CN112282805A - 一种矿山法隧道智能加固台车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿山法隧道智能加固台车，包括用于在隧道内自由移动的行走装置和加固支架，行走装置用于将加固支架运输至待加固初支处，以便加固支架对待加固初支处进行加固；加固支架包括至少两个前后平行设置的子加固支架，相邻的子加固支架之间通过纵向连接杆固定连接；本发明通过行走装置带动预制的加固支架至待加固初支处，之后通过伺服控制***控制加固支架伸展开，并分别抵在待加固初支的不同位置处，临时加固完毕后，收缩加固支架，再通过行走装置将其运走，可以极大地缩短初支的临时加固的施作时间。

Description

一种矿山法隧道智能加固台车

技术领域

本发明属于矿山法隧道加固技术领域，尤其涉及一种矿山法隧道智能加固台车。

背景技术

近年来，我国隧道及地下工程发展迅速，公路、铁路长大隧道及城市地铁隧道工程遍布全国，采用矿山法施工时，围岩条件差、封闭不及时可能导致初支变形过大、变形速率过快，严重的可能引起初支开裂甚至垮塌，进而引发围岩变形甚至坍塌。当出现上述异常情况时，需要迅速对初支结构进行临时加固，提高初支的承载能力和稳定性，控制隧道变形。

目前，对初支进行临时加固多采用在隧道内设置临时立柱、水平横撑或三角支撑等方法。通过从外部运输各种物料进入隧道，再对物料进行加工，最后使用加工好的物料对初支进行支护。

虽然该方法也可以起到加固作用，可以有效控制初支变形，但是，通过这种方法设置的临时立柱、支撑等多是采用型钢临时加工焊接，安装及拆除耗费的时间长，且难以与初支紧密贴合，也无法提供预应力，而且，支撑和立柱安装后占据隧道施工通道，隧道施工机械难以通过，严重影响施工效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿山法隧道智能加固台车，可以减少初支临时加固的等待时间，实现快速初支临时加固。

本发明采用以下技术方案：一种矿山法隧道智能加固台车，包括用于在隧道内自由移动的行走装置和加固支架，行走装置用于将加固支架运输至待加固初支处，以便加固支架对待加固初支处进行加固；

加固支架包括至少两个前后平行设置的子加固支架，相邻的子加固支架之间通过纵向连接杆固定连接；

子加固支架包括水平设置的横向伸缩梁，横向伸缩梁的两端均设置有第一伸缩装置，每个第一伸缩装置的底部均连接有竖直设置的竖向伸缩立柱，横向伸缩梁的顶部还设置有拱形支撑梁，拱形支撑梁上间隔设置有朝向隧道拱部的若干个第三伸缩装置；

第一伸缩装置、竖向伸缩立柱和第三伸缩装置均连接至同一伺服控制***，伺服控制***用于调节第一伸缩装置、竖向伸缩立柱和第三伸缩装置的伸缩幅度，以使第一伸缩装置、竖向伸缩立柱和第三伸缩装置的端部分别抵在隧道横断面的初支上。

进一步地，第一伸缩装置包括两节伸缩杆，竖向伸缩立柱安装于靠近横向伸缩梁端部的伸缩杆上。

进一步地，行走装置的顶部设置有托架，托架用于运输/回收加固支架时支撑加固支架。

进一步地，第一伸缩装置的自由端铰接有第一撑板，第一撑板用于当第一伸缩装置伸长时抵在初支的侧边墙上；

每个第三伸缩装置的自由端均铰接有第三撑板，第三撑板用于当第三伸缩装置伸长时抵在初支的拱部。

进一步地，竖向伸缩立柱包括与第一伸缩装置连接的第二伸缩装置，第二伸缩装置的下端部设置有第二撑板，第二撑板用于当第二伸缩装置伸长时抵在隧道地面上。

进一步地，伺服控制***放置在托架上，且用于当加固支架对初支进行临时加固时，断开与第一伸缩装置、竖向伸缩立柱和第三伸缩装置的连接。

进一步地，拱形支撑梁和隧道拱部的圆心角的度数相等。

进一步地，每个子加固支架均与隧道轴线垂直设置。

进一步地，行走装置为履带式行走装置。

本发明的有益效果是：本发明通过行走装置带动预制的加固支架至待加固初支处，之后通过伺服控制***控制加固支架伸展开，并分别抵在待加固初支的不同位置处，临时加固完毕后，收缩加固支架，再通过行走装置将其运走，可以极大地缩短初支的临时加固的施作时间，实现快速初支临时加固，同时，当加固支架伸展开时贴近初支，不占用隧道中部通道，允许施工机械设备通行，可以提高隧道施工进度。

