一种三孔位同步钻进式超前地质钻孔装置技术领域
本发明涉及一种钻孔装置，尤其是涉及一种三孔位同步钻进式超前地
质钻孔装置。
背景技术
超前地质预报是在隧道开挖时，对掌子面前方的围岩与地层情况做出
超前预报。超前地质预报常用的物探方法有很多，机械钻探是一种主要的
超前地质预报方法。机械钻探是使用超前地质钻杆在隧道断面的若干个部
位进行钻探，依据钻杆内岩土结构、构造及水文地质判定前方围岩的性质。
实际进行机械钻探时，一般取隧道断面的三个位置点，分别隧道断面的中
上部、左侧和右侧三个位置，将钻探出的围岩综合对比分析然后按每两米
一个断面记录其围岩状况。目前，所采用超前地质钻杆的长度为20m左右。
现如今，进行超前地质钻探时，主要采用人工控制水平钻机的方式进行钻
孔，但因超前地质钻杆长度较长，实际操作不便，需投入较多的人力物力，
钻孔效率低、劳动强度大，费时费力，并且钻孔质量不易保证。另外，现
如今进行超前地质钻探时，大多都是逐一钻取多个超前地质钻孔，通常情
况所钻超前地质钻孔的数量为三个，而分别钻取三个钻孔所需花费的人力
物力相当大，所需工期较长，很大程度上影响了隧道施工进度。因而，现
如今需要一种结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用
效果好的三孔位同步钻进式超前地质钻孔装置，钻孔过程中能自动带动三
个水平钻机自动前后移动并同步完成钻进过程，从而能大幅度减少超前地
质钻孔的劳动强度，并能保证钻孔质量，节约超前地质钻孔施工工期。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一
种三孔位同步钻进式超前地质钻孔装置，其结构简单、设计合理、投入成
本较低且使用操作简便、使用效果好，钻孔过程中能自动带动三个水平钻
机自动前后移动并同步完成钻进过程，实现三个孔位同步钻进。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种三孔位同步钻进
式超前地质钻孔装置，其特征在于：包括位于所施工隧道掌子面后侧的水
平工作台、两道分别安装在水平工作台上部左右两侧的水平钢轨、沿两道
所述水平钢轨进行前后移动的后侧顶推架、卡装在两道所述水平钢轨上的
后部限位架、沿两道所述水平钢轨水平滑移的水平滑移架、推动水平滑移
架进行水平滑移的液压缸和位于两道所述水平钢轨前端的前端支撑台；所
述液压缸呈水平布设，所述液压缸的缸体后端固定在后侧顶推架上且其活
塞杆前端固定在水平滑移架上；两道所述水平钢轨呈平行布设且二者布设
在同一水平面上，两道所述水平钢轨与所述隧道掌子面呈垂直布设；所述
后部限位架与两道所述水平钢轨呈垂直布设，所述后部限位架的左右两端
分别通过紧固螺栓固定在两道所述水平钢轨上，两道所述水平钢轨上开有
多个分别供紧固螺栓安装的紧固螺栓安装孔，多个所述紧固螺栓安装孔布
设在同一水平面上；所述后部限位架和水平滑移架均呈竖直向布设；
所述水平滑移架包括底部卡装在两道所述水平钢轨之间且沿两道所
述水平钢轨前后移动的矩形支架、安装在矩形支架中部上方的竖向安装
板、两个分别安装在矩形支架上方左右两侧的斜向连接杆和两个分别沿矩
形支架上部进行左右移动的水平滑移座，两个所述水平滑移座与矩形支架
之间通过第一连接螺栓进行连接，所述矩形支架上部开有多个供第一连接
螺栓安装的第一螺栓安装孔；所述矩形支架、竖向安装板、两个所述斜向
连接杆和两个所述水平滑移座组成可调式三角形支架；两个所述斜向连接
杆呈左右对称布设，两个所述斜向连接杆的顶端通过第一销轴进行连接，
所述竖向安装板中部开有供第一销轴上下移动的竖向通孔，所述第一销轴
通过销轴安装座安装在竖向安装板上，所述销轴安装座与竖向安装板之间
通过第二连接螺栓进行连接，所述竖向安装板上开有多个分别供第二连接
螺栓安装的第二螺栓安装孔；两个所述斜向连接杆下端分别通过第二销轴
和第三销轴与两个所述水平滑移座连接；所述第一销轴、第二销轴和第三
销轴的前端均同轴安装有一个供水平钻机安装的钻机安装座，所述第一销
轴、第二销轴和第三销轴与钻机安装座之间均通过轴承进行连接；所述水
平钻机和钻机安装座的数量均为三个，且三个所述钻机安装座分别安装在
