凿岩锚注一体机的制作方法

本发明涉及隧道机械，尤其涉及凿岩锚注一体机。

背景技术：

1、凿岩台车是钻爆法隧道施工中的核心机械设备，其采用液压凿岩机，与传统人工采用风钻打孔相比，显著提升隧道开挖效率。同时凿岩台车在隧道施工中能够让工人远离掌子面施工，提高了施工的安全性，并为工人提供更好的作业环境。

2、锚杆支护作为隧道施工的重要环节，广泛应用于隧道初期支护之中。锚杆支护通过使用预应力锚杆对围岩施加一定的预压应力，将软弱岩层锚固于深层稳定岩层，通过杆体拉力抵抗岩土体自重和下滑力，同时使用预应力锚杆可以在锚头与锚尾之间的岩体中形成岩石压缩区，当在岩体中连续安装预应力锚杆后，压缩区相互重叠交叉，将获得一定厚度的压缩承载层，主动地加固围岩。

3、目前隧道施工普遍采用的是施工工序为打钻孔、装药、爆破、清渣、初喷、打锚杆、立拱架、复喷、二衬，此工序中需要凿岩台车与锚注台车先后进场施工，无法做到并行施工，导致施工时间延长，施工进度慢。

技术实现思路

1、本发明为了解决常规隧道施工中凿岩工序与锚注工序只可串行施工导致的施工时间长，施工效率低的问题，提供凿岩锚注一体机，将凿岩台车与锚注台车的功能集成于一个台车上，通过合理规划三条臂的施工路径，可以做到掌子面打钻孔和锚杆支护并行施工，可以明显降低施工时间，提高施工效率。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、凿岩锚注一体机，包括台车本体和制浆设备，制浆设备独立于台车本体设置，由制浆设备制备浆液供给至台车本体进行锚杆注浆，还包括：翼式臂座，所述翼式臂座安装在台车本体上，方便由台车本体带动移动；

4、锚杆系统，所述锚杆系统设置在翼式臂座中部，锚杆系统包括锚注臂和受控于锚注臂的锚杆机头；以及，

5、凿岩系统，所述凿岩系统对称设置在翼式臂座两侧，两侧凿岩系统与锚杆系统之间的距离为可调节设置，方便凿岩系统位置的改变，凿岩系统包括凿岩臂和受控于凿岩臂的推进钻孔装置；

6、所述凿岩系统用于隧道开挖断面打设炮眼孔；所述锚杆系统配置为：初喷混凝土后，在凿岩系统打设炮眼孔的作业过程中，同步对隧道拱顶位置施作锚杆，隧道边墙锚杆待复喷作业完成后滞后施作。

7、进一步地，所述翼式臂座包括中间臂座，所述中间臂座设置在台车本体的车桥上方；

8、底座，所述底座设置在台车本体的车桥下方，底座和中间臂座上下间隔排布；

9、左臂和右臂，所述左臂和右臂以对称方式设置在中间臂座两侧；

10、四连杆机构，中间臂座与左臂、右臂之间分别设置有所述四连杆机构，用于控制左臂和右臂摆动；以及，

11、臂架开合油缸，所述臂架开合油缸设置在四连杆机构和底座之间，用于驱动四连杆机构运行、以调整左臂和右臂距离中间臂座的间距。从而方便调整凿岩系统的位置。

12、进一步地，所述中间臂座上设置锚杆系统的锚注臂；

13、所述左臂和右臂上均设置有凿岩系统的凿岩臂。

14、进一步地，所述锚注臂包括锚注臂连接座，所述锚注臂连接座与翼式臂座中部连接固定；

15、基本臂，所述基本臂铰接设置在锚注臂连接座上；

16、大臂液压油缸，所述大臂液压油缸铰接在锚注臂连接座和基本臂之间，用于驱动基本臂上下左右摆动；

17、伸缩臂，所述伸缩臂滑动设置在基本臂内，便于伸缩臂的伸出和缩回；

18、短臂，所述短臂设置在伸缩臂一端；

19、短连接座，所述短连接座铰接设置在短臂一端，短连接座和短臂之间铰接有短臂上部油缸，用于驱动短连接座上下左右摆动；

20、摆动油缸，所述摆动油缸设置在短连接座上，摆动油缸上设置有机头回转支撑；

21、机头回转油缸，所述机头回转油缸设置在所述机头回转支撑上，并与锚杆机头连接，以驱动锚杆机头以机头回转支撑为中心进行水平转动。

22、进一步地，所述锚杆机头包括机头底座，所述机头底座与锚注臂一端转动连接；

23、翻转摇架，所述翻转摇架转动设置在机头底座上，翻转摇架和机头底座之间铰接有三位油缸，用于驱动翻转摇架回转；以及，

24、凿岩机构、中间梁机构和锚杆机构，所述凿岩机构、中间梁机构和锚杆机构并列间隔设置在翻转摇架上。

25、进一步地，所述翻转摇架包括回转轴，所述回转轴转接在机头底座上；

26、顶尖油缸，所述顶尖油缸在回转轴一端，用于顶紧岩层，顶尖油缸与回转轴呈一字型排布；以及，

27、后梁支撑座、中梁支撑座和前梁支撑座，所述后梁支撑座、中梁支撑座和前梁支撑座间隔设置在回转轴上，中梁支撑座和机头底座之间布置三位油缸，所述凿岩机构、中间梁机构和锚杆机构均设置在后梁支撑座、中梁支撑座和前梁支撑座之间。

