专利摘要

本发明的实施例公开一种掘进灌注支护施工设备及方法，涉及地下工程施工技术领域。所述设备包括：机座、岩土切割组件、辅助支护组件及混凝土灌注组件，岩土切割组件位于机座前方，用于切割岩土，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，第一机械臂、第二机械臂及第三机械臂分别具有伸缩筒节，第一机械臂及第二机械臂分别设置于机座两侧，第三机械臂设置于岩土切割组件顶部或机座顶部；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，搅拌机设置于机座后端的延伸平台上。本发明适用于巷道、隧道等地下空间的掘进及支护。

权利要求

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。

8.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述岩土切割组件包括液压伸缩大臂，在所述液压伸缩大臂自由端连接有破岩结构，所述液压伸缩大臂滑动设置于机座上，所述伸缩大臂上铰接有提升第一连杆及提升第二连杆，所述提升第一连杆的自由端与提升第二连杆的自由端铰接，所述提升第一连杆具有液压油缸，所述液压油缸与液压动力系统连接。

9.根据权利要求8所述的施工方法 ，其特征在于，所述破岩结构包括转动连接于伸缩大臂自由端的炮头，在所述炮头上设有切割刀盘，所述切割刀盘上设有多个切割刀片。

说明书

技术领域

本发明涉及地下工程施工技术领域，尤其涉及一种掘进灌注支护施工设备及方法。

背景技术

在地下空间开挖施工过程中，例如矿井巷道、地铁隧道等的施工。通常利用掘进机进行掘进，每掘进一段，会对掘出的地下空间进行支护，以避免发生地下空间顶板冒落或周边坍塌。

目前，地下工程开挖施工存在的技术问题主要有以下两点：(1)在支护时需要先将掘进机后撤，留出支护施工所需要的空间，将支护施工所需设备运至支护施工位置进行支护作业，支护与掘进作业间切换时间较长，影响了施工效率。(2)没有一种可以适用于柔性支护，且多工种作业间几乎可以实现平行作业的掘进及柔性支护一体化设备。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种掘进灌注支护施工设备及方法，可以解决现有技术中上述技术问题，以提高施工效率。

第一方面，本发明实施例提供一种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。

可选地，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。

可选地，所述第三机械臂端部设有柔性支架安装导向定位部。

可选地，所述柔性支架安装导向定位部为“U”型槽。

可选地，所述岩土切割组件包括液压伸缩大臂，在所述液压伸缩大臂自由端连接有破岩结构，所述液压伸缩大臂滑动设置于机座上，所述伸缩大臂上铰接有提升第一连杆及提升第二连杆，所述提升第一连杆的自由端与提升第二连杆的自由端铰接，所述提升第一连杆具有液压油缸，所述液压油缸与液压动力系统连接。

可选地，所述破岩结构包括转动连接于伸缩大臂自由端的炮头，在所述炮头上设有切割刀盘，所述切割刀盘上设有多个切割刀片。

第二方面，本发明实施提供一种掘进灌注支护施工方法，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；

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，

可选地，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的端部连接柔性支架注浆端，所以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灌注柔性管路，有钢管能与注浆端的注浆口相对接，进行柔性支架的灌注施工，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；

将输送泵的自由端连接于软管两端的注浆口装置上第一机械臂及第二机械臂压靠弯折固定所述软管两注浆端至凹槽侧壁底角上，以辅助柔性支架在凹槽内初步成型包括：在将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端部的钢管柔性注浆管路与软管一端一注浆端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，通过径向通孔进入第一机械臂端部的钢管内，并经第一输送管路及第二输送管路柔性注浆管路由注浆口装置进入软管内。

可选地，所述第一机械臂的端部连接有钢管，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；

将输送泵的自由端连接于软管两端的注浆口装置上第一机械臂及第二机械臂压靠弯折固定所述软管两注浆端至凹槽侧壁底角上，以辅助柔性支架在凹槽内初步成型包括：将第一机械臂端部的钢管与软管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，通过径向通孔进入第一机械臂端部的钢管内，并经由注浆口装置进入软管内。