附图说明

图1为本发明实施例一种矿山法隧道智能加固台车的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明实施例一种矿山法隧道智能加固台车的加固支架伸展后的状态示意图；

图4为本发明实施例中行走装置离开后的加固支架加固状态示意图；

图5为图4的侧视图；

图6为行走装置的侧视图。

其中：1.行走装置；11.托架；

2.初支；

3.伺服控制***；

4.加固支架；41.子加固支架；42.纵向连接杆；

411.横向伸缩梁；4111.第一伸缩装置；4112.第一撑板；

412.竖向伸缩立柱；4121.第二伸缩装置；4122.第二撑板；

413.拱形支撑梁；4131.第三伸缩装置；4132.第三撑板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明公开了一种矿山法隧道智能加固台车，如图1和图2所示，包括用于在隧道内自由移动的行走装置1和加固支架4，行走装置1用于将加固支架4运输至待加固初支处，以便加固支架4对待加固初支处进行加固；加固支架4包括至少两个前后平行设置的子加固支架41，相邻的子加固支架41之间通过纵向连接杆42固定连接；子加固支架41包括水平设置的横向伸缩梁411，横向伸缩梁411的两端均设置有第一伸缩装置4111，每个第一伸缩装置4111的底部均连接有竖直设置的竖向伸缩立柱412，横向伸缩梁411的顶部还设置有拱形支撑梁413，拱形支撑梁413上间隔设置有朝向隧道拱部的若干个第三伸缩装置4131。

第一伸缩装置4111、竖向伸缩立柱412和第三伸缩装置4131均连接至同一伺服控制***3，伺服控制***3用于调节第一伸缩装置4111、竖向伸缩立柱412和第三伸缩装置4131的伸缩幅度，以使第一伸缩装置4111、竖向伸缩立柱412和第三伸缩装置4131的端部分别抵在隧道横断面的初支2上。

本发明通过行走装置1带动预制的加固支架4至待加固初支处，之后通过伺服控制***3控制加固支架4伸展开，并分别抵在待加固初支的不同位置处.临时加固完毕后，收缩加固支架4，再通过行走装置1将其运走，可以极大地缩短初支的临时加固的施作时间，实现快速初支临时加固，同时，当加固支架4伸展开时贴近初支2，不占用隧道中部通道，允许施工机械设备通行，可以提高隧道施工进度。

在本发明实施例中，第一伸缩装置4111包括两节伸缩杆，竖向伸缩立柱412安装于靠近横向伸缩梁411端部的伸缩杆上。为了给隧道中部的通道预留出足够多的空间，所以，要将竖向伸缩立柱412尽量贴近隧道的侧边墙，所以，将第一伸缩装置4111选择为双节伸缩杆，靠近横向伸缩梁411的第一节伸缩杆用来调节竖向伸缩立柱412的横向移动距离，再通过第二节伸缩杆用来调节和隧道侧边墙初支之间的距离。

在本发明实施例中，由于该加固台车是应用到矿山法隧道中，主要通过钻爆法进行挖掘，所以，在隧道中工作时，隧道地面上可能会有各种杂物、碎石等，若采用一般轮胎制作的行走装置，大几率会破胎、爆胎，导致行走装置难以继续移动。所以，本实施例中，行走装置1为履带式行走装置，履带式行走装置即使有碎石等杂物，也不会对其工作有太大的影响。

另外，为了更好的放置加固支架4，行走装置1的顶部设置有托架11，托架11用于运输/回收加固支架4时支撑加固支架4。具体的，如图6所示，托架11包括一个平台，在平台上放置两个纵杆，并且，在纵杆上设有对应的凹槽，进而可以将加固支架4的横向伸缩梁411放到凹槽中，增加加固支架4的稳定性。

在本实施例中，第一伸缩装置4111的自由端铰接有第一撑板4112，第一撑板4112用于当第一伸缩装置4111伸长时抵在初支2的侧边墙上。每个第三伸缩装置4131的自由端均铰接有第三撑板4132，第三撑板4132用于当第三伸缩装置4131伸长时抵在初支2的拱部。

竖向伸缩立柱412包括与第一伸缩装置4111连接的第二伸缩装置4121。竖向伸缩立柱还包括有底座、型钢柱灯，伸缩装置与型钢钢柱同心焊接。第二伸缩装置4121的下端部设置有第二撑板4122，第二撑板4122用于当第二伸缩装置4121伸长时抵在隧道地面上。

通过上述的第一撑板4112、第二撑板4122和第三撑板4132可以加到加固支架4和初支2的接触面积，进而可以增加临时支护的稳定。而且，也增加了给初支2施加预应力的可能。假如没有设置上述的撑板，则在伸缩装置向外发力的同时，由于伸缩装置的伸缩头部表面积较小，如果施加的伸缩力较大，有可能会把初支2表面戳伤，甚至断裂，所以，增加撑板，不会发生上述风险。

