1.本发明涉及隧道岩石开挖技术领域，尤其涉及一种用于隧道开挖施工的锥形槽取芯钻架。
背景技术：
2.目前，隧道岩石开挖主要分为爆破开挖、机械开挖、静态破碎开挖(也称静态爆破)等方式。其中，在振动、噪声严格控制的区域，静态破碎是不得不采用的方法。采用传统的静态破碎开挖方法时，需要先在岩石中钻一定深度的钻孔，再在孔内加入静态破碎剂，利用破碎剂在炮孔壁上施加的压力造成岩石的破裂。然而，在进行隧道开挖时，由于待开挖的岩石四周受到约束，仅有掌子面处的临空面，钻孔内的膨胀剂产生的压力难以胀裂岩石，因此在隧道中心预先开挖一个空腔进而形成临空面十分必要。而通过整体切割的方式开挖空腔需要大型机械，且效率很低，为此可以通过将传统的钻机安装在锥形钻机架上，帮助钻机精确定位，通过将钻孔与钻孔相连，开挖出锥形的岩石，进而形成锥形的空腔，为后续静态破碎作业提供临空面。
技术实现要素：
3.针对现有隧道静态破碎开挖时，难以预先在掌子面中心位置开挖空腔以提供静态破碎所需的临空面问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架，其结构简单，可帮助作业人员在隧道掌子面上开挖出锥形空腔以创造临空面，在进行后续隧道的静态破碎开挖作业时，使岩石更易破碎。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架，包括同轴设置且间隔分布的大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道，所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的中心之间连接有支撑轴；所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道上分别安装有沿大圆盘齿轮轨道的圆周部分和沿小圆盘齿轮轨道的圆周部分转动的可转动调节装置；两个可转动调节装置之间安装有钻机轨道槽；所述支撑轴靠近所述大圆盘齿轮轨道的一端设有机械臂接口装置，支撑轴靠近所述小圆盘齿轮轨道的一端设有小型定位钻头。
5.优选的，所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的圆周部分的外侧周面具有外圈齿轮。
6.进一步的，所述可转动调节装置包括套在所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的圆周部分上的转动架，所述转动架内设有与所述外圈齿轮啮合连接的转动齿轮、与所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的圆周部分的内侧周面滚动连接的轨道滚轮。
7.优选的，所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的圆周部分的内侧周面具有圆形轨道槽，所述轨道滚轮被限定在所述圆形轨道槽内。
8.进一步的，所述支撑轴上设有与支撑轴的轴线垂直并与所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的圆周部分的内侧周面连接的连杆。
9.可选的，所述可转动调节装置的数量为至少四个的偶数个，分别位于所述大圆盘
齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道上的两个相对设置的可转动调节装置之间安装有所述钻机轨道槽。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
11.(1)结构简单，可模块化制造，成本低。
12.(2)可利用传统冲击式钻机实现切槽作业。
13.(3)控制、操作简单。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
15.图1为本发明的用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架的结构示意图；
16.图2为本发明的可转动调节装置的内部结构图。
17.图中：1—大圆盘齿轮轨道、2—小圆盘齿轮轨道、3—支撑轴、4—第一可转动调节装置、5—第二可转动调节装置、6—机械臂接口装置、7—小型定位钻头、8—钻机轨道槽、9—连杆、10—转动齿轮、11—轨道滚轮。
具体实施方式
18.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的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。
19.下面参见图1～图2对本发明的用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架进行详细说明。
20.本发明的用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架包括同轴设置且间隔分布的大圆盘齿轮轨道1和小圆盘齿轮轨道2、安装在两个圆盘齿轮轨道的中心之间的支撑轴3、安装在大圆盘齿轮轨道1上且沿大圆盘齿轮轨道1的圆周部分转动的第一可转动调节装置4、安装在小圆盘齿轮轨道2上且沿小圆盘齿轮轨道2的圆周部分转动的第二可转动调节装置5，第一可转动调节装置4和第二可转动调节装置5的结构相同，第一可转动调节装置4和第二可转动调节装置5之间安装有钻机轨道槽8。支撑轴3靠近大圆盘齿轮轨道1的一端设有机械臂接口装置6，支撑轴3靠近小圆盘齿轮轨道2的一端设有小型定位钻头7。
21.大圆盘齿轮轨道1和小圆盘齿轮轨道2的圆周部分的外侧周面具有外圈齿轮。如图2所示，每个可转动调节装置里面各安装有两个转动齿轮10和两个轨道滚轮11，用来实现调节装置的转动。转动齿轮10和轨道滚轮11安装在转动架内，转动架套在大圆盘齿轮轨道1和小圆盘齿轮轨道2的圆周部分上，其中，转动齿轮10与外圈齿轮啮合连接，轨道滚轮11与大圆盘齿轮轨道1和小圆盘齿轮轨道2的圆周部分的内侧周面滚动连接。