可选地，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在3～15min。

可选地，在预定长度的地下空间内形成的柔性支护的主动支护力≥0.5t/m。

本发明实施例提供的掘进灌注支护施工设备及方法，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；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。通过将岩土切割组件、辅助支护组件及混凝土灌注组件合理布局集成到机座上，相互之间可以先后或几乎多工种施工，在岩土切割组件将工作面切割出凹槽后，几乎同时就可以采用辅助支护组件对掘开的凹槽进行支护施工；另外，本发明实施例对凹槽采用柔性支护作业，由于在机座后端的延伸平台上布置混凝土灌注组件，可以在利用辅助支护组件在凹槽中用软管进行初步成型后，直接利用混凝土灌注组件向软管中注浆，以形成柔性支护结构，该掘进灌注支护施工设备形成柔性支护的施工方法简单快速，且多种工种作业几乎可以实现平行作业，有效提高了施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一实施例掘进灌注支护施工设备的主视图；

图2为本发明另一实施例掘进灌注支护施工设备的主视图；

图3为图1的机座处的局部视图；

图4为图1中掘进灌注支护施工设备在地下空间中掘进过程一实施例结构示意图；

图5为图1中掘进灌注支护施工设备在地下空间中辅助支护过程一实施例结构示意图；

图6为图1中掘进灌注支护施工设备在地下空间中注浆形成柔性支护过程一实施例结构示意图；

图7A为本发明一实施例掘进灌注支护施工设备在地下空间中掘进过程俯视图；

图7B为本发明一实施例掘进灌注支护施工设备在地下空间中支护过程俯视图；

图8A为图5中掘进灌注支护施工设备在地下空间中支护过程主视图；

图8B为图6中掘进灌注支护施工设备在地下空间中支护过程主视图；

图8C为图7中掘进灌注支护施工设备在地下空间中支护完成主视图；

图9为本发明中注浆口装置的一实施例结构示意图；

图10为注浆口装置内的自封闭结构处于打开状态的结构示意图；

图11为注浆口装置内的自封闭结构处于封闭状态的结构示意图；

图12为本发明中泄压装置一实施例结构示意图；

图13为本发明中注浆口装置的另一实施例结构示意图；

图14为本发明中软管在掘进巷道中初成型为柔性支架的一实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，为了更加清楚说明本发明，在以下的具体实施例中描述了众多技术细节，本领域技术人员应当理解，没有其中的某些细节，本发明同样可以实施。另外，为了凸显本发明的主旨，涉及的一些本领域技术人员所熟知的方法、手段、零部件及其应用等未作详细描述，但是，这并不影响本发明的实施。本文所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参看图1至图8C所示，本发明实施例提供的掘进灌注支护施工设备，适用于地下空间的掘进及支护，所述地下空间包括隧道、巷道等，所述设备包括：机座100、岩土切割组件200、辅助支护组件300及混凝土灌注组件400。

其中，所述机座100底部设有行走机构500，所述机座100内设有液压驱动系统(为现有技术，图中未示出)，所述岩土切割组件200位于机座100前方，用于切割岩土，所述辅助支护组件300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310、第二机械臂320及第三机械臂330，用于单独或协同完成柔性支架在掘进面上成型；所述第一机械臂310、第二机械臂320及第三机械臂330分别具有伸缩筒节，具体地，伸缩筒节可以为液压油缸或滑轨结构实现第一机械臂310、第二机械臂320及第三机械臂330的伸长和收缩；所述第一机械臂310及第二机械臂320分别设置于所述机座100两侧，参看图1及图3所示，在一个实施例中，所述第三机械臂330设置于机座100顶部；这样，在岩土切割组件200切割岩土向前掘进的同时，不影响岩土切割组件200后端的机座100上的第一机械臂310、第二机械臂320及第三机械臂330协同辅助完成柔性支架的成型，以实现边掘进边支护，从而提高地下空间掘进施工效率。参看图2所示，在另一个实施例中，所述第三机械臂330设置于岩土切割组件200顶部；这样设置，在第一机械臂310、第二机械臂320及第三机械臂330系统进行柔性支架成型施工时，岩土切割组件200需要先停止切割岩土，才能完成掘进面的支护，相对于前一实施例，地下空间掘进施工效率有所降低。具体地，在围岩较为软弱时，优先选用前述边掘进边支护的技术方案；而当围岩较硬时，相对软弱围岩不易出现冒顶与边帮坍塌，可以选择后一种先掘进后支护的技术方案。

所述柔性支架包括软管600和注浆口装置；其中，所述注浆口装置与所述软管的两端连接；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；所述软管可为侧壁布设有金属丝的软管。

柔性支架初成型施工工艺为：将软管600中间放置于第三机械臂330上，将软管600两端分别夹持于第一机械臂310及第二机械臂320端部，将软管600弯折成弧形，在液压动力系统驱动下，驱动第一机械臂310、第二机械臂320及第三机械臂330将软管600推至凹槽壁上固定以完成柔性支架初成型。

