一种适用于隧道岩爆段的储能装置及动态开挖方法与流程

发动机及配件附件的制造及其应用技术1.本发明涉及岩爆段安全防护领域，具体涉及一种适用于隧道岩爆段的储能装置及动态开挖方法。背景技术：2.岩爆是地下工程中开挖后围岩块石以突然、猛烈的形式向开挖空间弹射、抛掷和喷出的动力破坏现象，岩爆的奇异力学特点体现在其具有局部性、突发性、隐蔽性、滞后性、无前兆性、高初速度和高冲击动能，常常能造成地下工程重大人员伤亡和经济损失。3.近年来，我国高埋深隧道数量逐渐增多，随着埋深的增加，地应力明显增大，加剧了深埋隧道工程岩爆的破坏性和发生频率。多次岩爆灾害发生以后，岩爆的防治已经成为了制约深埋隧道工程安全建设的瓶颈问题。4.岩爆作为世界性的地下工程难题之一，特别是中等及强烈岩爆段，国内外在岩爆预测和防治措施方面，均无创新性的有效方法，对于岩爆的处理仍以被动防护为主。5.进一步优化隧道岩爆段的装配工艺和施工方法，无疑对结构设计和安全性具有重要意义，现有的岩爆处理方式均为被动防护，无法合理的收集岩爆所产生的能量，并且现有的岩爆储能装置防护性较差，当岩爆剧烈时容易对储能装置造成损坏，再者储能装置上的吸能按钮持续裸露在外界，容易损坏吸能按钮，从而降低吸能按钮的使用寿命。技术实现要素：6.本发明的目的在于解决现有的岩爆储能装置防护性，且储能装置上的吸能按钮持续裸露在外界，容易损坏吸能按钮，从而降低吸能按钮的使用寿命的问题，从而提出一种适用于隧道岩爆段的储能装置及动态开挖方法；7.为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：8.本发明地一个目的在于提供一种适用于隧道岩爆段的储能装置，9.包括储能箱，所述储能箱包括第一箱体、第二箱体，所述第一箱体内设置有第一空腔，所述第二箱体内设置有第二空腔，所述第一箱体位于所述第二箱体的左侧，所述第二空腔内设置有推杆，所述第一空腔内设置有第一驱动机构，所述第一驱动机构的输出轴贯穿所述第二箱体的侧壁，与所述推杆连接，所述第一驱动机构用以带动所述推杆沿水平方向左右移动，所述推杆的上下表面均设置有齿条，所述第二箱体内设置有转筒，所述转筒位于所述推杆的上下两侧，所述转筒的侧壁设置有齿，所述齿与所述齿条齿和连接，所述推杆沿轴向运动的过程中，带动所述转筒转动，所述第二箱体的表面开设有让位口，所述让位口用以所述转动转动，所述转筒的侧壁设置有吸能按钮，所述第一空腔内设置有储电机构，岩爆段飞溅的岩石会撞击所述吸能按钮，所述吸能按钮将机械能转化为电能储存在所述储电机构内。10.可选的，所述第一箱体的上方设置有防护机构，所述防护机构包括支架、第一弹簧，所述支架设置为两组，两组所述支架左右分开设置，所述支架与所述第一箱体的表面通过所述第一弹簧连接，左右所述支架之间设置有滑杆，所述滑杆上滑动设置有滑块，左右所述支架的上端之间设置有防护箱，所述防护箱与所述滑块之间通过支杆连接，当所述防护箱收到挤压时，所述防护箱带动所述支杆与所述滑块在所述滑杆上滑动。11.可选的，所述支杆设置为若干组，所述支杆与所述滑块一一对应设置，相邻所述滑块之间设置有第二弹簧，若干组所述支杆之间均匀间隔设置。12.可选的，所述转筒设置为若干组，若干组所述转筒之间均匀间隔设置。13.