走装置200、定位平台400和钻孔装置300，钢拱架100和行走装置200分别设置有两个，钢拱架100是与洞室围岩内壁形状相符的圆拱形结构，假设需要钻孔的洞室的洞口深度方向为前后方向，两个钢拱架100沿前后方向并排间隔设置，每个钢拱架100上分别吊装一个行走装置200，定位平台400的两端分别与行走装置200连接，定位平台400通过两个行走装置200悬吊在两个钢拱架100之间。
25.所述行走装置200包括吊装在钢拱架100上的吊装底座，所述吊装底座能沿着钢拱架100的延伸方向行走，以调整定位平台400在左右方向上的位置，吊装底座上固定有与吊装底座垂直的吊臂240，两个吊臂240远离吊装底座的一端分别与定位平台400的对应端铰接连接，铰接的轴线与吊臂240垂直。所述钻孔装置300安装在定位平台400的中心位置处，钻孔装置300包括钻进架330、钻头310和驱动钻头310旋转的钻头驱动电机，本发明中，钻头310始终沿垂直于定位平台400的方向设置。工作时，定位平台400与两侧吊臂240的夹角相同又两个钢拱架100高度相同，钻孔装置300处于定位平台400的中心位置，使得钻孔装置300能够始终处于两个钢拱架100之间的中点位置，且钻头310始终垂直于洞室的圆顶面方向。也就是说，在两个行走装置200和定位平台400在钢拱架100上同步移动过程中，钻孔装置300的运动轨迹是与钢拱架100弯曲弧度相同的圆弧路线，并且该圆弧路线处于两个钢拱架100之间的中点连线上。
26.本实施例中，所述定位平台400包括两个l型的伸缩臂410，两个伸缩臂410首尾相连，其中一个伸缩臂410的首端与另一个伸缩臂410的尾端活动插装连接，使得在拉动任意一个伸缩臂410或同时拉动两个伸缩臂410的首端时，两个伸缩臂410能相对滑动以使定位平台400伸长；所述钻孔装置300还包括定位套340，钻进架330固定在定位套340上，两个伸缩臂410穿装在定位套340中，两个伸缩臂410之间的中心位置处设有定位齿轮420，定位齿轮420转动安装在定位套340的侧壁上，两个伸缩臂410的相对侧壁上分别具有与定位齿轮420啮合配合的横向齿条450，两个伸缩臂410能够相对定位齿轮420同步伸缩。
27.每个所述伸缩臂410的靠近对应吊臂240的一端均转动连接有旋转座430，所述旋转座430上固定有铰接座，所述吊臂240与对应铰接座通过铰接轴440连接，铰接轴440与吊臂240垂直，使用时，通过调整两个行走装置200在各自钢拱架100上的位置，进而调整吊臂
240与定位平台400之间的夹角，以使两个行走装置200在左右方向上错开布置。
28.本发明通过将定位平台400设置为伸缩结构，同时行走装置200的吊臂240与定位平台400的旋转座430铰接连接，一方面能够更大范围地调整两个钢拱架100之间的前后间距；另一方面可以通过调整两个行走装置200各自在钢拱架100上的位置，让两个行走装置200左右错开设定的角度，使得两个行走装置200呈设定的角度悬吊定位平台400，使得每一个行走装置200对钢拱架100的拉力方向倾斜错开，每一个钢拱架100受到对应行走装置200的合力能够分解成分别沿前后方向和沿左右方向的分力，相比将两个行走装置200并排布置的方式，让两个行走装置200左右错开后，钢拱架100受到的每一个方向上的分力减少，能够防止行走装置200对钢拱架100一侧的拉力较大，影响钢拱架100与围岩之间的支撑稳定性。
29.本实施例中，所述钢拱架100是由工字钢一体折弯形成的，所述吊装底座的前后两侧分别设有行走轮220，前后两侧的行走轮220分别位于工字钢前后两侧的凹槽内，并沿着凹槽延伸方向行走。所述吊装底座为伸缩结构，包括第一安装座210和第二安装座230，第二安装座230滑动安装在第一安装座210中，所述行走轮220通过轮架安装在第二安装座230的前后两侧。在钻孔装置300钻孔的过程中，可以通过将第二安装座230伸出第一安装座210，使吊装底座伸长，行走装置200行走方向上的两组行走轮220的间距增大，这样就增大了吊装底座与钢拱架100的支撑面，提高钻孔装置300钻孔时的稳定性。
