张忠林， 吴志强， 李立全， 周辉， 朱勇

(1. 哈尔滨工程大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001; 2.中科院武汉岩土力学研究所，湖北 武汉 430000)

岩石隧洞工程包括开挖、侧壁钻孔、打锚杆、喷浆等[1-3]施工。在隧道和巷道的开挖和维护过程中，由于地质条件的复杂性，岩爆等动力灾害已成为制约深部巷道工程安全施工的关键安全问题[4-5]。为了尽量减少岩爆的可能性和危害，除了采取积极的预防措施外，通常还需要强大的施工技术支撑，以确保施工安全。常用的支撑方法是在喷砂后立即将钢纤维或塑料纤维混凝土喷射到拱和侧壁上，再加入地脚螺栓和钢网，也可以竖立钢拱并设置先进的螺栓用于支撑。为从理论上预测深部隧道开挖过程中岩石应力空间状态变化，文献[6-7]分析和研究岩爆等机理及其灾害，实现岩爆预警，并研制了全断面加载装置[8]和钻孔机器人[9]等实验装置和设备。在实验室条件下，模拟实际开挖过程中岩爆的发生时间、地点等规律性，为深部隧洞安全施工提供理论依据。在各模拟施工工序中，小型钻孔机器人是侧壁钻孔的实验必要设备，它是在为安装锚杆支撑提供前进方向和周向360°安装孔，在已经开挖好的岩孔侧壁内再钻小孔来安装锚杆。由于岩石空洞外径小而细长的有限条件(实验环境下是直径200 mm长2 000 mm的岩石管径)，使得侧壁钻孔非常困难，同时还要保证锚杆的安装空间等，致使其钻孔的质量控制成为关键难点。本文分析了侧壁钻孔过程中锚杆安装孔的质量影响关键因素，并在研制钻孔机器人中得到控制。……