具体技术细节
[0005] 本发明的发明目的是解决现有的在隧道壁面上超前钻孔时开孔容易偏斜、容易磨损套管的问题，提供一种用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的装置及方法。
[0006] 本发明提供的技术方案如下：一种用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的装置，TBM护盾的侧面设置有连通隧道岩壁的注浆导管，所述装置包括：钻孔组件，包括钻头以及与钻头固定连接的钻杆，钻孔组件的外周设置有环形凹槽；
套管组件，套接在钻孔组件外，并穿设在注浆导管的内部，套管组件内周向设置有与环形凹槽间隙配合的环形凸起，钻头的刃部位于套管组件外。
[0007] 使用时，套管组件安装在注浆导管内，钻孔组件与套管组件通过环形凹槽和环形凸起的间隙配合完成轴向固定，周向不阻碍相对旋转，因此，当钻孔组件进行钻孔时，套管组件能够跟随钻孔组件一起前进，钻头与套管组件的相对位置保持固定，始终起到对钻孔组件的径向支撑作用，防止钻头偏斜导致开孔偏斜；钻头的刃部位于套管组件外，避免了钻头对套管组件的磨削；由于套管组件与注浆导管的接触面积相比套管组件与钻孔组件之间的接触面积更大，使得套管组件与注浆导管之间的摩擦力大于套管组件与钻孔组件之间的摩擦力，因此套管组件不会随钻孔组件旋转，因此套管组件不会对注浆导管产生破坏。
[0008] 作为优选，所述套管组件包括随钻导向套以及与随钻导向套可拆卸连接的套管主体，所述随钻导向套位于靠近钻头一侧且所述环形凸起位于随钻导向套的内周。将环形凸起也设置在随钻导向套上，随钻导向套容易产生磨损，因此可作为替换件进行替换，减少使用成本。
[0009] 作为优选，所述钻杆包括主杆部以及与主杆部可拆卸连接的过渡接头，所述过渡接头与所述钻头可拆卸连接，所述过渡接头设置有台阶，所述台阶与钻头的尾部形成用于配合环形凸起的所述环形凹槽。过渡接头的设置使得环形凹槽的加工更加方便，且可以将过渡接头和主杆部使用不同材料，减少成本，过渡接头承受大部分磨损，作为耗材进行替换，减少主杆部的更换，降低成本。
[0010] 作为优选，所述主杆部靠近过渡接头一端设置有圆台形的杆头，所述过渡接头设置有与杆头配合的接槽，所述过渡接头靠近钻头一侧设置有圆台形的连接头，所述钻头的尾部设置有与连接头配合的尾接槽。主杆部与 过渡接头、过渡接头与钻头采用相同的圆台进行连接，安装更加方便，力矩传递更加均匀。
[0011] 作为优选，所述随钻导向套的内表面与钻头尾部的外表面间隙配合。使得随钻导向套对钻头尾部进行支撑，提高钻头的稳定性。
[0012] 作为优选，所述主杆部的外周周向分布有若干导向棱，所述导向棱沿所述主杆部的轴向延伸。导向棱的设置在起到对主杆部的支撑作用的同时，在套管主体与主杆部之间形成排渣的空间。
[0013] 作为优选，所述随钻导向套设置有若干周向分布的排渣孔，所述排渣孔贯通随钻导向套的壁面，所述排渣孔位于所述环形凸起远离钻头的一侧。钻头的刃部周围的土渣沿钻头和套管组件的外表面向后挤压，经过排渣孔进入套管组件内，从套管组件与主杆部之间的空隙向后方排出。
[0014] 作为优选，所述钻头的外径小于所述注浆导管的内径，使得钻头和钻杆安装完成后再穿入注浆导管，安装更加方便。
[0015] 一种用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的方法，使用所述的装置进行开孔，所述钻孔组件还包括为钻杆提供动力的钻机，使用步骤包括：S1，所述装置装入注浆导管，钻头顶在隧道岩壁上；
S2，启动钻机带动钻杆和钻头旋转，同时将所述装置向钻孔方向推进，开始钻孔；
S3，钻出设定深度的岩孔后，将所述钻头撤换为刃部直径更小的常规钻头，继续进行钻孔。
[0016] 先用刃部直径更大的钻头进行开孔，再用刃部直径更小的常规钻头进行开孔，可以弥补开孔偏差，有利于后续超前钻头顺利对孔。
[0017] 作为优选，在所述使用步骤S2中，随着钻孔深度增加，所述随钻导向套离开所述注浆导管后，所述套管主体继续支撑在注浆导管内为钻孔组件提供支撑。
[0018] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：钻孔组件与套管组件通过环形凹槽和环形凸起的间隙配合，因此当钻孔组件进行钻孔时，套管组件能够跟随钻孔组件一起前进，钻头与套管组件的相对位置保持固定，始终起到对钻孔组件的径向支撑作用，防止钻头偏斜导致开孔偏斜；
钻头的刃部位于套管组件外，避免了钻头对套管组件的磨削；
