一种坡面打孔机械设备

摘要

本发明公开了一种坡面打孔机械设备，导轨单元是由上横梁、下横梁、左立柱导轨和右立柱导轨组成的框架梁，通过人工搭建固定在坡面上，形成闭环导轨单元；钻孔单元包括潜孔钻机和底座平台，潜孔钻机放置在底座平台上，底座平台通过滚轮分别与导轨单元的左立柱导轨、右立柱导轨接触并活动卡合；动力配套单元包括牵引车以及提供给牵引车和潜孔钻机的气源和电源，牵引车通过牵引绳绕过定滑轮和底座平台连接；远程操纵单元的远程操纵器和潜孔钻机电连接，且控制潜孔钻机加工钻孔。具有较好的安全性、稳定性；钻孔效率提高、钻孔直径增大、使用寿命延长，适用于对坡面钻孔的要求。

权利要求

1.一种坡面打孔机械设备，其特征在于，包括导轨单元、钻孔单元、动力配套单元和远程操纵单元，所述导轨单元是由固定在坡面上的上横梁、下横梁、左立柱导轨和右立柱导轨组成的框架梁，形成闭环导轨单元，在导轨单元的上横梁上安装定滑轮；所述钻孔单元包括潜孔钻机和底座平台，潜孔钻机放置在底座平台上，底座平台通过滚轮分别与导轨单元的左立柱导轨、右立柱导轨接触并活动卡合，底座平台通过气动夹紧机构活动卡合在框架梁的轨道上，气动夹紧机构采用斜楔夹紧机构，潜孔钻机钻孔时，通过气缸敲击斜楔大头，控制底座平台和框架梁的轨道夹紧；潜孔钻机钻孔完毕，通过气缸敲击斜楔小头，控制底座平台和框架梁的轨道松开，潜孔钻机上设置有水平气缸，水平气缸用于保持潜孔钻机的稳定性，潜孔钻机被牵引上坡时，水平气缸伸出降低潜孔钻机重心，钻孔时收回；所述潜孔钻机排出的粉尘通过水雾处理，所述动力配套单元包括牵引车以及提供给牵引车和钻机的气源和电源，牵引车通过牵引绳绕过定滑轮和底座平台连接，牵引车只在地面上前后移动，通过定滑轮牵引控制底座平台沿着左、右立柱导轨上下运动；所述远程操纵单元设置为远程操纵器，远程操纵器和钻机电连接，且控制钻机加工钻孔；

所述导轨单元分级铺设，先完成最高级坡面导轨单元的铺设，进行边坡钻孔后拆卸框架梁，再铺设下一级坡面导轨单元，进行边坡钻孔后拆卸框架梁，重复以上步骤直至完成一级边坡钻孔。

2.根据权利要求1所述一种坡面打孔机械设备，其特征在于，所述动力配套单元还包括卷扬机，气源为空压机，电源为发电机，卷扬机、空压机和发电机三者分别固定连接在牵引车上。

3.根据权利要求1所述一种坡面打孔机械设备，其特征在于，所述钻机设置为潜孔钻机，钻机的钻头中心线与地平线的夹角在90°-140°范围内可调。

4.根据权利要求1所述一种坡面打孔机械设备，其特征在于，所述导轨单元的左立柱导轨和右立柱导轨之间的间距可调。

5.根据权利要求1所述一种坡面打孔机械设备，其特征在于，所述导轨单元的上横梁和下横梁均采用圆钢管材制备而成，左立柱导轨和右立柱导轨均采用电焊钢管管材制备而成，各个管材的直线连接通过连接件焊接。

6.根据权利要求1所述一种坡面打孔机械设备，其特征在于，所述导轨单元分级铺设。

7.根据权利要求1所述一种坡面打孔机械设备，其特征在于，所述导轨单元的框架梁上通过人工钻设锚固孔，锚固杆插设在锚固孔内并通过灌浆控制其和坡面连接。

8.根据权利要求1所述一种坡面打孔机械设备，其特征在于，所述底座平台采用钢结构材质制备而成，底座平台活动卡合在框架梁的轨道上，沿着左立柱导轨和右立柱导轨上下自由行走和停止。

9.根据权利要求1所述一种坡面打孔机械设备，其特征在于，所述钻机的外侧设置有防护罩壳。

10.根据权利要求1所述一种坡面打孔机械设备，其特征在于，所述打孔机械设备用于在坡度70°以内的多级石质、弱风化岩边坡或稳定土质边坡打孔作业，在边坡的坡面完成孔径65-120mm、深度300mm-500mm的钻孔。