30.为了方便行走装置200安装到钢拱架100上，本实施例中，前后两侧的轮架分别沿前后方向活动安装在第二安装座230上，具体地，第二安装座230内设有电动伸缩推杆，电动伸缩推杆与轮架一一对应连接，以驱动前后两侧轮架沿前后方向相互靠近和远离。当需要安装行走装置200时，电动伸缩推杆驱动前后两侧行走轮220的轮架相互远离，两侧行走轮220的间距增大，将行走轮220与钢拱架100的凹槽对应后，电动伸缩推杆驱动两侧轮架相互靠近，两侧行走轮220分别进入钢拱架100的凹槽内，使得吊装底座吊装在钢拱架100上。
31.本实施例中，第二安装座230内还设有用于驱动行走轮220转动的行走驱动电机，轮架内布置有传动齿轮组件，行走驱动电机通过传动齿轮组件与行走轮220传动连接，实现驱动行走轮220。这里需要说明的是，在电动伸缩推杆推动轮架在第二安装座230上导向活动时，传动齿轮组件与行走驱动电机的输出轴之间实现离合，在轮架复位时，传动齿轮组件与行走驱动电机的输出轴连接。
32.本实施例中，所述钻进架330为c型套体结构，所述钻进架330的内壁相对两侧分别设有竖向齿条，钻进架330内设有移动架320，所述钻头310沿竖直方向转动设置在移动架320上，钻头310驱动电机设置在移动架320内，移动架320内还设有与竖向齿条啮合配合的驱动齿轮，驱动齿轮连接有驱动电机，以驱动所述移动架320沿竖向齿条延伸方向往复移动。这里需要说明的是，钻孔装置300的结构属于现有成熟技术。
33.本发明的洞室围岩钻孔施工平台的具体使用过程是：将两个钢拱架100分别间隔架设在需要钻孔的洞室围岩中，将两侧的行走装置200分别安装在对应的钢拱架100上，利用行走轮220卡在钢拱架100的两侧凹槽内，调整两个行走装置200在各自钢拱架100上的位置，使得两个行走装置200之间错开所需角度，具体的，可以根据所需钻孔的深度来调整两个行走装置200的错开角度，进而调整定位平台400的悬吊高度。当两个行走装置200互相错开之后，两个吊臂240倾斜错开使得旋转座430的自由度被限制，只有在两个行走装置200同
时移动时，定位平台400才能同步移动，因此在行走装置200的位置确定且不能移动后，就能保证定位平台400的稳定。
34.当两个行走装置200的错开位置确定后，使两个行走装置200以及定位平台400整体同步移动至设定的钻孔位置处，一个位置钻孔结束后，向锚孔内安装锚杆。由于两侧行走装置200的位置是交错开的，使行走装置200对钢拱架100的拉力方向能够分解成前后方向和左右方向上的分力，同等钻孔作用力下，能够减小每个方向上的分力的大小，进而防止行走装置200对钢拱架100一侧的拉力较大，影响钢拱架100与围岩之间的支撑稳定性。
35.当两侧的行走装置200错开之后，如图2所示，两个吊臂240之间的距离会增加，会拉动两个伸缩臂410朝两端伸长，在中间的定位齿轮420和横向齿条450的配合下，定位齿轮420绕自身轴线转动，能够保证钻孔装置300的位置始终位于定位平台400的中心位置，同时钻孔装置300始终位于两个钢拱架100之间的中间位置，不需要考虑两个钢拱架100的间距大小。同时，在行走装置200调整位置时，钻孔装置300的钻头310始终是指向钢拱架100上半段圆形的圆心，也即钻头310垂直于洞室围岩的圆顶面，符合安装锚杆的需求，不需要额外的定心装置或者检测装置判断钻孔角度是否偏移。
36.当对侧边的围岩进行钻孔时，如图7所示，第二安装座230会从第一安装座210内伸出，增加两组行走轮220与钢拱架100的支撑范围，由于侧边钻孔时，两个行走装置200都在一侧，导致对钢拱架100的压力过于集中，行走装置200与钢拱架100的支撑范围增大，能够提高行走装置200与钢拱架100的支撑稳定性。