可选的，所述第一箱体内设置有第二驱动机构，所述第二驱动机构的连接有伸缩杆，所述伸缩杆贯穿所述第一箱体的侧壁，且延伸至所述第一箱体的下方，所述伸缩杆的下端设置有钻头，所述第二驱动机构的一侧设置有水箱，所述水箱上连通有水管，所述水管贯穿所述第一箱体的侧壁，且缠绕在所述钻头的表面，当所述钻头作业时，所述水箱内的水经所述水管喷洒至所述钻头上，所述水管上安装有球阀，所述球阀固定连接与所述第一箱体的外侧壁上，所述球阀上设置有阀门板手，所述阀门板手上开设有沿其长度方向延伸的滑槽，所述伸缩杆上设置有定位支柱，所述定位支柱可滑动地配合在所述滑槽内，所述第二驱动机构驱动所述伸缩杆延伸时，所述伸缩杆上的定位支柱在所述滑槽内滑动，从而在运动地过程中能够拨动阀门板手，从而控制所述球阀地开启与闭合。14.可选的，所述第二箱体地下表面设置有移动装置，所述移动装置包括固定轴、滑轮，所述固定轴设置在所述第二箱体地下表面，所述滑轮设置在所述固定轴地下端，所述滑轮便于所述第二箱体地移动。15.可选的，所述滑轮上设置有刹车片，所述刹车片放置所述滑轮在作业时发生滑动。16.本发明地另一个目的在于提供一种适用于隧道岩爆段的储能装置及动态开挖方法，17.所述动态开挖方法包括以下步骤：18.s1：实时监测超前导洞地应力进行超前地质预报，明确开挖技术对地应力的整体影响，选取合适的开挖时间；19.s2：通过分级设计开挖进尺半径和深度，随着开挖进尺的逐渐深入，每级开挖的半径随着开挖的深入逐渐增大，每级的进尺深度随着开挖的深入逐渐降低；20.s3：到达开挖时间后，在隧道掌子面中心处进行超前开挖，并使用储能装置进行储能、注水和地应力检测；21.s4：随着超前开挖的进尺，逐渐向前推进储能箱。22.可选的，所述步骤s1还包括以下子步骤：实时监测超前导洞地应力的同时应结合微震监测技术进行超前地质预报。23.可选的，所述步骤s4还包括以下子步骤：超前开挖过程中，下一级的超前开挖可根据前一级的开挖效果以及监控数据进行人为选择和调整。24.本发明有益效果25.(1)本发明当吸能按钮需要作业时，第一驱动机构带动推杆沿水平方向向右移动，由于推杆的表面设置有齿条，推杆向右运动的过程中，带动转筒转动，从而带动转筒上面的吸能按钮从第二箱体内外显出来，从而吸能按钮开始作业，岩爆段飞溅的岩石会撞击吸能按钮，吸能按钮将机械能转化为电能储存在储电机构内；当吸能按钮作业完成后，第一驱动机构带动推杆沿水平方向向左移动，推杆向左运动的过程中，带动转筒转动，从而带动转筒上面的吸能按钮从第二箱体内复位，从而起到闭合吸能按钮的效果，避免了吸能按钮持续裸露在外界导致损坏，从而提高了吸能按钮的使用使用寿命。26.(2)本发明首先防护箱受到撞击挤压时，支架与防护箱先一步挤压第一弹簧，第一弹簧先一步对压力进行缓冲，再压力持续挤压防护箱时，防护箱带动支杆与滑块在滑杆上滑动，由于相邻滑块之间设置有第二弹簧，支杆首先对压力进行分解，以滑动的方式进行缓冲，第二弹簧再通过弹性的方式对压力进一步缓冲，从而避免了岩爆的冲击力对储能箱造成损坏，防护机构通过对冲击力进行多级缓冲，有效提高储能箱的防护性。附图说明27.图1为本发明结构示意图。28.图2为本发明第二驱动机构局部放大图。29.图3为本发明球阀与定位支柱局部放大图。30.附图标记说明：1-第一箱体，2-第二箱体，3-第一空腔，4-第二空腔，5-第一驱动机构，6-推杆，7-齿条，8-转筒，9-齿，10-吸能按钮，11-支架，12-第一弹簧，13-滑杆，14-滑块，15-防护箱，16-支杆，17-第二弹簧，18-第二驱动机构，19-伸缩杆，20-钻头，21-水箱，22-水管，23-球阀，24-阀门板手，25-滑槽，26-定位支柱，27-固定轴，28-滑轮。具体实施方式31.