本發(fā)明涉及隧道挖掘領域，特別涉及到一種巖石隧道掘進裝置。

背景技術：

近些年來，隨著社會經濟快速發(fā)展以及經濟發(fā)展對基礎設施的要求越來越高，人們對基礎設施建設越來越重視，尤其是交通道路的建設，但涉及到道路建設就不得不考慮地形及地質構造，在多山地區(qū)為了節(jié)省車輛通行路程，降低軌道車輛爬高的坡度，人們不得不在山體上挖掘隧道。由于山體多為巖石構造，以至于隧道挖掘工程量較大，這就造成隧道的掘進長期以來以施工難度大，安全保障難，施工工藝復雜，工程進度慢成為難點。傳統(tǒng)的隧道掘進施工，多采用爆破法與盾構法。現(xiàn)有的盾構掘進機，僅適用于地質條件松散的卵石，泥石的隧道施工，對于巖石地質的隧道施工，盾構掘進機的施工進度慢，成本極其高昂，并且盾構機體積龐大，難于運輸，不適應復雜地勢。而現(xiàn)有的爆破法施工，由于使用炸藥爆破后除渣，爆破形成的隧道壁參差不齊，需要人工修復，且爆破不可避免的對山體、巖體結構造成破壞，導致山體的穩(wěn)定性差，容易發(fā)生塌方等危及施工人員及設備安全，使得隧道施工中所投入的保證安全的人力等物質成本不斷升高。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以提高隧道挖掘施工安全性且結構簡單的巖石隧道掘進裝置，不僅造價低廉，而且可以加快巖石隧道的施工速度，同時對山體結構的影響較小。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下：一種巖石隧道掘進裝置，包括掘進驅動機構、掘進安裝架機構、掘進機構和行走機構，所述掘進機構包括金剛石串珠繩鋸、巖石切割用圓盤鋸、繩鋸安裝支架、繩鋸主動工字輪和大于或等于兩個繩鋸定位輪構件，所述繩鋸定位輪構件包括安裝軸、左支撐軸承、右支撐軸承、連接件、左半工字輪和右半工字輪，所述左半工字輪套在所述左支撐軸承外圈上且與所述左支撐軸承外圈固定連接，所述左支撐軸承內圈套在所述安裝軸的左端上且與所述安裝軸的左端固定連接，所述安裝軸的右端上套有所述右支撐軸承且所述安裝軸的右端與所述右支撐軸承內圈固定連接，所述右支撐軸承外圈上套有所述右半工字輪且所述右支撐軸承外圈與所述右半工字輪固定連接，所述連接件的第一端與位于所述左半工字輪和所述右半工字輪之間的所述安轉軸固定連接，所述連接件分別于所述左半工字輪和所述右半工字輪間隙裝配，所述左半工字輪和所述右半工字輪組合成外圈設有限位槽的繩鋸定位工字輪；所述掘進驅動機構和所述繩鋸安裝架分別安裝在所述掘進安裝架機構上，所述掘進安裝架機構設在所述行走機構的上方且與所述行走機構固定連接；所述繩鋸定位工字輪通過所述連接件與所述繩鋸安裝支架固定連接，所述繩鋸主動工字輪安裝在所述繩鋸安裝支架上，所述繩鋸主動工字輪和所述繩鋸定位工字輪通過所述金剛石串珠繩鋸驅動連接，與所述繩鋸定位工字輪接觸的所述金剛石串珠繩鋸設置在所述繩鋸定位工字輪的限位槽內，與所述繩鋸主動工字輪接觸的所述金剛石串珠繩鋸設置在所述繩鋸主動工字輪的限位槽內；所述掘進驅動機構與所述繩鋸主動工字輪驅動連接；所述左半工字輪左側面上設有一個所述巖石切割用圓盤鋸且與所述巖石切割用圓盤鋸的右側面固定連接；所述右半工字輪右側面上設有一個所述巖石切割用圓盤鋸且與所述巖石切割用圓盤鋸的左側面固定連接。

上述巖石隧道掘進裝置，所述掘進驅動機構為力矩電機。

上述巖石隧道掘進裝置，所述行走機構為重型腳輪。

上述巖石隧道掘進裝置，所述繩鋸安裝支架包括定位工字輪支撐桿和繩鋸安裝板；所述連接件的第二端與所述定位工字輪支撐桿的第一端固定連接，所述定位工字輪支撐桿的第二端與所述繩鋸安裝板鉸接且所述定位工字輪支撐桿可通過支撐桿定位銷與所述繩鋸安裝板固定連接。