一个等腰三角形的三个顶点上；每个所述水平钻机前端均安装有一根超前
地质钻孔用水平钻杆。
上述一种三孔位同步钻进式超前地质钻孔装置，其特征是：两个所述
斜向连接杆均位于竖向安装板前侧，所述销轴安装座位于竖向安装板后
侧。
上述一种三孔位同步钻进式超前地质钻孔装置，其特征是：所述矩形
支架、两个所述斜向连接杆和两个所述水平滑移座均呈竖直向布设。
上述一种三孔位同步钻进式超前地质钻孔装置，其特征是：两个所述
水平滑移座呈左右对称布设。
上述一种三孔位同步钻进式超前地质钻孔装置，其特征是：所述前端
支撑台上设置有三个分别对三根所述水平钻杆进行限位的限位柱，所述限
位柱为呈竖直向布设且能左右移动的高度可调节立柱且其上部为弧形。
上述一种三孔位同步钻进式超前地质钻孔装置，其特征是：所述后部
限位架的前侧设置有供液压缸的缸体固定的缸体固定座，所述缸体固定座
呈竖直向布设。
上述一种三孔位同步钻进式超前地质钻孔装置，其特征是：两道所述
水平钢轨均为角钢且二者呈对称布设。
上述一种三孔位同步钻进式超前地质钻孔装置，其特征是：所述后部
限位架包括方形外框架和固定在所述方形外框架内的竖向挡板，所述竖向
挡板和所述方形外框架布设在同一竖直面上；所述方形外框架下部卡装在
两道所述水平钢轨之间。
上述一种三孔位同步钻进式超前地质钻孔装置，其特征是：所述液压
缸的活塞杆前端装有竖向推板，所述竖向推板与水平滑移架之间装有竖向
垫板。
上述一种三孔位同步钻进式超前地质钻孔装置，其特征是：多个所述
紧固螺栓安装孔呈均匀布设，前后相邻两个所述紧固螺栓安装孔之间的间
距小于液压缸的行程。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单、设计合理且拆装方便，投入成本低。
2、所采用的水平滑移架结构简单、设计合理且使用效果好，通过可
调式三角形支架能对三个水平钻机的布设位置进行相应调整，并且三个水
平钻机分别布设在一个等腰三角形的三个顶点上，能满足不同隧道上三个
超前地质钻孔的钻进需求。并且，三个水平钻机的安装位置能简便进行前
后调整。
3、使用操作简单、使用效果好且实用价值高，通过液压缸推动水平
钻机前后移动，并且待液压缸的活塞杆向前推进至最大行程时，将后部限
位架向前移动，且后部限位架向前移动的同时，控制液压缸的活塞杆向后
回缩，这样能满足长钻杆的推进需求。并且，钻孔过程中能自动带动三个
水平钻机自动前后移动并同步完成钻进过程，实现三个孔位同步钻进，从
而能大幅度减少超前地质钻孔的劳动强度，并能保证钻孔质量，节约超前
地质钻孔施工工期。
综上所述，本发明结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简
便、使用效果好，钻孔过程中能自动带动三个水平钻机自动前后移动并同
步完成钻进过程，实现三个孔位同步钻进，从而能大幅度减少超前地质钻
孔的劳动强度，并能保证钻孔质量，能有效解决现如今进行水平超前钻孔
时存在的实际操作不便、需投入较多的人力物力、钻孔效率低、劳动强度
大，费时费力、钻孔质量不易保证等问题。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的装配示意图。
图2为本发明水平滑移架的结构示意图。
图3为本发明水平滑移架上三个水平钻机的安装状态示意图。
附图标记说明:
1—水平钢轨；2—后侧顶推架；3—后部限位架；
4—水平滑移架；4-4—矩形支架；4-5—竖向安装板；
4-6—斜向连接杆；4-7—水平滑移座；4-8—第一销轴；
4-9—竖向通孔；4-10—第一螺栓安装孔；4-11—第一连接螺栓；
4-12—第二连接螺栓；4-13—第二螺栓安装孔；4-14—第二销轴；
4-15—第三销轴；4-17—销轴安装座；5—液压缸；
6—前端支撑台；7—水平钻杆；8—限位柱；
10—水平钻机；11—钻机安装座；12—紧固螺栓安装孔；
13—缸体固定座；14—竖向推板；15—竖向垫板；
16—紧固螺栓；17—水平工作台。
具体实施方式
如图1、图2及图3所示，本发明包括位于所施工隧道掌子面后侧的水