说明书

一种坡面打孔机械设备

技术领域

[0001] 本发明属于属于边坡绿化技术范畴，涉及打孔机械设备技术领域，具体涉及一种坡面打孔机械设备。

背景技术

[0002] 现有市面上主要有以下几种打孔机械设备：PDC钻头钻机、边坡潜孔钻机、岩石套料钻机、螺旋叶片钻机，但是其在具体使用过程中均存在不同程度的问题。市面上的相关设备存在的缺点如下：

[0003] PDC钻头钻机：(1)岩石钻孔钻进进尺满、施工效率低，严重制约了施工期：例如钻孔10cm，深度40cm，时间需要15分钟；(2)施工用钻头一般寿命短、材料消耗大，部分f值大于6以上的硬岩钻孔平均每米钻孔钻头材料费达50元以上。(3)工作原理不同，PDC是旋转进给工作，加工的屑有碎块，钻杆扭矩和需要很大，很容易刀片崩裂。

[0004] 边坡潜孔钻机：(1)钻孔进尺快，施工效率高。钻孔10cm，深度40cm，需要时间3分钟；(2)施工钻头寿命长，材料消耗经济，分布F值大于6的岩石每米钻头消耗小于10元；(3)边坡潜孔钻机是冲击加旋转加工，加工的屑是粉末，钻头又有液化冷却，刀头保护好。但是边坡潜孔钻机其存在较大的问题是：成本过高。

[0005] 岩石套料钻机：(1)套料钻机工作效率低，钻孔10cm，深度40cm，时间需要20分钟以上，加上取芯时间大概需要25分钟；(2)套料钻头材料消耗小，由于套料钻价格低，钻大于F6岩石1米材料消耗不到7元；(3)加工是旋转进给加工，切削量少，震动小，对坡面钻孔的基础要求高。

[0006] 螺旋叶片钻机：(1)此类钻机只能钻土质沙质边坡，对于有鹅卵石的边坡容易打碎钻头，造成安全事故；(2)不适合石质边坡施工，适合土质边坡施工。

[0007] 因此，综合以上优缺点，在石质边坡的钻孔施工的细分领域，如何研发一种高性价比的坡面打孔机械设备，使其实用可靠，具有重要的现实意义。

发明内容

[0008] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种坡面打孔机械设备，设备具有安全、自动、高效钻孔的特点，提高了打孔机械对大长边坡的适用性。

[0009] 本发明采取的技术方案为：

[0010] 一种坡面打孔机械设备，包括导轨单元、钻孔单元、动力配套单元和远程操纵单元，所述导轨单元是由固定在坡面上的上横梁、下横梁、左立柱导轨和右立柱导轨组成的框架梁，形成闭环导轨单元，在导轨单元的上横梁上安装定滑轮；所述钻孔单元包括钻机和底座平台，钻机放置在底座平台上，底座平台通过滚轮分别与导轨单元的左立柱导轨、右立柱导轨接触并活动卡合；所述动力配套单元包括牵引车以及提供给牵引车和钻机的气源和电源，牵引车通过牵引绳绕过定滑轮和底座平台连接，牵引车通过定滑轮牵引控制底座平台沿着左、右立柱导轨上下运动；所述远程操纵单元设置为远程操纵器，远程操纵器和钻机电连接，且控制钻机加工钻孔。

[0011] 进一步的，所述动力配套单元还包括卷扬机，气源为空压机，电源为发电机，卷扬机、空压机和发电机三者分别固定连接在牵引车上。

[0012] 进一步的，所述钻机设置为潜孔钻机，钻机的钻头中心线与地平线在90°-140°范围内可调。

[0013] 更进一步的，所述潜孔钻机的整机重量小于1.5吨，耗气量6-13m3/min，使用气压0.4MPa-1.45MPa，钻孔方向与地面角度范围45°-85°，钻具回旋速度0-78rpm，钻孔速度60-
150mm/min。

[0014] 进一步的，所述导轨单元的左立柱导轨和右立柱导轨之间的间距可调。具体的，导轨单元的左立柱导轨和右立柱导轨之间的间距为1000mm，上横梁、下横梁、左立柱导轨和右立柱导轨的长度及使用数量根据坡面长度和宽度情况决定。

[0015] 进一步的，所述导轨单元的上横梁和下横梁均采用 圆钢管材制备而成，左立柱导轨和右立柱导轨均采用 电焊钢管管材制备而成，各个管材的直线连接通过连接件焊接。

[0016] 进一步的，所述导轨单元分级铺设。

[0017] 具体铺设方法为：先完成最高级坡面导轨单元的铺设，进行边坡钻孔后拆卸框架梁，再铺设下一级坡面导轨单元，进行边坡钻孔后拆卸框架梁，重复以上步骤直至完成一级边坡钻孔。