22.为了使轨道滚轮11更稳定的在圆盘齿轮轨道的内侧滑动，大圆盘齿轮轨道1和小圆盘齿轮轨道2的圆周部分的内侧周面具有圆形轨道槽，滚轮被限定在所述圆形轨道槽内。
23.另外，支撑轴3上设有与支撑轴3的轴线垂直并与大圆盘齿轮轨道1和小圆盘齿轮
轨道2的圆周部分的内侧周面连接的连杆9，增加整个锥形槽取芯钻架的稳固性。
24.不难理解，也可以在两个圆盘齿轮轨道之间安装大于两个的多组钻机轨道槽8，不少于两组的钻机轨道槽8上分别各安装一组钻机，使各钻机呈一定角度进行打孔操作，打孔效率更高。
25.下面，参照图1至2并结合上述结构技术特征的描述，对本发明的用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架的工作原理进行介绍：
26.在进行隧道掌子面取芯操作时，两个钻机轨道槽8各安装一组钻机(或凿岩机)，两组钻机呈一角度。启动小型定位钻头7进行钻孔定位，随即启动钻机轨道槽8上的两组钻机进行打孔操作，当一组打孔完毕后，转动第一可转动调节装置4和第二可转动调节装置5绕支撑轴3转动来调整位置，从而调整钻机打孔的位置。最终按上述操作一圈后可从隧道掌子面中心截取出一块锥形体，再对其周围一圈注入静态破碎剂进行静态爆破，破碎过程由于中间部分无支撑面，就会使破碎进行更充分彻底，并可为静态劈裂器或破碎锤快速破碎锥形槽四周剩余岩石提供良好的临空面。
27.以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解得到的变换或者替换，都应该涵盖在本发明的包含范围之内。
技术特征：
1.一种用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架，其特征在于：包括同轴设置且间隔分布的大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道，所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的中心之间连接有支撑轴；所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道上分别安装有沿大圆盘齿轮轨道的圆周部分和沿小圆盘齿轮轨道的圆周部分转动的可转动调节装置；两个可转动调节装置之间安装有钻机轨道槽；所述支撑轴靠近所述大圆盘齿轮轨道的一端设有机械臂接口装置，支撑轴靠近所述小圆盘齿轮轨道的一端设有小型定位钻头。2.根据权利要求1所述的用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架，其特征在于，所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的圆周部分的外侧周面具有外圈齿轮。3.根据权利要求2所述的用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架，其特征在于，所述可转动调节装置包括套在所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的圆周部分上的转动架，所述转动架内设有与所述外圈齿轮啮合连接的转动齿轮、与所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的圆周部分的内侧周面滚动连接的轨道滚轮。4.根据权利要求3所述的用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架，其特征在于，所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的圆周部分的内侧周面具有圆形轨道槽，所述轨道滚轮被限定在所述圆形轨道槽内。5.根据权利要求1所述的用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架，其特征在于，所述支撑轴上设有与支撑轴的轴线垂直并与所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的圆周部分的内侧周面连接的连杆。6.根据权利要求1至5任一项所述的用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架，其特征在于，所述可转动调节装置的数量为至少四个的偶数个，分别位于所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道上的两个相对设置的可转动调节装置之间安装有所述钻机轨道槽。
技术总结
本发明公开了一种用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架，包括同轴设置且间隔分布的大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道，所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道的中心之间连接有支撑轴；所述大圆盘齿轮轨道和小圆盘齿轮轨道上分别安装有沿大圆盘齿轮轨道的圆周部分和沿小圆盘齿轮轨道的圆周部分转动的可转动调节装置；两个可转动调节装置之间安装有钻机轨道槽；所述支撑轴靠近所述大圆盘齿轮轨道的一端设有机械臂接口装置，支撑轴靠近所述小圆盘齿轮轨道的一端设有小型定位钻头。本发明能够帮助作业人员在隧道开挖面上开挖出锥形空腔，创造临空面，在进行后续隧道岩石的静态破碎作业时，使岩石更易破碎。岩石更易破碎。岩石更易破碎。
技术研发人员：孙金山 范焜晖 贾永胜 姚颖康 李芳
受保护的技术使用者：江汉大学
技术研发日：2022.04.02
技术公布日：2022/7/21
声明：
“用于隧道开挖的锥形槽取芯钻架” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：江汉大学
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2024年12月06日 ~ 08日 