所述混凝土灌注组件400包括搅拌机410及与搅拌机410的出料口连接的输送泵420，所述搅拌机410设置于机座100后端的延伸平台110上，可以实现在柔性支架初成型后，无需另外将搅拌机410运输至施工现场，即可直接向柔性支架中注浆，从而可以高效率地完成柔性支护施工。在软管600内的浆液固化后，所述柔性支架成为刚性支架。

所述软管600内的空腔中穿设的抗拉软线，在浆液固化后作为内置筋，能够提高柔性支架的径向内弯弯矩和切向承载能力；混凝土浆液可采用C40的可泵送微膨胀性混凝土；所述软管600直径200mm，内壁中布设有钢丝；所述抗拉软线为一根或多根直径为22mm的钢绞线。

本发明实施例提供的掘进灌注支护施工设备，通过将岩土切割组件200、辅助支护组件300及混凝土灌注组件400合理布局集成到机座100上，相互之间可以先后或几乎多工种施工，在岩土切割组件200将工作面切割出凹槽后，几乎同时就可以采用辅助支护组件300对掘开的凹槽进行支护施工；另外，本发明实施例对凹槽采用柔性支护作业，由于在机座100后端的延伸平台110上布置混凝土灌注组件400，可以在利用辅助支护组件300在凹槽中用软管600进行初步成型后，直接利用混凝土灌注组件400向软管600中注浆，以形成柔性支护结构，该掘进灌注支护施工设备形成柔性支护的施工方法简单快速，且多种工种作业几乎可以实现平行作业，有效提高了施工效率。

参看图3所示，在本发明的一个实施例中，所述输送泵420的出口的连接有第一输送管路421及第二输送管路422，所述第一机械臂310和第二机械臂320侧面上具有输送管路固定装置(图中未示出)，所述第一输送管路421沿第一机械臂310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422沿第二机械臂320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320上；

当软管在凹槽中初成型后，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。

之后，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。这样，通过将第一输送管路及第二输送管路分别固定于第一机械臂或第二机械臂上，一则在第一输送管路及第二输送管路为柔性管路时，便于与软管的注浆口装置连接，二则可以保证灌浆过程中灌注的效率。

在本发明的另一个实施例中，所述第一机械臂310或第二机械臂320端部连接有钢管(图中未示出)，所述钢管壁上设有径向通孔(图中未示出)，所述输送泵420的输送管路连接于所述径向通孔中。

可以理解的是，由于所述施工设备还处于掘开的通道中，柔性支架支设位置的边帮到掘进设备间的空间狭小或有限，再通过人工将输送泵420的输送管路连接于软管600的注浆口装置上，操作较为不便，且影响施工效率；本实施例通过在第一机械臂310或第二机械臂320端部连接有钢管，在所述钢管壁上设有径向通孔，在利用第一机械臂310、第二机械臂320及第三机械臂330将软管600推入至凹槽前，就将第一机械臂310或第二机械臂320的端部钢管连接于注浆口装置上，在将软管600推入凹槽完成柔性支架初成型后，就可以直接启动搅拌机410，通过输送泵420将混凝土浆液，依次通过、输送管路、径向通孔、钢管，经由注浆口装置注入软管600中，以完成柔性支架最终成型，对围岩进行柔性支护。该形成柔性支护的方案，施工操作简便，不受掘进通道内空间的限制，并且可以提高掘进支护的效率。

在一个实施例中，所述第三机械臂330端部设有柔性支架安装导向定位部331。其中柔性支架指代的是对软管在凹槽中初成型结构。这样，在将软管600放入凹槽中预定位置完成柔性支架初步成型过程或之后，第三机械臂330端部的柔性支架安装导向定位部331，在外力推动下延伸至围岩壁，卡在软管600侧面上，以限制软管600在注浆过程中侧向移动，从而保证柔性支架终成型后不偏离设计位置，以保证支护效果。

具体地，所述柔性支架安装导向定位部331为“U”型槽。在利用各机械臂将软管600推入凹槽预定位置前，将软管600放在“U”型槽中，便于软管600安放。

本发明掘进施工中形成的柔性支架包括：软管600和注浆口装置；其中，所述注浆口装置与所述软管600的端头密封连接；所述软管600上设有排气装置；所述软管600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，或者所述抗拉软线的两端头相互连接在一起。