[0018] 进一步的，所述导轨单元的框架梁上通过人工钻设锚固孔，锚固杆插设在锚固孔内并通过灌浆控制其和坡面连接。保证锚固杆和坡面接触牢靠。

[0019] 更进一步的，所述锚固孔深度不小于400mm。

[0020] 进一步的，所述底座平台采用钢结构材质制备而成，底座平台活动卡合在框架梁的轨道上，沿着左立柱导轨和右立柱导轨上下自由行走和停止。

[0021] 具体的是，底座平台通过气动夹紧机构活动卡合在框架梁的轨道上，气动夹紧机构采用斜楔夹紧机构。具体夹紧原理为：将底座平台装入，钻机钻孔时，通过气缸敲击斜楔大头，控制底座平台和框架梁的轨道夹紧；钻机钻孔完毕，通过气缸敲击斜楔小头，控制底座平台和框架梁的轨道松开。斜楔夹紧具有结构简单，自锁性能好等特点，因此得到广泛应用。

[0022] 进一步的，所述钻机的外侧设置有防护罩壳。

[0023] 进一步的，所述打孔机械设备用于在坡度70°以内的多级石质、弱风化岩边坡或稳定土质边坡打孔作业，在边坡的坡面完成孔径65-120mm、深度300mm-500mm以内的钻孔。

[0024] 相对于传统的坡面打孔机械，本申请具有以下显著优点：

[0025] 1、安全性好：设备和作业员工分离，人员有效避免了山体的落石。

[0026] 2、稳定性好：框架梁本身靠连接件形成相对大的钢性体，有规律性排列不产生任何变形，确保基础设施稳定；框架梁用锚杆固定于山坡上，和坡体充分接触形成一个完整的统一体，受任何力量都牢固稳定，设备不会出现摇摆反弹荡秋千的不稳定情况。

[0027] 3、钻孔效率提高：潜孔钻机可以在轨道上上下自由行走和停止，辅助时间减少，钻孔压力增大，钻孔速度明显加快。

[0028] 4、钻孔直径增大：因为该设备解决了钻孔时的抓紧坡面功能，避免了反作用力的弹逃，克服了配重都不能解决的漂荡问题，适应于坡面大孔的钻削。

[0029] 5、绿色环保：因钻孔过程为操作者远离没备，潜孔钻机排出的粉尘通过水雾处理，改善了二次污染问题。

[0030] 6、使用寿命长：操作规范，钻削力量均匀，克服了人工无规则野蛮操作导致的损坏；因为无人靠近操作，钻机特别设计防护罩壳，避免了山坡飞石的损坏等。

附图说明

[0031] 图1为本发明的整体结构示意图。

[0032] 图2为本发明中坡面为3级50°劣质石质边坡的侧视图。

[0033] 图3为本发明中远程操纵器和潜孔钻机相连接的结构示意图。

[0034] 图4为本发明中底座平台的结构示意图。

[0035] 其中，1、导轨单元；2、钻孔单元；3、动力配套单元；4、远程操纵器；5、潜孔钻机；6、底座平台。

具体实施方式

[0036] 下面结合附图进一步说明本发明。

[0037] 实施例1

[0038] 如图1所示，一种坡面打孔机械设备，包括导轨单元1、钻孔单元2、动力配套单元3和远程操纵单元，所述导轨单元1是由上横梁、下横梁、左立柱导轨和右立柱导轨组成的框架梁，能依据地形的情况调整固定，通过人工搭建固定在坡面上，形成闭环导轨单元1，在导轨单元1的上横梁上安装定滑轮；所述钻孔单元2包括潜孔钻机5和底座平台6，潜孔钻机5放置在底座平台6上(如图4所示)，底座平台6通过滚轮分别与导轨单元1的左立柱导轨、右立柱导轨接触并活动卡合；所述动力配套单元3包括牵引车以及提供给牵引车和潜孔钻机5的气源和电源，牵引车通过牵引绳绕过定滑轮和底座平台6连接，牵引车只在地面上前后移动，通过定滑轮牵引控制底座平台6沿着左、右立柱导轨上下运动；所述远程操纵单元设置为远程操纵器4，远程操纵器4和潜孔钻机5电连接(如图3所示)，由作业人员在坡下远离作业区，遥控指挥潜孔钻机5设备自动化加工钻孔。