平工作台17、两道分别安装在水平工作台17上部左右两侧的水平钢轨1、
沿两道所述水平钢轨1进行前后移动的后侧顶推架2、卡装在两道所述水
平钢轨1上的后部限位架3、沿两道所述水平钢轨1水平滑移的水平滑移
架4、推动水平滑移架4进行水平滑移的液压缸5和位于两道所述水平钢
轨1前端的前端支撑台6。所述液压缸5呈水平布设，所述液压缸5的缸
体后端固定在后侧顶推架2上且其活塞杆前端固定在水平滑移架4上；两
道所述水平钢轨1呈平行布设且二者布设在同一水平面上，两道所述水平
钢轨1与所述隧道掌子面呈垂直布设。所述后部限位架3与两道所述水平
钢轨1呈垂直布设，所述后部限位架3的左右两端分别通过紧固螺栓16
固定在两道所述水平钢轨1上，两道所述水平钢轨1上开有多个分别供紧
固螺栓16安装的紧固螺栓安装孔12，多个所述紧固螺栓安装孔12布设在
同一水平面上。所述后部限位架3和水平滑移架4均呈竖直向布设。
所述水平滑移架4包括底部卡装在两道所述水平钢轨1之间且沿两道
所述水平钢轨1前后移动的矩形支架4-4、安装在矩形支架4-4中部上方
的竖向安装板4-5、两个分别安装在矩形支架4上方左右两侧的斜向连接
杆4-6和两个分别沿矩形支架4-4上部进行左右移动的水平滑移座4-7，
两个所述水平滑移座4-7与矩形支架4-4之间通过第一连接螺栓4-11进
行连接，所述矩形支架4-4上部开有多个供第一连接螺栓4-11安装的第
一螺栓安装孔4-10；所述矩形支架4-4、竖向安装板4-5、两个所述斜向
连接杆4-6和两个所述水平滑移座4-7组成可调式三角形支架。两个所述
斜向连接杆4-6呈左右对称布设，两个所述斜向连接杆4-6的顶端通过第
一销轴4-8进行连接，所述竖向安装板4-5中部开有供第一销轴4-8上下
移动的竖向通孔4-9，所述第一销轴4-8通过销轴安装座4-17安装在竖向
安装板4-5上，所述销轴安装座4-17与竖向安装板4-5之间通过第二连
接螺栓4-12进行连接，所述竖向安装板4-5上开有多个分别供第二连接
螺栓4-12安装的第二螺栓安装孔4-13。两个所述斜向连接杆4-6下端分
别通过第二销轴4-14和第三销轴4-15与两个所述水平滑移座4-7连接。
所述第一销轴4-8、第二销轴4-14和第三销轴4-15的前端均同轴安装有
一个供水平钻机10安装的钻机安装座11，所述第一销轴4-8、第二销轴
4-14和第三销轴4-15与钻机安装座11之间均通过轴承进行连接。所述水
平钻机10和钻机安装座11的数量均为三个，且三个所述钻机安装座11
分别安装在一个等腰三角形的三个顶点上。每个所述水平钻机10前端均
安装有一根超前地质钻孔用水平钻杆7。
本是谁来中，两个所述斜向连接杆4-6均位于竖向安装板4-5前侧，
所述销轴安装座4-17位于竖向安装板4-5后侧。
实际安装时，所述矩形支架4-4、两个所述斜向连接杆4-6和两个所
述水平滑移座4-7均呈竖直向布设。
本实施例中，两个所述水平滑移座4-7呈左右对称布设。
本实施例中，所述前端支撑台6上设置有三个分别对三根所述水平钻
杆7进行限位的限位柱8，所述限位柱8为呈竖直向布设且能左右移动的
高度可调节立柱且其上部为弧形。
同时，所述后部限位架3的前侧设置有供液压缸5的缸体固定的缸体
固定座13，所述缸体固定座13呈竖直向布设。
本实施例中，两道所述水平钢轨1均为角钢且二者呈对称布设。
本实施例中，所述后部限位架3包括方形外框架和固定在所述方形外
框架内的竖向挡板，所述竖向挡板和所述方形外框架布设在同一竖直面
上。所述方形外框架下部卡装在两道所述水平钢轨1之间。
同时，所述液压缸5的活塞杆前端装有竖向推板14，所述竖向推板
14与水平滑移架4之间装有竖向垫板15。
本实施例中，多个所述紧固螺栓安装孔12呈均匀布设，前后相邻两
个所述紧固螺栓安装孔12之间的间距小于液压缸5的行程。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是
根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构
变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。