由于套管组件与注浆导管的接触面积相比套管组件与钻孔组件之间的接触面积更大，使得套管组件与注浆导管之间的摩擦力大于套管组件与钻孔组件之间的摩擦力，因此套管组件不会随钻孔组件旋转，因此套管组件不会对注浆导管产生破坏。
法律保护范围
涉及权利要求数量10：其中独权2项，从权-2项
1.一种用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的装置，TBM护盾（3）的侧面设置有连通隧道岩壁（5）的注浆导管（4），其特征在于，所述装置包括：
钻孔组件（1），包括钻头（11）以及与钻头（11）固定连接的钻杆（12），钻孔组件（1）的外周设置有环形凹槽（13）；
套管组件（2），套接在钻孔组件（1）外，并穿设在注浆导管（4）的内部，套管组件（2）内周向设置有与环形凹槽（13）间隙配合的环形凸起（23），钻头（11）的刃部（111）位于套管组件（2）外。
2.根据权利要求1所述的用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的装置，其特征在于，所述套管组件（2）包括随钻导向套（21）以及与随钻导向套（21）可拆卸连接的套管主体（22），所述随钻导向套（21）位于靠近钻头（11）一侧且所述环形凸起（23）位于随钻导向套（21）的内周。
3.根据权利要求2所述的用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的装置，其特征在于，所述钻杆（12）包括主杆部（121）以及与主杆部（121）可拆卸连接的过渡接头（122），所述过渡接头（122）与所述钻头（11）可拆卸连接，所述过渡接头（122）设置有台阶（1221），所述台阶（1221）与钻头（11）的尾部（112）形成用于配合环形凸起（23）的所述环形凹槽（13）。
4.根据权利要求3所述的用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的装置，其特征在于，所述主杆部（121）靠近过渡接头（122）一端设置有圆台形的杆头（1211），所述过渡接头（122）设置有与杆头（1211）配合的接槽（1222），所述过渡接头（122）靠近钻头（11）一侧设置有圆台形的连接头（1223），所述钻头（11）的尾部（112）设置有与连接头（1223）配合的尾接槽（113）。
5.根据权利要求2所述的用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的装置，其特征在于，所述随钻导向套（21）的内表面与钻头（11）尾部（112）的外表面间隙配合。
6.根据权利要求3或4所述的用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的装置，其特征在于，所述主杆部（121）的外周周向分布有若干导向棱（1212），每个所述导向棱（1212）沿所述主杆部（121）的轴向延伸。
7.根据权利要求6所述的用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的装置，其特征在于，所述随钻导向套（21）设置有若干周向分布的排渣孔（211），所述排渣孔（211）贯通随钻导向套（21）的壁面，所述排渣孔（211）位于所述环形凸起（23）远离钻头（11）的一侧。
8.根据权利要求1‑5任意一项所述的用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的方法，其特征在于，所述钻头（11）的外径小于所述注浆导管（4）的内径。
9.一种用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的方法，其特征在于，使用权利要求2‑7任意一项所述的装置进行开孔，所述钻孔组件（1）还包括为钻杆（12）提供动力的钻机，使用步骤包括：
S1，所述装置装入TBM注浆导管，钻头（11）顶在隧道岩壁（5）上；
S2，启动钻机带动钻杆（12）和钻头（11）旋转，同时将所述装置向钻孔方向推进，开始钻孔；
S3，钻出设定深度的岩孔后，将所述钻头（1）撤换为刃部直径更小的常规钻头，继续进行钻孔。
10.根据权利要求8所述的用于TBM护盾外的隧道斜面开孔的方法，其特征在于，在所述使用步骤S2中，随着钻孔深度增加，所述随钻导向套（21）离开所述注浆导管（4）后，所述套管主体（22）继续支撑在注浆导管（4）内为钻孔组件（1）提供支撑。