上述巖石隧道掘進裝置，所述掘進機構還包括繩鋸松緊調整結構，所述繩鋸松緊調整結構包括松緊調整用工字輪和調整用工字輪支撐桿，所述松緊調整用工字輪設在所述繩鋸定位工字輪和所述繩鋸工字主動工字輪之間，所述松緊調整用工字輪與所述調整用工字輪支撐桿的一端通過調整用工字輪輪軸固定連接且所述松緊調整用工字輪能以所述調整用工字輪輪軸為軸自由轉動，所述調整用工字輪支撐桿的另一端與所述繩鋸安裝板鉸接且所述調整用工字輪支撐桿可通過定位銷釘與所述繩鋸安裝板固定連接。

上述巖石隧道掘進裝置，當所述繩鋸定位工字輪為兩個時，兩個所述繩鋸定位工字輪與所述繩鋸工字主動工字輪成等腰三角形結構裝配，所述等腰三角形的頂角所在的頂點位于所述繩鋸工字主動工字輪的轉軸上。

上述巖石隧道掘進裝置，所述松緊調整用工字輪與所述繩鋸定位工字輪和所述繩鋸工字主動工字輪分設在所述金剛石串珠繩鋸相對的兩側。

上述巖石隧道掘進裝置，所述松緊調整用工字輪中心軸與所述繩鋸定位工字輪中心軸之間的距離大于所述松緊調整用工字輪中心軸與所述繩鋸工字主動工字輪中心軸之間的距離。

上述巖石隧道掘進裝置，所述巖石隧道掘進裝置還包括冷卻機構，所述冷卻機構與所述掘進安裝架機構連接，所述冷卻機構的冷卻液流出端設在所述連接件的第一端上。

上述巖石隧道掘進裝置，所述巖石切割用圓盤鋸為有齒圓盤鋸，所述有齒圓盤鋸的兩個相鄰的鋸齒之間設有攜渣槽，所述攜渣槽包括半球形槽、第一喇叭狀槽和第二喇叭狀槽，所述第一喇叭狀槽的開口方向朝向所述有齒圓盤鋸的軸心，所述第二喇叭狀槽的開口方向遠離所述有齒圓盤鋸的軸心；所述半球形槽的開口端與所述第一喇叭狀槽的開口端導通連接，所述第一喇叭狀槽的縮口端與所述第二喇叭狀槽的縮口端導通連接。

本發(fā)明的有益效果如下：

1.采用本發(fā)明可以對隧道掘進方向上的巖石進行整體切塊，從而可以獲得成塊的石材并將石材用于雕刻等產品的加工，提高巖石的利用率，創(chuàng)造額外的經濟價值。

2.由于本發(fā)明巖石切割用圓盤鋸對巖石切出用于將繩鋸定位工字輪放入巖石體內的凹槽，便于繩鋸定位工字輪帶著金剛石串珠繩鋸進入凹槽內，從而使兩個繩鋸定位工字輪之間的金剛石串珠繩鋸能夠壓在巖石的表面并在掘進驅動機構驅動下對巖石進行切割，從而免去先打炮眼再爆破的麻煩，同時提高了施工安全。

3.本發(fā)明采用巖石整體切割便于后期對隧道內壁的修整，減少隧道后期施工的工作量，有利于加快隧道掘進施工的進度。

4.本發(fā)明采用巖石整體切割，減少了隧道掘進過程中碎石的產生量，也就減少了碎石的清理工作，有利于提高隧道掘進速度。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1 本發(fā)明巖石隧道掘進裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明巖石隧道掘進裝置的繩鋸定位輪構件的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明巖石隧道掘進裝置的巖石切割用圓盤鋸的結構示意圖。

