[发明专利]一种用于隧道爆破开挖的钻孔和装药设备及装药操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种设备，更具体的说涉及一种用于隧道爆破开挖的钻孔和装药设备及装药操作方法，属于岩石爆破开挖技术领域。

背景技术

目前，隧道开挖主要以爆破开挖方式为主，而其中的隧道爆破定位、钻孔和出渣等工序均已实现机械化和和自动化；但是，由于爆破的装药联网过程较为复杂，目前仍以人工为主。因此，若进一步提高隧道掘进钻爆效率、改善隧道爆破开挖质量，则必须提高隧道爆破装药的机械化水平。

传统隧道内炮孔装药基本上都是采用人工方式向孔内吹填粉状炸药；但是这类粉状炸药防水性差、吹填后返粉尘、洞内作业环境恶劣，不适宜隧道施工使用。近年来出现自动化程度较高的机械化装药设备，如混装炸药车等，其可在人工配合条件下进行炸药的快速灌注；但是，目前的装药设备仅能依靠人工控制装药量，难以根据围岩变化迅速调整每个炮孔的炸药量；其次，向孔内灌注时仍需工人手持导管灌注，自动化程度低，较传统的人工装药效率提高不显著。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的装药设备自动化程度低、依靠人工控制装药量等问题，提供一种用于隧道爆破开挖的钻孔和装药设备及装药操作方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种用于隧道爆破开挖的钻孔和装药设备，包括安装于可行进车体上的装药机械臂、钻孔机械臂、数据采集仪Ⅰ、数据采集仪Ⅱ、中央控制电脑和炸药罐，所述的钻孔械臂上装有钻杆传感器，所述的钻杆传感器监测钻孔机械臂钻杆的轴向力、扭矩、钻进速度和钻进深度，钻杆传感器通过数据线与数据采集仪Ⅰ相连接，所述的数据采集仪Ⅰ通过数据线与中央控制电脑相连接，所述的装药机械臂为多自由度活动机械臂，装药机械臂上装有可插入炮孔的导管，所述的导管上设置有流量传感器，所述的流量传感器通过数据线与数据采集仪Ⅱ相连接，所述的数据采集仪Ⅱ通过数据线与中央控制电脑相连接，所述的炸药罐储存粘稠流体状炸药，炸药罐内设置有加压装置，装药机械臂上的导管通过软管与炸药罐相连接，装药机械臂、钻孔机械臂的控制系统、炸药罐内的加压装置分别通过数据线与中央控制电脑相连接。

一种用于隧道爆破开挖的钻孔和装药设备的装药操作方法，包括下面的步骤：

步骤一，首先根据初步爆破方案，中央控制电脑控制钻孔机械臂在隧道断面上钻设炮孔i，数据采集仪Ⅰ通过钻杆传感器采集炮孔i钻进时钻杆轴向力N_i、扭矩W_i、钻进速度P_i以及该炮孔i位置（x_i，y_i），数据采集仪Ⅰ并将钻杆传感器采集的信息传输给中央控制电脑，中央控制电脑记录上述信息；

步骤二，中央控制电脑根据记录的钻孔数据，计算炮孔i的岩石指标R_i=W_iP_i/N，其中的W_i为炮孔i钻进时钻杆扭矩、P_i为炮孔i钻进时钻杆钻进速度，N_i为炮孔i钻进时钻杆轴向力；

步骤三，中央控制电脑根据岩石指标R_i计算炮孔i负担每立方岩石体积所需炸药量K_i；

步骤四，中央控制电脑根据炮孔i所负担的岩石体积V_i，计算炮孔i炸药装药量Q_i=K_iV_i；

步骤五，中央控制电脑控制装药机械臂将导管插入位于（x_i，y_i）坐标的钻孔i，并向孔内注入计算的炸药量Q_i。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1、本发明构思新颖，结构简单，可实现隧道爆破钻孔装药的一体化、自动化和智能化，提高爆破效果和施工效率。

2、本发明中装药机械臂可由电脑控制自动定位、自动插入炮孔、自动注入定量炸药，无需工人在工作面上辅助操作，装药效率高。

3、本发明可自动判断岩石的坚硬程度、炮孔实际深度等参数，并根据参数自动计算炸药消耗量，实现炸药装药量的最优化，提高爆破效果。

附图说明

图1是本发明结构框图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。