下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的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。32.实施例33.本发明地一个目的在于提供一种适用于隧道岩爆段的储能装置，34.如图1-图3所示，包括储能箱，所述储能箱包括第一箱体1、第二箱体2，所述第一箱体1内设置有第一空腔3，所述第二箱体2内设置有第二空腔4，所述第一箱体1位于所述第二箱体2的左侧，所述第二空腔4内设置有推杆6，所述第一空腔3内设置有第一驱动机构5，所述第一驱动机构5的输出轴贯穿所述第二箱体2的侧壁，与所述推杆6连接，所述第一驱动机构5用以带动所述推杆6沿水平方向左右移动，所述推杆6的上下表面均设置有齿条7，所述第二箱体2内设置有转筒8，所述转筒8位于所述推杆6的上下两侧，所述转筒8的侧壁设置有齿9，所述齿9与所述齿条7齿和连接，所述推杆6沿轴向运动的过程中，带动所述转筒8转动，所述第二箱体2的表面开设有让位口，所述让位口用以所述转筒8转动，所述转筒8的侧壁设置有吸能按钮10，所述第一空腔3内设置有储电机构，岩爆段飞溅的岩石会撞击所述吸能按钮10，所述吸能按钮10将机械能转化为电能储存在所述储电机构内，所述转筒8设置为若干组，若干组所述转筒8之间均匀间隔设置，35.本发明通过上述设计，当吸能按钮10需要作业时，第一驱动机构5带动推杆6沿水平方向向右移动，由于推杆6的表面设置有齿条7，推杆6向右运动的过程中，带动转筒8转动，从而带动转筒8上面的吸能按钮10从第二箱体2内外显出来，从而吸能按钮10开始作业，岩爆段飞溅的岩石会撞击吸能按钮10，吸能按钮10将机械能转化为电能储存在储电机构内；当吸能按钮10作业完成后，第一驱动机构5带动推杆6沿水平方向向左移动，推杆6向左运动的过程中，带动转筒8转动，从而带动转筒8上面的吸能按钮10从第二箱体2内复位，从而起到闭合吸能按钮10的效果，避免了吸能按钮10持续裸露在外界导致损坏，从而提高了吸能按钮10的使用使用寿命；36.值得说明的是，当推杆6向右移动直至路程最大值时，此时转筒8上面的吸能按钮10全部展现在第二箱体2的外表面，从而提高吸能按钮10与飞溅的岩石接触面，且该方式提高储能的灵活性，吸能面可调；37.所述第一箱体1的上方设置有防护机构，所述防护机构包括支架11、第一弹簧12，所述支架11设置为两组，两组所述支架11左右分开设置，所述支架11与所述第一箱体1的表面通过所述第一弹簧12连接，左右所述支架11之间设置有滑杆13，所述滑杆13上滑动设置有滑块14，左右所述支架11的上端之间设置有防护箱15，所述防护箱15与所述滑块14之间通过支杆16连接，当所述防护箱15收到挤压时，所述防护箱15带动所述支杆16与所述滑块14在所述滑杆13上滑动，所述支杆16设置为若干组，所述支杆16与所述滑块14一一对应设置，相邻所述滑块14之间设置有第二弹簧17，若干组所述支杆16之间均匀间隔设置，38.通过上述设计，首先防护箱15受到撞击挤压时，支架11与防护箱15先一步挤压第一弹簧12，第一弹簧12先一步对压力进行缓冲，再压力持续挤压防护箱15时，防护箱15带动支杆16与滑块14在滑杆13上滑动，由于相邻滑块14之间设置有第二弹簧17，支杆16首先对压力进行分解，以滑动的方式进行缓冲，第二弹簧17再通过弹性的方式对压力进一步缓冲，从而避免了岩爆的冲击力对储能箱造成损坏，防护机构通过对冲击力进行多级缓冲，有效提高储能箱的防护性；39.