28、进一步地，所述凿岩机构包括凿岩梁，所述凿岩梁滑动设置在翻转摇架上，凿岩梁和翻转摇架之间铰接有凿岩梁伸缩油缸，用于驱动凿岩梁移动、调整凿岩机构位置；

29、前扶钎器一、中扶钎器一和凿岩机一，所述前扶钎器一、中扶钎器一和凿岩机一依次排布在凿岩梁上，前扶钎器一与凿岩梁固定连接，中扶钎器一和凿岩机一分别与凿岩梁滑动连接，凿岩机一上安装有钻杆一，所述钻杆一依次穿过中扶钎器一和前扶钎器一；以及，

30、受控于液压马达的链条传动机构，设置在凿岩梁上，用于驱动凿岩机一和中扶钎器一移动；

31、所述中间梁机构包括中间梁，所述中间梁设置在翻转摇架上，中间梁上转接有抓手固定杆，所述抓手固定杆上设置有用于抓取锚杆库内锚杆的机械抓手；

32、支撑架，所述支撑架设置在中间梁一端，支撑架上设置有翻转油缸，用于驱动抓手固定杆旋转；

33、后管路支架、中管路支架和前管路支架，所述后管路支架、中管路支架和前管路支架依次设置在中间梁上；

34、注浆管路，所述注浆管路穿设在后管路支架、中管路支架和前管路支架之间；

35、导轨，所述导轨设置在中管路支架和前管路支架之间，导轨上滑接有管路夹紧器，所述管路夹紧器向下与注浆管路连接；以及，

36、管路伸缩油缸，所述管路伸缩油缸设置在中管路支架和管路夹紧器之间，用于驱动注浆管路移动。

37、进一步地，所述锚杆机构包括锚杆梁和滑动设置在锚杆梁上的锚杆扳手；

38、所述锚杆机构还包括锚杆库单元，所述锚杆库单元包括定位轴，所述定位轴通过夹紧装置与机头底座连接固定；

39、传动箱和支座，所述传动箱和支座分别固定设置在定位轴两端；

40、钢管，所述钢管转动设置在传动箱和支座之间，钢管上间隔设置有多个卡盘，每个卡盘开设有用于安装锚杆的卡槽；

41、旋转马达，所述旋转马达设置在传动箱上，传动箱内设置有间歇运动机构，旋转马达通过间歇运动机构与钢管连接，以实现对钢管的驱动。

42、进一步地，所述凿岩臂与锚注臂结构相同。

43、进一步地，所述推进钻孔装置包括推进梁回转座，所述推进梁回转座与凿岩臂转动连接；

44、铝合金梁，所述铝合金梁设置在推进梁回转座上；以及，

45、凿岩机二、中扶钎器二和前扶钎器二，所述凿岩机二、中扶钎器二和前扶钎器二依次设置在铝合金梁上，凿岩机二、中扶钎器二分别与铝合金梁滑动连接，所述前扶钎器二与铝合金梁固定连接；

46、所述凿岩机二上安装有钻杆二，所述钻杆二穿设在中扶钎器二和前扶钎器二之间。

47、通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

48、本发明的台车本体安装有三个工作臂，分别为中间的锚注臂与左右两侧的凿岩臂，锚注臂搭配锚杆机头，凿岩臂搭配推进钻孔装置，可以同时实现掌子面施作炮眼孔与环向施作系统锚杆，将凿岩台车与锚注台车的功能集成于一个台车上，明显提高施工效率。简言之，本发明是一台集成凿岩台车快速打孔与锚注台车打锚杆一体功能的新台车，该台车既能拥有掌子面高效钻孔功能，又能同时兼顾系统锚杆的施作，解决了凿岩台车与锚注台车不可同时施工的问题。

49、本发明为实现该台车具有掌子面高效钻孔功能，台车左右各配置了一个凿岩臂，凿岩臂采用全液压驱动方式，大幅减少了施工人数，提高了施工安全性。台车中间配置了一个钻锚注一体化锚注臂，使该台车同时具有施作系统锚杆的功能。

50、本发明的锚注臂和凿岩臂均采用了基本臂、伸缩臂与短臂配置，基本臂与伸缩臂之间通过液压油缸实现相对直线运动，基本臂与短臂都通过两个液压油缸实现左右俯仰运动，同时短臂前方安装有液压摆动油缸，大大提高了安装在臂上的执行机构的摆动范围。

51、本发明提出了一种四连杆形式的翼式臂座，通过液压油缸的伸缩驱动四连杆机构摆动，实现左右两侧凿岩臂展开与收拢，此设计扩大了凿岩钻孔的范围，增加了台车本体在不同大小掌子面施工的适应性。

52、本发明安装有集成式锚杆机头，该锚杆机头上安装有三个梁，分为凿岩梁、中间梁与锚杆梁。凿岩梁上安装有凿岩机负责打锚杆孔，中间梁上安装有机械抓手与注浆管路输送装置，锚杆梁上安装有锚杆扳手负责将锚杆装入锚杆孔中，施加预应力后进行注浆。同时锚杆机构上安装有锚杆库单元，一次能安装12根锚杆供打锚杆使用。

53、本发明在应用时，配套新的“先拱后墙”锚杆支护施工工艺，即在打设炮眼孔的过程中同步施作拱顶的锚杆，边墙的锚杆可在复喷之后进行滞后施作，可有效减少锚杆施工工序对整个施工循环工序时间的占用，提高隧道施工功效。