可間歇伸縮進(jìn)退的掘進(jìn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的可具有間歇伸縮進(jìn)退功能的掘進(jìn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為解決傳統(tǒng)鉆井設(shè)備體積龐大沉重，能耗高等問(wèn)題，中國(guó)專(zhuān)利公告號(hào)CN2821127Y中提出了一種間歇蠕動(dòng)推進(jìn)式鉆井機(jī)，其基本原理和結(jié)構(gòu)，是具有在掘進(jìn)方向上設(shè)置于后部的推進(jìn)單元和位于其前方的掘進(jìn)單元，在推進(jìn)單元中設(shè)有第一液壓機(jī)構(gòu)，并在其可沿掘進(jìn)方向伸縮的第一活塞端連接一過(guò)渡液壓機(jī)構(gòu);過(guò)渡液壓機(jī)構(gòu)中可作同樣方向伸縮的第二活塞與設(shè)置于掘進(jìn)單元中的掘進(jìn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)連接;掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的前端連接有所需形式的外伸掘進(jìn)鉆頭、刀具等掘進(jìn)削切鉆挖結(jié)構(gòu)。在推進(jìn)單元和掘進(jìn)單元上分別設(shè)有可經(jīng)定位結(jié)構(gòu)與已開(kāi)掘部位的洞壁或壁面輔助結(jié)構(gòu)(如壁面加固、防滲漏等結(jié)構(gòu))相互頂撐定位的定位液壓機(jī)構(gòu)。在進(jìn)行鉆井施工時(shí)，該裝置具有小型/簡(jiǎn)捷化并可實(shí)現(xiàn)作自主上下進(jìn)退移動(dòng)，還可以有效解決鉆井施工時(shí)使鉆井機(jī)與井孔周壁或井壁套管間相互定位頂緊的可靠性和穩(wěn)定性。但除進(jìn)行垂直鉆井外，該設(shè)備在進(jìn)行斜向、水平或地下掘進(jìn)中需轉(zhuǎn)向作業(yè)時(shí)(如地下管網(wǎng)敷設(shè)空間、地鐵運(yùn)行隧道、采礦隧道等施工)，由于地下的地質(zhì)情況復(fù)雜，施工過(guò)程中對(duì)方位的定位難度大，不僅所需的設(shè)備結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)復(fù)雜，而且通常還需同時(shí)輔以人工的監(jiān)控，施工作業(yè)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述情況，本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種可間歇伸縮進(jìn)退的掘進(jìn)裝置，能適應(yīng)多種復(fù)雜的地質(zhì)情況，滿(mǎn)足自動(dòng)進(jìn)行包括豎直、斜向或水平方向的地下掘進(jìn)/后退施工作業(yè)的需要。
[0004]本發(fā)明可間歇伸縮進(jìn)退的掘進(jìn)裝置，采用與上述CN2821127Y文獻(xiàn)同樣的原理，基本結(jié)構(gòu)中也同樣包括有在掘進(jìn)方向上設(shè)置于后部的推進(jìn)單元和位于其前方的掘進(jìn)單元。其中，推進(jìn)單元中設(shè)有第一液壓機(jī)構(gòu)，其可沿掘進(jìn)方向伸縮的第一活塞連接有過(guò)渡液壓機(jī)構(gòu)；過(guò)渡液壓機(jī)構(gòu)以其可沿同樣方向伸縮的第二活塞與設(shè)置于掘進(jìn)單元中的掘進(jìn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)連接;掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的前端可連接有所需形式的外伸開(kāi)挖鉆頭等削切鉆挖結(jié)構(gòu)。在推進(jìn)單元和掘進(jìn)單元上還分別設(shè)有可經(jīng)定位結(jié)構(gòu)與已開(kāi)掘部位的洞壁或如壁面加固、防滲漏等壁面輔助結(jié)構(gòu)作頂撐定位的定位液壓機(jī)構(gòu)。在推進(jìn)單元上設(shè)置有具有可與激光校準(zhǔn)光源配合的第一校準(zhǔn)孔的第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu);在掘進(jìn)單元上由后向前以間隔方式設(shè)置有與第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)并具有第二校準(zhǔn)孔的第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和，與數(shù)據(jù)處理/控制單元聯(lián)接的點(diǎn)陣型光電接收傳感結(jié)構(gòu)，且所述點(diǎn)陣型光電接收傳感結(jié)構(gòu)中的光電信號(hào)接收傳感區(qū)域應(yīng)位于第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的兩對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)孔間的連線(xiàn)范圍內(nèi)；分別與推進(jìn)單元中的液壓機(jī)構(gòu)、過(guò)渡液壓機(jī)構(gòu)及所述各定位液壓機(jī)構(gòu)相配合地還設(shè)有與數(shù)據(jù)處理/控制單元聯(lián)接的位移傳感器、壓力傳感器和距離傳感器。
[0005]上述裝置中所述的數(shù)據(jù)處理/控制單元，可以采用目前已有報(bào)道和/或使用的各種具有數(shù)據(jù)接收、處理和控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元和/或計(jì)算機(jī)等結(jié)構(gòu)單元或設(shè)備。例如，可以采用目前在各工業(yè)領(lǐng)域中已有廣泛使用的具有中央處理單元(CPU)的PLC(即可編程邏輯控制器)，通過(guò)其內(nèi)部的存儲(chǔ)程序，可具有執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制命令。