圖中，1-掘進安裝架機構；2-掘進驅動機構；3-繩鋸主動工字輪；4-繩鋸定位輪構件；5-金剛石串珠繩鋸；6-定位工字輪支撐桿；7-松緊調整用工字輪；8-繩鋸安裝板；9-支撐桿定位銷；10-調整用工字輪支撐桿；11-行走機構；12-巖石切割用圓盤鋸；13-連接件；14-左半工字輪；15-右半工字輪；16-左支撐軸承；17-右支撐軸承；18-安裝軸；19-限位槽；20-鋸齒；21-半球形槽；22-第一喇叭狀槽；23-第二喇叭狀槽。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明巖石隧道掘進裝置，包括掘進驅動機構2、掘進安裝架機構1、掘進機構和行走機構11，所述掘進機構包括金剛石串珠繩鋸5、巖石切割用圓盤鋸12、繩鋸安裝支架、繩鋸主動工字輪3和兩個繩鋸定位輪構件4，所述繩鋸定位輪構件4包括安裝軸18、左支撐軸承16、右支撐軸承17、連接件13、左半工字輪14和右半工字輪15，所述左半工字輪14套在所述左支撐軸承16外圈上且與所述左支撐軸承16外圈固定連接，所述左支撐軸承16內圈套在所述安裝軸18的左端上且與所述安裝軸18的左端固定連接，所述安裝軸18的右端上套有所述右支撐軸承17且所述安裝軸18的右端與所述右支撐軸承17內圈固定連接，所述右支撐軸承17外圈上套有所述右半工字輪15且所述右支撐軸承17外圈與所述右半工字輪15固定連接，所述連接件13的第一端與位于所述左半工字輪14和所述右半工字輪15之間的所述安轉軸固定連接，所述連接件13分別于所述左半工字輪14和所述右半工字輪15間隙裝配，所述左半工字輪14和所述右半工字輪15組合成外圈設有限位槽19的繩鋸定位工字輪；所述掘進驅動機構2和所述繩鋸安裝架分別安裝在所述掘進安裝架機構1上，所述掘進安裝架機構1設在所述行走機構11的上方且與所述行走機構11固定連接；所述繩鋸定位工字輪通過所述連接件13與所述繩鋸安裝支架固定連接，所述繩鋸主動工字輪3安裝在所述繩鋸安裝支架上，所述繩鋸主動工字輪3和所述繩鋸定位工字輪通過所述金剛石串珠繩鋸5驅動連接，與所述繩鋸定位工字輪接觸的所述金剛石串珠繩鋸5設置在所述繩鋸定位工字輪的限位槽19內，與所述繩鋸主動工字輪3接觸的所述金剛石串珠繩鋸5設置在所述繩鋸主動工字輪3的限位槽19內；所述掘進驅動機構2與所述繩鋸主動工字輪3驅動連接；所述左半工字輪14左側面上設有一個所述巖石切割用圓盤鋸12且與所述巖石切割用圓盤鋸12的右側面固定連接；所述右半工字輪15右側面上設有一個所述巖石切割用圓盤鋸12且與所述巖石切割用圓盤鋸12的左側面固定連接。其中，所述掘進驅動機構2為力矩電機，所述行走機構11為重型腳輪。

而為了降低本發(fā)明的裝置的制造成本，同時便于維修，本實施例中，如圖1所示，所述繩鋸安裝支架包括定位工字輪支撐桿6和繩鋸安裝板8；所述連接件13的第二端與所述定位工字輪支撐桿6的第一端固定連接，所述定位工字輪支撐桿6的第二端與所述繩鋸安裝板8鉸接且所述定位工字輪支撐桿6可通過支撐桿定位銷9與所述繩鋸安裝板8固定連接，這樣就可以根據要切割的巖石寬度或高度通過調整兩個所述定位工字輪支撐桿6之間張開角度α的大小來調整兩個所述繩鋸定位工字輪之間的距離，以便調整位于兩個所述繩鋸定位工字輪之間且遠離所述繩鋸主動工字輪3的所述金剛石串珠繩鋸5的長度。同時為了避免，在調整位于兩個所述繩鋸定位工字輪之間且遠離所述繩鋸主動工字輪3的所述金剛石串珠繩鋸5的長度之后，所述金剛石串珠繩鋸5的張緊力度不夠或過大導致所述金剛石串珠繩鋸5出現(xiàn)打滑，本實施例中，所述掘進機構還包括繩鋸松緊調整結構，所述繩鋸松緊調整結構包括松緊調整用工字輪7和調整用工字輪支撐桿10，所述松緊調整用工字輪7設在所述繩鋸定位工字輪和所述繩鋸工字主動工字輪之間，所述松緊調整用工字輪7與所述調整用工字輪支撐桿10的一端通過調整用工字輪輪軸固定連接且所述松緊調整用工字輪7能以所述調整用工字輪輪軸為軸自由轉動，所述調整用工字輪支撐桿10的另一端與所述繩鋸安裝板8鉸接且所述調整用工字輪支撐桿10可通過定位銷釘與所述繩鋸安裝板8固定連接。通過調整所述調整輪支撐桿與所述繩鋸定位工字輪軸心和所述繩鋸主動工字輪3軸心之間的連線的夾角β的大小，可以調整所述金剛石串珠繩鋸5的張緊力度，從而避免所述金剛石串珠繩鋸5張緊力度過大或過小導致所述金剛石串珠繩鋸5出現(xiàn)打滑。而且為了避免所述金剛石串珠繩鋸5單向受力，從而避免所述金剛石串珠繩鋸5遠離所述繩鋸定位工字輪一側的材料結構受到破壞，本實施例中，將所述松緊調整輪與所述繩鋸定位工字輪和所述繩鋸主動工字輪3分設在所述金剛石串珠繩鋸5相對的兩側。

