[发明专利]一种竖井非爆开挖与取芯装置

说明书

本发明公开了一种竖井非爆开挖与取芯装置，包括：环形沟槽开挖装置，其用于开挖环形沟槽；取芯装置，其用于放入环形沟槽内并抱紧环形沟槽所围绕的中心岩石；与取芯装置相连的横移运动机构，横移运动机构用于驱动取芯装置横向移动，以使中心岩石被横向拉断；与取芯装置相连的升降驱动机构，升降驱动机构用于驱动取芯装置带动中心岩石提升。相比于采用盾构法对竖井的全断面进行开挖，本发明利用环形沟槽开挖装置仅仅开挖出环形沟槽，并在开挖出环形沟槽后，通过横移运动机构驱动取芯装置横向移动使环形沟槽所围绕的中心岩石在横向拉力作用下被拉断，并利用取芯装置将中心岩石整体取出，达到整体取芯的目的，降低了施工难度，施工效率高。

技术领域

本发明涉及隧道开挖技术领域，更具体地说，涉及一种竖井非爆开挖与取芯装置。

背景技术

在隧道开挖过程中，尤其是在极硬岩条件下开挖大尺寸孔径的竖井隧道时，我国目前并没有高效的方法。

现有技术中，通常采用竖井盾构的方式进行非爆开挖，然而，这种方式的施工难度大，而且竖井盾构机的滚刀应对200MPa以上的岩石时，几乎很难掘进，施工效率非常低。

因此，如何解决竖井隧道施工效率低的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种竖井非爆开挖与取芯装置，用于进行竖井隧道施工，其施工效率高。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种竖井非爆开挖与取芯装置，包括：

环形沟槽开挖装置，其用于开挖环形沟槽；

取芯装置，所述取芯装置用于放入所述环形沟槽内并抱紧所述环形沟槽所围绕的中心岩石；

与所述取芯装置相连的横移运动机构，所述横移运动机构用于驱动所述取芯装置横向移动，以使所述中心岩石被横向拉断；

与所述取芯装置相连的升降驱动机构，所述升降驱动机构用于驱动所述取芯装置带动所述中心岩石提升。

优选地，所述环形沟槽开挖装置包括：

冲击回转凿岩机构和与所述冲击回转凿岩机构的输出端可拆卸连接的钻杆；

与所述冲击回转凿岩机构相连的臂架回转机构，所述臂架回转机构用于驱动所述冲击回转凿岩机构按预设半径的圆形轨道回转。

优选地，所述臂架回转机构连接有竖直伸缩机构。

优选地，所述横移运动机构与所述升降驱动机构的输出端相连，所述竖直伸缩机构与所述横移运动机构的输出端相连，所述竖直伸缩机构设有用于挂接所述取芯装置的取芯吊装机构。

优选地，所述横移运动机构为平面二自由度运动机构。

优选地，所述升降驱动机构和所述横移运动机构均包括若干个油缸。

优选地，所述取芯装置包括至少两个用于拼接成筒形的岩芯抓取瓣，各个所述岩芯抓取瓣的底部通过锁紧缆绳相连，所述锁紧缆绳通过若干个缆绳提拉器与若干个吊装缆绳相连，所述吊装缆绳用于连接所述升降驱动机构和所述横移运动机构；

各个所述岩芯抓取瓣的顶部分别与开口的弹性环相连，所述弹性环在所述吊装缆绳提升时受到挤压收缩，以使各个所述岩芯抓取瓣聚拢抱紧所述中心岩石。

优选地，各个所述岩芯抓取瓣的底部设有第一弧形挡块，所述第一弧形挡块设有贯通的弧形孔，所述锁紧缆绳穿设于所述弧形孔中。

优选地，所述第一弧形挡块朝向所述中心岩石的内侧沿其弧长方向设有若干个柔性垫块。