[0006]上述結(jié)構(gòu)中，所述第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上的第一校準(zhǔn)孔與第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的第二校準(zhǔn)孔，優(yōu)選采用的是其孔中心軸線(xiàn)與掘進(jìn)方向平行的方式設(shè)置，以更方便對(duì)掘進(jìn)方向的檢測(cè)和校準(zhǔn)。
[0007]本發(fā)明上述掘進(jìn)裝置的工作原理過(guò)程，是掘進(jìn)開(kāi)始前，先根據(jù)所預(yù)定的掘進(jìn)方向，用設(shè)置于掘進(jìn)起始部位的定向激光校準(zhǔn)光源，經(jīng)第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上的第一校準(zhǔn)孔與第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的第二校準(zhǔn)孔，將校準(zhǔn)激光投射到與數(shù)據(jù)處理/控制單元聯(lián)接的所述點(diǎn)陣型光電接收傳感結(jié)構(gòu)，與數(shù)據(jù)處理/控制單元中存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)定位點(diǎn)校準(zhǔn)后，即可由推進(jìn)單元中的第一液壓機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)渡液壓機(jī)構(gòu)中的第二活塞推動(dòng)設(shè)置于掘進(jìn)單元中的掘進(jìn)機(jī)構(gòu)前行。在進(jìn)行直線(xiàn)掘進(jìn)削切鉆挖作業(yè)過(guò)程中可始終在上述同樣方式校準(zhǔn)情況下，由數(shù)據(jù)處理/控制單元監(jiān)測(cè)和保持與預(yù)設(shè)的掘進(jìn)方向一致。推進(jìn)單元和掘進(jìn)單元上分別設(shè)置的定位液壓機(jī)構(gòu)則可通過(guò)相應(yīng)的定位結(jié)構(gòu)與已開(kāi)掘部位的洞壁或壁面輔助結(jié)構(gòu)相互頂撐定位，保持在開(kāi)挖鉆頭等削切鉆挖結(jié)構(gòu)作業(yè)時(shí)裝置的穩(wěn)定。當(dāng)出現(xiàn)掘進(jìn)方向偏離原設(shè)定的直線(xiàn)方向時(shí)，校準(zhǔn)激光投射到點(diǎn)陣型光電接收傳感結(jié)構(gòu)上的位點(diǎn)即會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的偏離位移，由數(shù)據(jù)處理/控制單元對(duì)接受到的傳感信息與預(yù)設(shè)參數(shù)校對(duì)后，向?qū)?yīng)的推進(jìn)單元和掘進(jìn)單元上的定位液壓機(jī)構(gòu)的頂撐距離發(fā)出相應(yīng)的調(diào)整指令，恢復(fù)原直線(xiàn)掘進(jìn)狀態(tài)，或是按預(yù)設(shè)方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變掘進(jìn)的方向。
[0008]為此，在上述裝置中的所述第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上的第一校準(zhǔn)孔和第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的第二校準(zhǔn)孔中，至少第二校準(zhǔn)孔的孔徑為由所述激光校準(zhǔn)光源的校準(zhǔn)光線(xiàn)入口向出口擴(kuò)展的不等徑孔(即呈向前擴(kuò)張的喇叭口狀)，且第二校準(zhǔn)孔的入口孔徑不小于第一校準(zhǔn)孔的出口孔徑，以更好地適應(yīng)因掘進(jìn)方向改變所致校準(zhǔn)激光產(chǎn)生角度偏移時(shí)，仍能有效地投射到點(diǎn)陣型光電接收傳感結(jié)構(gòu)上被接收。
[0009]上述結(jié)構(gòu)中所述的與數(shù)據(jù)處理/控制單元聯(lián)接的位移傳感器、壓力傳感器和距離傳感器，優(yōu)選的可分別直接相應(yīng)地設(shè)置在推進(jìn)單元中的液壓機(jī)構(gòu)、過(guò)渡液壓機(jī)構(gòu)及各定位液壓機(jī)構(gòu)上。其中，所述與推進(jìn)單元相配合的位移傳感器，可以將其液壓活塞的伸縮距離信息傳送給數(shù)據(jù)處理/控制單元，用于掌握、控制和調(diào)整裝置的進(jìn)/退運(yùn)行距離;與掘進(jìn)單元連接的過(guò)渡液壓機(jī)構(gòu)相配合的壓力傳感器，則可以將掘進(jìn)單元中的掘進(jìn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行削切鉆挖作業(yè)過(guò)程中的阻力信息傳送給數(shù)據(jù)處理/控制單元，以了解地下地質(zhì)情況，便于適當(dāng)調(diào)整。
[0010]為更方便和簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理/控制單元對(duì)掘進(jìn)方向的了解和控制，上述掘進(jìn)裝置中所述的經(jīng)定位結(jié)構(gòu)與已開(kāi)掘部位的洞壁或壁面輔助結(jié)構(gòu)頂撐定位的定位結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用在掘進(jìn)方向的截面圓周上以等間距方式設(shè)置的4組，即呈直角坐標(biāo)方式設(shè)置。
[0011]由于上述的掘進(jìn)裝置是在地下地質(zhì)層中進(jìn)行掘進(jìn)施工作業(yè)，為保證施工安全性，上述結(jié)構(gòu)中至少還可以進(jìn)一步在所述掘進(jìn)單元上設(shè)置包括瓦斯傳感器在內(nèi)的有害氣體檢測(cè)傳感結(jié)構(gòu)。
[0012]由此可以理解，本發(fā)明上述可間歇伸縮進(jìn)退的掘進(jìn)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活方便，并有效克服了現(xiàn)有同類(lèi)裝置存在的不足，能適應(yīng)多種復(fù)雜地質(zhì)情況，滿(mǎn)足進(jìn)行豎直、斜向或水平等不同方向的地下自動(dòng)掘進(jìn)/后退施工作業(yè)的需要