在本发明的另一个实施例中，所述岩土切割组件200包括液压伸缩大臂，在所述液压伸缩大臂自由端连接有破岩结构210，所述液压伸缩大臂通过直线式液压缸220滑动设置于机座100上，所述伸缩大臂上铰接有提升第一连杆及提升第二连杆，所述提升第一连杆的自由端与提升第二连杆的自由端铰接，所述提升第一连杆具有液压油缸，所述液压油缸与液压动力系统连接。第一连杆及第二连杆还可以起到对液压伸缩大臂支撑的作用。

参看图1、图6、图7及图8A所示，所述破岩结构210包括转动连接于伸缩大臂自由端的炮头230，在所述炮头230上设有切割刀盘，所述切割刀盘上设有多个切割刀片240。用于实现对岩土的切割，形成地下空间的断面轮廓。

本发明实施例将用于掘进的岩土切割组件200与柔性支护施工工艺结合，创造性地提供的掘进灌注支护施工设备，可以实现多工种平行作业，并实现了柔性支护在掘进工艺中的应用，可以大大地提高掘进及支护施工效率。

图9为本发明中注浆口装置的一实施例结构示意图。参看图9所示，本实施例中，注浆口装置包括连接端头21和设置在所述连接端头上的注浆端头22；其中，所述连接端头21包括第一连接端211和第二连接端212，第一连接端211与所述软管6001的第一端密封连接，第二连接端212与所述软管6001的第二端密封连接；所述第一连接端211和/或第二连接端212内设有用于固定抗拉软线4的端头的部件213。固定所述抗拉软线4的端头的部件213可为柱或钩，可为一个也可为两个或两个以上。

其中，第一连接端211和/或第二连接端212的表面具有沟槽，沟槽形状可以为具有矩形、三角形、弧形，便于与软管600的端头紧密固定，防止浆液渗漏。

注浆口装置2的连接端头21和注浆端头22可以直管，也可以是是弯管，其横截面性也可以为长方形、正方形、三角形和弧形等等。注浆端头22内空腔可以为平行的管路，也可以锥形、圆形、梯形、阶梯型或者具有封闭作用的不规则形状。

图10为注浆口装置内的自封闭结构处于打开状态的结构示意图；图11为注浆口装置内的自封闭结构处于封闭状态的结构示意图。

参看图10及图11，本实施例中，所述注浆口装置内设有自封闭结构；其中，所述自封闭结构包括牵引部件23、连接部件24和封闭部件25；所述牵引部件23位于所述注浆端头22内，所述封闭部件25位于所述连接端头21内且能将所述注浆端头22内部与所述连接端头21内部之间的通路封闭，所述连接部件24连接所述牵引部件23和封闭部件25；注浆时，浆液在压力作用下推动所述牵引部件向注浆端头内部移动，牵引部件通过所述连接部件推动所述封闭部件将所述注浆端头内部与所述连接端头内部之间的通路由封闭状态变为导通状态；注浆完毕后，封闭部件在牵引部件和连接部件的作用下复位，再次将所述注浆端头内部与所述连接端头内部之间的通路封闭。可人工施力于牵引部件，通过连接部件拉动封闭部件复位，也可在复位弹簧力的作用下，使封闭部件自动复位。

具体地，挡头26防止牵引部件23进入连接端头21内部的空腔内。挡头26可以位于注浆端头22内靠近连接端头21内部的空腔的位置。

所述牵引部件为圆环或带孔的板；所述连接部件为连接杆；所述封闭部件为圆形钢板。

优选地，在所述连接杆上套设有弹簧，所述弹簧的一端能与所述牵引部件相抵靠，另一端能与挡头相抵靠。

注浆时，注浆压力作用于封闭部件使封闭部件开启进行注浆，注浆结束后，作用于封闭部件上的注浆压力消失，封闭部件可借助于所述弹簧和软管600内部已注入的浆液的压力而自动复位；其中，挡头能够防止牵引部件进入连接端头内部的空腔内；挡头位于注浆端头内靠近连接端头内部的空腔的位置。

当然，也可以不安装所述弹簧，注浆结束后，作用于封闭部件上的注浆压力消失，封闭部件可仅借助于所述软管600内部已注入的浆液的压力而自动复位。

可选地，在注浆口装置的另一实施例中，注浆口装置内设置单向阀门，注浆时开启单向阀门，达到注浆结束条件后，关闭单向阀门防止浆液渗漏。

图12为本发明柔性支架实施例中泄压装置的结构示意图；图13为本发明中注浆口装置的另一实施例结构示意图。参看图12及图13所示，在所述注浆口装置上设置有泄压装置5。