而為了保持本發(fā)明在切割巖石過程中所述金剛石串珠繩鋸5的穩(wěn)定性，避免所述金剛石串珠繩鋸5所受的張力忽大忽小導致所述金剛石串珠繩鋸5的使用壽命縮短，本實施例中，兩個所述繩鋸定位工字輪與所述繩鋸主動工字輪3成等腰三角形結構裝配，所述等腰三角形的頂角所在的頂點位于所述繩鋸主動工字輪3的轉軸上，其中，優(yōu)選兩個所述繩鋸定位工字輪與所述繩鋸主動工字輪3成等邊三角形結構裝配。

而為了便于在開動本發(fā)明的過程中對所述松緊調整輪進行位置調整，避免切割巖石時產生的石屑濺到人身上造成人員受傷，本實施例中，所述松緊調整輪中心軸與所述繩鋸定位工字輪中心軸之間的距離大于所述松緊調整輪中心軸與所述繩鋸主動工字輪3中心軸之間的距離，這樣就可以增加人與巖石之間的距離，增加石屑飛行的距離，從而使石屑速度降低，減少了石屑給人帶來傷害的概率，提高施工的安全性。

為了保證隧道掘進施工的連續(xù)性，避免所述巖石切割用圓盤鋸12以及所述金剛石串珠繩鋸5因受熱發(fā)生結構性損壞或者發(fā)生磨損加速，本發(fā)明還包括冷卻機構，所述冷卻機構與所述掘進安裝架機構1連接，所述冷卻機構的冷卻液流出端設在所述連接件13的第一端上，冷卻液從所述冷卻機構的冷卻液流出端噴射到所述金剛石串珠繩鋸5上并由所述金剛石串珠繩鋸5攜帶至所述巖石切割用圓盤鋸12所掘出的凹槽內，從而對所述巖石切割用圓盤鋸12進行降溫。本實施例中，所述冷卻機構包括水泵、進水管和出水管，所述進水管的進水端與隧道施工供水管路的出水端流體導通連接，所述進水管的出水端與所述水泵的進水端流體導通連接，所述水泵的出水端與所述出水管的進水端流體導通連接，所述出水管的出水端設置在所述連接件13的第一端上。

為了便于所述巖石切割用圓盤鋸12能將所述巖石切割用圓盤鋸12切割巖石時產生的粉末和石屑攜帶出來，進而方便加快整個隧道掘進的進度，本實施例中，所述巖石切割用圓盤鋸12為有齒圓盤鋸，如圖3所示，所述有齒圓盤鋸的兩個相鄰的鋸齒20之間設有攜渣槽，所述攜渣槽包括半球形槽21、第一喇叭狀槽22和第二喇叭狀槽23，所述第一喇叭狀槽22的開口方向朝向所述有齒圓盤鋸的軸心，所述第二喇叭狀槽23的開口方向遠離所述有齒圓盤鋸的軸心；所述半球形槽21的開口端與所述第一喇叭狀槽22的開口端導通連接，所述第一喇叭狀槽22的縮口端與所述第二喇叭狀槽23的縮口端導通連接。

使用本發(fā)明進行隧道掘進時，在待進行隧道掘進的山體的巖石面上標識出施工位置和高度，然后確定單次切割石塊的高度或寬度，然后將本發(fā)明通過所述重型腳輪移動至待切割巖石前面，根據單次切割石塊的高度或寬度調整兩個所述定位工字輪支撐桿6之間的夾角α的大小，以使位于兩個所述繩鋸定位工字輪之間且遠離所述繩鋸主動工字輪3的所述金剛石串珠繩鋸5的長度與單次切割石塊的高度或寬度相等。然后啟動所述力矩電機，同時接通所述進水管與隧道掘進施工供水管路，開啟所述水泵，此時，所述繩鋸主動工字輪3在所述力矩電機的驅動下通過所述金剛石串珠繩鋸5驅動所述繩鋸定位工字輪轉動，而所述繩鋸定位工字輪則帶動所述巖石切割用圓盤鋸12對巖石進行切割，并切割出凹槽能夠使所述繩鋸定位工字輪進入巖石內，從而使位于兩個所述繩鋸定位工字輪之間且遠離所述繩鋸主動工字輪3的所述金剛石串珠繩鋸5與待切割巖石接觸，并且在所述力矩電機驅動下的所述繩鋸主動工字輪3的帶動下所述金剛石串珠繩鋸5上的金剛石串珠對巖石進行切割，從而實現(xiàn)了通過對巖石分割實現(xiàn)了隧道的掘進，避免了雷管爆破帶了的危險，同時消除了雷管爆破對山體結構的破壞。

本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。