更进一步的，由于初支2的表面是弧面，所以，将第一撑板4112、第二撑板4122和第三撑板4132分别与伸缩装置铰接，这样，即使撑板与初支2的表面开始接触时有些倾斜，也可以在伸缩装置伸出的同时调节撑板的朝向，进而牢固的抵在初支2的表面。为了进一步的增加接触面，也可以将撑板的形状加工成与初支2的表面弧度相同的弧面，进而使得伸缩装置伸出时，撑板和初支表面更加贴合。

由于伺服控制***3是用来控制各个伸缩装置的，通常情况下应安装在加固支架4上。但是在本实施例中，为了提升装置的安全性，将伺服控制***3放置在托架11上。伺服控制***3用于当加固支架4对初支2进行临时加固时，断开与第一伸缩装置4111、竖向伸缩立柱412和第三伸缩装置4131的连接。

当需要控制各个伸缩装置时，通过将伺服控制***3与各伸缩装置的信号线接口和其他应用接口连接，实现对加固支架4的控制。当加固支架4稳定得对初支2进行临时加固时，可以断开伺服控制***3和各个伸缩装置的接口，使得伸缩装置随行走装置1撤离。这样，即使初支2发生意外坍塌等情况，也不会对伺服控制***3造成损失。在本实施例中，各个伸缩装置可以选用千斤顶、油缸、电动推杆等，可以根据需要自行选择。

在本实施例中，为了进一步有效利用伸缩装置的动力，拱形支撑梁3上的各个第三伸缩装置4131均垂直安装在其上，并且，拱形支撑梁3和隧道拱部的圆心角的度数相等。所以，当第三伸缩装置4131伸出时，对应的第三撑板4132会完全贴合在初支2上。

在本发明实施例中，每个子加固支架41均与隧道轴线垂直设置，可以保证横向伸缩梁411上的第一伸缩装置4111的施力方向是与初支2是垂直的，进而提升加固支架4的稳定性。

以某地铁区间隧道为例，隧道采用矿山法施工，马蹄形断面，隧道施工前，根据隧道断面形式和断面尺寸确定智能加固台车各部件的尺寸，整个加固支架的高度略小于隧道净高，拱形支撑梁的形状与隧道拱顶的形状相同。竖向伸缩立柱的高度根据隧道内施工机械高度确定，立柱高度略高于施工机械，保证加固支架下方的净空允许施工机械通过，不影响隧道正常施工。根据以上要求，确定加固支架总高度6.5米，其中竖向伸缩立柱高度4.0米，支架总宽度6.5米(横向伸缩梁千斤顶未加载时)，支架下方可允许隧道内装载机、挖掘机、出渣车辆正常通行。

拱形支撑梁3上设置有三个千斤顶作为伸缩装置，分别位于拱形梁中点、1/4弧长和3/4弧长位置，千斤顶的固定端焊接于拱形钢梁上，千斤顶与拱形钢梁垂直，活动端采用螺栓与支撑面板连接。千斤顶为既有类型，在此不再赘述。

本实施例中，横向支撑梁411的长度宜略小于隧道宽度，保证伸缩装置伸长后能完全与隧道侧壁贴合；纵向连接杆42的长度宜为2m左右。拱形支撑梁3与竖向伸缩立柱412的高度总和宜略小于隧道高度，保证拱形支撑梁3上的伸缩装置伸长后能与拱部初支完全贴合。

本实施例的使用过程为：

当初支2需要临时加固时，将加固支架4放置到履带式行走装置的托架11上，通过履带式行走装置带动加固支架4至待加固初支处。到位后，工人清理该处侧边墙附近的地面，为竖向伸缩立柱412提供放置位置。

清理完毕后，将伺服控制***3与加固支架4上的各个伸缩装置接口进行连接。通过伺服控制***3控制第一伸缩装置4111的第一节伸出，直至靠近侧边墙停止，使第二伸缩装置4121伸长，同时带动整个加固支架4向隧道拱部升起，当达到预定高度时，控制第一伸缩装置4111的第二节伸出抵在隧道侧边墙上，同时，控制第三伸缩装置4131伸长，并使第三撑板4132抵在隧道拱部的初支2上。之后，通过伺服控制***3控制各个伸缩装置直至加固支架4稳定的加固在初支2上，如图3所示。

