[发明专利]一种掘进灌注支护施工设备及方法

权利要求书

1.一种掘进灌注支护施工方法，其特征在于，包括步骤：

将掘进灌注支护施工设备停靠于待掘进工作面前方，使岩土切割组件朝向待掘进工作面；所述掘进灌注支护施工设备包括：机座、岩土切割组件、辅助支护组件及混凝土灌注组件，所述岩土切割组件位于机座前方，用于切割岩土，所述辅助支护组件包括液压动力系统及与液压动力系统分别连接的第一机械臂、第二机械臂及第三机械臂，所述第一机械臂、第二机械臂及第三机械臂分别具有伸缩筒节，所述第一机械臂及第二机械臂分别设置于所述机座两侧，所述第三机械臂设置于岩土切割组件顶部或机座顶部；所述混凝土灌注组件包括搅拌机及与搅拌机的出料口连接的输送泵，所述搅拌机设置于机座后端的延伸平台上；

启动岩土切割组件工作，在液压动力系统的驱动下，岩土切割组件由初始收缩状态伸长至掘进工作面，在旋转驱动电机的驱动下，岩土切割组件按预定旋转轨迹切割掘进工作面岩土；

在掘进工作面切割出预定轮廓及预定深度的凹槽后，关闭旋转驱动电机，在液压动力系统的驱动下，将岩土切割组件收缩至靠近机座前端位置；

将预先准备的预定长度的软管放置于岩土切割组件顶部的第三机械臂上；所述软管的两端连接有注浆口装置，所述软管的中间位置上设有可开合的排气孔，所述软管内的空腔中穿设有抗拉软线，所述抗拉软线的端头固定在所述注浆口装置上；

在液压动力系统的驱动下，辅助支护组件推进至切割出的凹槽处，利用第三机械臂将软管顶升至凹槽内，第三机械臂的导向定位部与凹槽内轮廓壁接触；驱动位于机座两侧的第一机械臂及第二机械臂，调整机械臂的高度，将软管两端固定于凹槽底角处，即巷道或隧道底角处，以辅助软管在凹槽内初步成型为柔性支架；

同时，将输送泵的自由端连接于软管两端的注浆口装置上，启动搅拌机制备混凝土浆液，混凝土浆液经由出料口，通过输送泵灌注至软管中；

随着注浆液的注入量增加，注浆液体充满软管时，软管上的排气孔自动封闭，继续灌注，所述软管在浆液压力的作用下扩张，对围岩主动施加压力；

同时，在注浆过程中，第一机械臂及第二机械臂随着软管扩张始终保持与软管接触；

当所述软管内部压力达到预定压力后，停止注浆，完成柔性支架自适应成型及主动支护，对凹槽周边围岩形成柔性支护；

第一机械臂、第二机械臂及第三机械臂收缩回至初始位置；

重复上述步骤，直至完成预定长度的地下空间掘进施工。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述输送泵的出口的连接有第一输送管路及第二输送管路，所述第一机械臂和第二机械臂侧面上具有输送管路固定装置，所述第一输送管路沿第一机械臂布设，通过输送管路固定装置将所述第一输送管路固定于第一机械臂上，所述第二输送管路沿第二机械臂布设，通过输送管路固定装置将所述第二输送管路固定于第二机械臂上；

将输送泵的自由端连接于软管两端的注浆口装置上包括:在第一机械臂和第二机械臂将软管两端固定于凹槽底角处的同时，固定于第一机械臂上的第一输送管路与软管一端的注浆口装置连通，固定于第二机械臂的第二输送管路与软管另一端的注浆口装置连通；

启动搅拌机制备混凝土浆液，混凝土浆液经由出料口，通过输送泵灌注至软管中包括：启动搅拌机制备混凝土浆液，混凝土浆液经由出料口及输送泵，通过第一输送管路及第二输送管路由注浆口装置进入软管内。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，凹槽切割成形至第一机械臂、第二机械臂及第三机械臂协同开始支护之间的切换间隔为1~15min。

4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在预定长度的地下空间内形成的柔性支架的主动支护力≥0.5t/m。

5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述第一机械臂或第二机械臂端部连接有钢管，所述钢管壁上设有径向通孔，所述输送泵的输送管路连接于所述径向通孔中。

6.根据权利要求1或5所述的施工方法，其特征在于，所述第三机械臂端部设有导向定位部。

7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述导向定位部为“U”型槽。