泄压装置5包括固定部件51、连接部件52、封闭部件53、挡头54和筒体55。当软管6001空腔内压力超过设计压力时，在机械牵引或者人工牵引作用下，连接部件52带动封闭部件53离开挡头54，浆液排出柔软管6001外，软管6001空腔内压力降低至设计值后，连接部件52牵引封闭部件53至挡头54处，封闭软管6001，防止浆液渗漏，保持软管600或柔性支架内空腔压力不变。连接部件52可以是弹簧。

泄压装置5也可采用常用的泄压阀。

本发明实施例中，注浆端头22、卸压装置5均可以一次性固定在注浆口装置的连接端头21上，也可以设计成可拆卸装置，当软管600内的浆液硬化后将注浆端头22和卸压装置5从连接端头21上拆卸，循环使用。

实施例二

参看图1至图13所示，本发明实施例掘进灌注支护施工方法，包括步骤：

S11、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200朝向待掘进工作面；

S12、启动岩土切割组件200工作，在液压动力系统的驱动下，岩土切割组件200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200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200收缩至靠近机座100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；参看图13所示，所述软管的两端连接有注浆口装置2，所述软管的中间位置上设有可开合的排气孔3，所述软管内的空腔中穿设有抗拉软线4，所述抗拉软线4的端头固定在所述注浆口装置2上；

本实施例中，可以根据掘进凹槽断面的弧长，取金属软管600裁成预定长度的软管600，运至施工现场。

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；

其中，第三机械臂330起到支撑与定位作用，防止软管600在支设过程中发生侧向移动。

第一机械臂310及第二机械臂320起到支撑与定位的作用，本质上时将软管600撑起，推至凹槽中，完成柔性支架初步成形。

同时，将输送泵420的自由端连接于软管600两端的注浆口装置上，启动搅拌机410制备混凝土浆液，混凝土浆液经由出料口，通过输送泵420灌注至软管600中；

随着注浆液的注入量增加，所述软管600在浆液压力的作用下扩张，对围岩主动施加压力；或者，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600内部压力达到预定压力后，注浆口装置自动封闭，停止注浆；

待软管600内的浆液凝固后，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310、第二机械臂320、及第三机械臂330收缩回至初始位置；

本实施例中，当软管600内部的压力达到预定设计压力时，停止注浆，注浆口封闭，保持软管600空腔内压力不变，保证软管600成型效果，始终对围岩产生压力，主动支护围岩。

重复上述步骤，直至完成预定长度的地下空间掘进施工。

本发明实施例提供的掘进灌注支护施工方法，与前述实施例的技术效果基本类似，可以相互参看，在此不再赘述。

此外，本实施例的施工方法，掘进及支护过程简单快速，且多种工种作业几乎可以实现平行作业，有效提高了施工效率。

本实施例中，地下空间断面为弧形断面或者大部分为弧形断面，有利于围岩的稳定和柔性支架成型施工。

为了增加柔性支架的主动支护刚度及强度，在本发明的一个实施例中，将在掘进方向形成的多个柔性之间用连接装置700固定连接，形成整体柔性支护结构。

在本发明的一个实施例中，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

在本发明的另一个实施例中，所述第一机械臂310的端部连接有钢管，钢管壁上设有径向通孔，所述输送泵420的输送管路连接于所述径向通孔；

所述第一机械臂的端部连接有钢管，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；

将输送泵的自由端连接于软管两端的注浆口装置上第一机械臂及第二机械臂压靠弯折固定所述软管两注浆端至凹槽侧壁底角上，以辅助柔性支架在凹槽内初步成型包括：将第一机械臂端部的钢管与软管一端的注浆口装置连通。

所述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，通过径向通孔进入第一机械臂端部的钢管内，并经由注浆口装置进入软管内。该形成柔性支护的方案，施工操作简便，不受掘进通道内空间的限制，并且可以提高掘进支护的效率。

具体地，凹槽切割成形至第一机械臂310、第二机械臂320及第三机械臂330协同开始支护之间的切换间隔在3～15min。

可选地，在预定长度的地下空间内形成的柔性支护的主动支护力≥0.5t/m。其中，主动支护力是对柔性支架的支护机理而言的，由于柔性支架可以通过主动让压进行支护，这里将柔性支架的支护力称为主动支护力。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

一种掘进灌注支护施工设备及方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。