断开伺服控制***3与各个伸缩装置的连接接口，如图4、图5所示，通过履带式行走装置驶离该位置，继续执行后续任务。

本实施例中的台车自带行走底盘，可自行至需加固部位并自动组装、智能加载，与初支2紧密贴合，且可对初,2施加并保持设定的预应力，不占用施工通道。该台车采用模块化设计，由履带式行走装置、伺服液压控制***3和加固支架4模块可自由组合，快速拼装。加固支架4的撑板为弧形，与隧道初支形状相似，施加预应力后可以与隧道初支密贴。

加固支架的伸展及回收通过支架上设置的多个伸缩装置实现，其顶升(卸落)或伸长(收缩)的速度、长度均由伺服液压控制***3进行控制，可实现多个伸缩装置同步顶升(卸落)或伸长(收缩)。加固支架伸展后，各伸缩装置的预加力由伺服液压***3自动控制，若出现预加力损失伺服***自动补偿预加力。加固支架4加载完成后，其可伸缩立柱尽量靠近隧道边墙，可伸缩立柱之间预留足够的净空宽度；横向支撑梁和拱形支撑梁尽量靠近拱顶部位，横向支撑梁下方预留较大的净空高度。加固支架架设后，不影响隧道内各种施工机械设备通行。

Claims (9)

1.一种矿山法隧道智能加固台车，其特征在于，包括用于在隧道内自由移动的行走装置(1)和加固支架(4)，所述行走装置(1)用于将所述加固支架(4)运输至待加固初支处，以便所述加固支架(4)对待加固初支处进行加固；

所述加固支架(4)包括至少两个前后平行设置的子加固支架(41)，相邻的所述子加固支架(41)之间通过纵向连接杆(42)固定连接；

所述子加固支架(41)包括水平设置的横向伸缩梁(411)，所述横向伸缩梁(411)的两端均设置有第一伸缩装置(4111)，每个所述第一伸缩装置(4111)的底部均连接有竖直设置的竖向伸缩立柱(412)，所述横向伸缩梁(411)的顶部还设置有弧形的拱形支撑梁(413)，所述拱形支撑梁(413)上间隔设置有朝向隧道拱部的若干个第三伸缩装置(4131)；

所述第一伸缩装置(4111)、竖向伸缩立柱(412)和第三伸缩装置(4131)均连接至同一伺服控制***(3)，所述伺服控制***(3)用于调节所述第一伸缩装置(4111)、竖向伸缩立柱(412)和第三伸缩装置(4131)的伸缩幅度，以使所述第一伸缩装置(4111)、竖向伸缩立柱(412)和第三伸缩装置(4131)的端部分别抵在隧道横断面的初支(2)上。

2.如权利要求1所述的一种矿山法隧道智能加固台车，其特征在于，所述第一伸缩装置(4111)包括两节伸缩杆，所述竖向伸缩立柱(412)安装于靠近所述横向伸缩梁(411)端部的伸缩杆上。

3.如权利要求1或2所述的一种矿山法隧道智能加固台车，其特征在于，行走装置(1)的顶部设置有托架(11)，所述托架(11)用于运输/回收所述加固支架(4)时支撑所述加固支架(4)。

4.如权利要求3所述的一种矿山法隧道智能加固台车，其特征在于，所述第一伸缩装置(4111)的自由端铰接有第一撑板(4112)，所述第一撑板(4112)用于当所述第一伸缩装置(4111)伸长时抵在所述初支(2)的侧边墙上；

每个所述第三伸缩装置(4131)的自由端均铰接有第三撑板(4132)，所述第三撑板(4132)用于当所述第三伸缩装置(4131)伸长时抵在所述初支(2)的拱部。

5.如权利要求4所述的一种矿山法隧道智能加固台车，其特征在于，所述竖向伸缩立柱(412)包括与所述第一伸缩装置(4111)连接的第二伸缩装置(4121)，所述第二伸缩装置(4121)的下端部设置有第二撑板(4122)，所述第二撑板(4122)用于当所述第二伸缩装置(4121)伸长时抵在隧道地面上。

6.如权利要求5所述的一种矿山法隧道智能加固台车，其特征在于，所述伺服控制***(3)放置在所述托架(11)上，且用于当所述加固支架(4)对所述初支(2)进行临时加固时，断开与所述第一伸缩装置(4111)、竖向伸缩立柱(412)和第三伸缩装置(4131)的连接。

7.如权利要求4-6任一所述的一种矿山法隧道智能加固台车，其特征在于，所述拱形支撑梁(3)和隧道拱部的圆心角的度数相等。

8.如权利要求7所述的一种矿山法隧道智能加固台车，其特征在于，每个所述子加固支架(41)均与隧道轴线垂直设置。

9.如权利要求8所述的一种矿山法隧道智能加固台车，其特征在于，所述行走装置(1)为履带式行走装置。

Images