指的说明的时，在本实施例中，所述防护箱15的结构采用弧形结构，防护箱15的表面设置有橡胶层，弧形结构便于减少与岩石的接触面，提高防护箱15的防护性；40.所述第一箱体1内设置有第二驱动机构18，所述第二驱动机构18的连接有伸缩杆19，所述伸缩杆19贯穿所述第一箱体1的侧壁，且延伸至所述第一箱体1的下方，所述伸缩杆19的下端设置有钻头20，所述第二驱动机构18的一侧设置有水箱21，所述水箱21上连通有水管22，所述水管22贯穿所述第一箱体1的侧壁，且缠绕在所述钻头20的表面，当所述钻头20作业时，所述水箱21内的水经所述水管22喷洒至所述钻头20上，所述水管22上安装有球阀23，所述球阀23固定连接与所述第一箱体1的外侧壁上，所述球阀23上设置有阀门板手24，所述阀门板手24上开设有沿其长度方向延伸的滑槽25，所述伸缩杆19上设置有定位支柱26，所述定位支柱26可滑动地配合在所述滑槽25内，所述第二驱动机构18驱动所述伸缩杆19延伸时，所述伸缩杆19上的定位支柱26在所述滑槽25内滑动，从而在运动地过程中能够拨动阀门板手24，从而控制所述球阀23地开启与闭合，41.通过上述设计，当储能箱行驶到所需位置时，为避免岩爆的冲击力使储能箱发生位移，第二驱动机构18带动伸缩杆19延伸，从而带动钻头20下行，从而使储能箱整体固定在所需位置，防止发生偏移，本发明通过设置水箱21与水管22，水箱21内的水一方面可软化地面，便于钻头20更好的作业，另一方面可对钻头20实时降温，避免高温损坏钻头20，并且第二驱动机构18驱动伸缩杆19延伸时，伸缩杆19上的定位支柱26在滑槽25内滑动，从而在运动地过程中能够拨动阀门板手24，从而控制所述球阀23地开启与闭合，从而在钻头20作业时实现水管22自动开启，有效提高钻头20作业时的灵活性；42.所述第二箱体2地下表面设置有移动装置，所述移动装置包括固定轴27、滑轮28，所述固定轴27设置在所述第二箱体2地下表面，所述滑轮28设置在所述固定轴27地下端，所述滑轮28便于所述第二箱体2地移动，所述滑轮28上设置有刹车片，所述刹车片放置所述滑轮28在作业时发生滑动；43.本发明地另一个目的在于提供一种适用于隧道岩爆段的储能装置及动态开挖方法，44.所述动态开挖方法包括以下步骤：45.s1：实时监测超前导洞地应力进行超前地质预报，明确开挖技术对地应力的整体影响，选取合适的开挖时间；46.s2：通过分级设计开挖进尺半径和深度，随着开挖进尺的逐渐深入，每级开挖的半径随着开挖的深入逐渐增大，每级的进尺深度随着开挖的深入逐渐降低；47.s3：到达开挖时间后，在隧道掌子面中心处进行超前开挖，并使用储能装置进行储能、注水和地应力检测；48.s4：随着超前开挖的进尺，逐渐向前推进储能箱。49.所述步骤s1还包括以下子步骤：实时监测超前导洞地应力的同时应结合微震监测技术进行超前地质预报。50.所述步骤s4还包括以下子步骤：超前开挖过程中，下一级的超前开挖可根据前一级的开挖效果以及监控数据进行人为选择和调整；51.本动态开挖方法能逐级释放地应力，将中等及强烈岩爆分解为可控式持续性轻微岩爆，主动引导轻微岩爆发生于超前导洞中。52.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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。









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