37.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.洞室围岩钻孔施工平台，包括钻孔装置(300)，钻孔装置(300)包括钻进架(330)、钻头(310)和驱动钻头(310)旋转的钻头驱动电机，其特征在于，洞室围岩钻孔施工平台还包括前后间隔布置两个圆拱形的钢拱架(100)，两个钢拱架(100)之间设有定位平台(400)，所述钻孔装置(300)安装在定位平台(400)的中心位置处，钻头(310)沿垂直于定位平台(400)的方向设置，所述定位平台(400)通过分别设置在两个钢拱架(100)上的行走装置(200)吊装在两个钢拱架(100)之间，所述钻孔装置(300)在使用时始终处于两个钢拱架(100)之间的中点位置，所述行走装置(200)包括吊装在钢拱架(100)上的吊装底座，所述吊装底座能沿着钢拱架(100)的延伸方向行走，以调整定位平台(400)在左右方向上的位置，吊装底座上固定有与吊装底座垂直的吊臂(240)，两个吊臂(240)远离吊装底座的一端分别与定位平台(400)的对应端铰接连接，铰接轴线与吊臂(240)垂直。2.根据权利要求1所述的洞室围岩钻孔施工平台，其特征在于，所述定位平台(400)包括两个l型的伸缩臂(410)，两个伸缩臂(410)首尾相连，其中一个伸缩臂(410)的首端与另一个伸缩臂(410)的尾端活动插装连接，使得在拉动伸缩臂(410)的首端时，两个伸缩臂(410)能相对滑动以使定位平台(400)伸长；所述钻孔装置(300)还包括定位套(340)，钻进架(330)固定在定位套(340)上，两个伸缩臂(410)穿装在定位套(340)中，两个伸缩臂(410)之间的中心位置处设有定位齿轮(420)，定位齿轮(420)转动安装在定位套(340)的侧壁上，两个伸缩臂(410)的相对侧壁上分别具有与定位齿轮(420)啮合配合的横向齿条(450)，两个伸缩臂(410)能够相对定位齿轮(420)同步伸缩。3.根据权利要求2所述的洞室围岩钻孔施工平台，其特征在于，每个所述伸缩臂(410)的靠近对应吊臂(240)的一端均转动连接有旋转座(430)，所述旋转座(430)上固定有铰接座，所述吊臂(240)与对应铰接座通过铰接轴(440)连接，铰接轴(440)与吊臂(240)垂直，使用时，通过调整两个行走装置(200)在各自钢拱架(100)上的位置，进而调整吊臂(240)与定位平台(400)之间的夹角，以使两个行走装置(200)在左右方向上错开布置。4.根据权利要求1-3任意一项所述的洞室围岩钻孔施工平台，其特征在于，所述钢拱架(100)由工字钢一体折弯形成，所述吊装底座的前后两侧分别设有行走轮(220)，前后两侧的行走轮(220)分别位于工字钢前后两侧的凹槽内，并沿着凹槽延伸方向行走。5.根据权利要求4所述的洞室围岩钻孔施工平台，其特征在于，所述吊装底座为伸缩结构，包括第一安装座(210)和第二安装座(230)，第二安装座(230)滑动安装在第一安装座(210)中，所述行走轮(220)通过轮架安装在第二安装座(230)的前后两侧。6.根据权利要求5所述的洞室围岩钻孔施工平台，其特征在于，前后两侧的轮架分别沿前后方向活动安装在第二安装座(230)上，第二安装座(230)内设有电动伸缩推杆，电动伸缩推杆与轮架一一对应连接，以驱动前后两侧轮架沿前后方向相互靠近和远离。7.根据权利要求1-3任意一项所述的洞室围岩钻孔施工平台，其特征在于，所述钻进架(330)为c型套体结构，所述钻进架(330)的内壁相对两侧分别设有竖向齿条，钻进架(330)内设有移动架(320)，所述钻头(310)沿竖直方向转动设置在移动架(320)上，钻头驱动电机设置在移动架(320)内，移动架(320)内还设有与竖向齿条啮合配合的驱动齿轮，驱动齿轮连接有驱动电机，以驱动所述移动架(320)沿竖向齿条延伸方向往复移动。

技术总结
本发明涉及洞室围岩钻孔施工平台，包括钻孔装置、前后间隔布置的两个圆拱形的钢拱架，两个钢拱架之间设有定位平台，钻孔装置安装在定位平台的中心位置处，定位平台通过分别设置在两个钢拱架上的行走装置吊装在两个钢拱架之间，钻孔装置在使用时始终处于两个钢拱架之间的中点位置，行走装置能沿着钢拱架的延伸方向行走，以调整定位平台在左右方向上的位置，吊装底座上固定有与吊装底座垂直的吊臂，两个吊臂远离吊装底座的一端分别与定位平台的对应端铰接连接，铰接的轴线与吊臂垂直；本发明解决了现有技术中人工按照相对位置钻孔，使得钻孔位置和钻孔角度不好掌握的技术问题。钻孔位置和钻孔角度不好掌握的技术问题。钻孔位置和钻孔角度不好掌握的技术问题。


技术研发人员：项捷 雷雪 张金龙 于帅帅 海小龙
受保护的技术使用者：中国安能集团第一工程局有限公司
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/7/21