[0039] 要求底座平台6牢固可靠，打孔时不被损坏和顶翻，抱紧装置。

[0040] 上横梁、下横梁加长用连接件焊接，锚固孔由人工钻成灌浆，钻孔作业时根据地形实际情况可考虑配重。钻孔设备由上至下一个钻孔周期结束下落到斜坡底面时，由移动小车或履带行走机构，实现水平移动至下一个钻孔周期，重复上一钻孔过程。反复以上动作完成大面积斜坡自动打孔。第二和第三级斜坡打孔可考虑平板运输小车移动钻孔设备水平移动。

[0041] 采用轻型管材用角件连接，上横梁、下横梁采用 圆钢或者高强度抗弯强度高的管材，2根左立柱导轨、右立柱导轨采用 管材，要求柔性好并且质量轻，定滑轮转动无死点；架子管 每米重量3.84kg，材料Q235B电焊钢管。所有管件的直线连接，通过连接件连接，导向性好，打坡口焊接，锚固孔由人工钻成，要求锚固杆( 自进式中空注浆锚杆)刚性好并和地面接触牢靠。上横梁、下横梁、左立柱导轨、右立柱导轨采用人工的方法进行固定和移动。在人工修整边坡后依次从上到下，从左至右铺设完成。

[0042] 钻孔深度400mm，有效深度≥300mm，孔径 钻头中心线与地平线90°-140°可调。上横梁、下横梁及左立柱导轨、右立柱导轨通过人工搭建、固定和移动，每两根平行轨道的上横梁设有定滑轮用于牵引潜孔钻机5上下运动。动力配套单元3包括卷扬机、空压机和发电机，三者均固定连接在履带式自行行走平台(牵引车)上，只在坡脚地面水平行走。

[0043] 钻孔单元2包括潜孔钻机5，潜孔钻机5的端部设置有钻杆，钻杆通过冲击器、过渡接头和钻头连接，潜孔钻机5通过钢丝和卷扬机连接。

[0044] 具体钻孔运行过程为：以三级斜坡打孔为例(如图2所示)，按照各个部件单元的连接关系先将导轨单元1固定搭设在待打孔的坡面上，待移动的潜孔钻机5安装在底座平台6上，底座平台6活动卡合在导轨单元1的左立柱导轨、右立柱导轨之间；卷扬机先将潜孔钻机5整体拉升到第三级斜坡顶端，潜孔钻机5的底座平台6通过牵引绳绕过定滑轮和牵引车连接，动力配套单元3启动，牵引车沿着水平面水平移动，此时牵引绳拉动钻孔单元2的潜孔钻机5沿着导轨单元1的左、右立柱导轨上下运动；在坡下远离作业区的作业人员通过远程操纵器4遥控指挥潜孔钻机5进行打孔，先完成第三级斜坡坡面上完成打孔工作，停止牵引车的运行，拆卸导轨单元1的框架梁，铺设第二级斜坡，重复上述工作，完成二级边坡钻孔，重复以上完成一级边坡钻孔，使打孔工作由上而下逐级依次完成。

[0045] 潜孔钻机5：

[0046] 潜孔钻机5的总重为300Kg，耗气量12.5m3/min，风压0.4-0.63MPa，设备功率22P，钻孔直径≦120mm；钻孔深度≥400mm，有效深度≥300mm；适应坡度小于70°的多级石质、弱风化岩边坡或稳定土质边坡打孔作业，钻孔方向与地面角度范围45°-85°，钻具回旋速度0-78rpm，钻孔速度60-150mm/min，推进长度800mm，在0.4MPa的压力下的推力为3077N，在
0.4MPa的压力下的拉力为2881N。凿孔直径65-120mm，可用水除尘，除尘水压0.4-0.5MPa，要求安装平台牢固可靠，打孔时不被损坏和顶翻，抱紧装置。

[0047] 钻机装配：

[0048] 左立柱导轨和右立柱导轨在钻机上行过程中起导向和防脱离轨道作用。潜孔钻机5上设置有水平气缸，水平气缸用于保持潜孔钻机5的稳定性：潜孔钻机5被牵引上坡时，水平气缸伸出降低潜孔钻机5重心，钻孔时收回。

[0049] 钻座装配：

[0050] 潜孔钻机5的底座平台6是由100轻型槽钢和 焊接钢管组成的支撑平台，滚轮轴和钢管焊接，保证各轴的同心度、平行度，切忌变形扭曲。根据不同坡面的特殊情况，选用不同尺寸的滚轮的底座平台6，当坡面宽度增加，底座平台6的表面积增大，横跨设置在导轨单元1的左、右立柱导轨上，此时选用厚度及直径较大的滚轮的底座平台6，保证底座平台6的运行稳定性，相应调整加紧导向机构，增加设备适应范围。

[0051] 以上所述并非是对本发明的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。