[發明專利]一種豎井掘進機及其施工方法

有效

• 申請號: 201611113817.5
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106761763B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 李建斌;肖威;楊聚輝;呂旦;周倩;史偉;閆揚義;馮琳
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D1/03
• 分類號: E21D1/03
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳大通

1.一種豎井掘進機，其特征在于：包括與豎井同軸設置的立柱、設置立柱下端的刀盤、設置在刀盤和立柱之間的主驅動裝置、安裝在主驅動裝置下端周圍的多個穩定器、安裝在多個穩定器上方的一層平臺、依次向上固定安裝在立柱周圍的支護平臺、二層平臺、三層平臺、四層平臺和撐靴推進裝置、以及垂直安裝在立柱中部的出渣裝置，所述的刀盤與主驅動裝置的輸出端固定連接，所述的一層平臺圍繞主驅動裝置的四周，所述的出渣裝置的下端穿過主驅動裝置安裝在刀盤的內部，所述的出渣裝置的上端位于撐靴推進裝置的下方，所述的一層平臺與三層平臺外側之間設置有井壁施工裝置，所述的二層平臺上安裝有控制系統，所述的三層平臺上安裝有液壓系統，所述的四層平臺上安裝有通風排水系統，所述的刀盤包括與主驅動裝置輸出端固定連接的刀盤主體、固定安裝在刀盤主體下方的刀具、均勻安裝在刀盤主體內部四周的多個清渣裝置、以及通過回轉接頭安裝在刀盤主體內部中心的集渣裝置，所述的刀盤主體的中心向內凹，所述的多個清渣裝置均將渣土輸送至集渣裝置，所述的集渣裝置位于出渣裝置的正下端。

2.根據權利要求1所述的一種豎井掘進機，其特征在于：所述的清渣裝置包括具有三個端部的主支架、分別安裝在主支架三個端部的驅動輪、漲緊輪和改向輪、匹配套設在驅動輪、漲緊輪和改向輪上的刮板鏈、以及均布安裝在刮板鏈上的刮板。

3.根據權利要求1所述的一種豎井掘進機，其特征在于：所述的出渣裝置包括設置在垂直安裝在立柱中部的出渣主支架、位于出渣主支架上端的出渣主驅動輪、位于出渣主支架下端的出渣漲緊輪、匹配套設在出渣主驅動輪和出渣漲緊輪之間的出渣刮板鏈、以及安裝在出渣刮板鏈上的出渣刮板，所述的出渣主支架上端開設有出渣口和下端開設有進渣口，所述的進渣口位于集渣裝置的正上方，所述的出渣口連接有儲渣倉，出渣刮板鏈和出渣刮板將集渣裝置內的渣土輸送至儲渣倉。

4.根據權利要求3所述的一種豎井掘進機，其特征在于：所述的儲渣倉包括倉體、設置在倉體的進料口處的分流機構、倉體的下端左右兩側對稱開設的兩個出料口一、以及出料口一處滑動安裝的倉門，所述的分流機構包括安裝在倉體上的氣缸、一端與氣缸鉸接的驅動板、傾斜向上與驅動板的另一端固定連接的分流板、以及倉體上設置的與分流板相匹配的限位板，所述的分流板和驅動板的固定連接處鉸接在倉體上。

5.根據權利要求1所述的一種豎井掘進機，其特征在于：所述的穩定器包括安裝在主驅動裝置上的安裝座、安裝在安裝座四周的支腿套筒、一端安裝在支腿套筒內的撐緊支腿、以及安裝在支腿套筒和撐緊支腿的另一端之間的撐緊油缸。

6.根據權利要求1所述的一種豎井掘進機，其特征在于：所述的支護平臺包括安裝在立柱上的平臺座、平臺座上端安裝的環形導軌、通過環形導軌和與環形導軌相匹配的滾輪安裝在平臺座上的回轉臺、均布安裝在回轉臺上的折疊平臺和設備安裝座，所述的折疊平臺的下端與回轉臺相鉸接。

7.根據權利要求1所述的一種豎井掘進機，其特征在于：所述的井壁施工裝置包括安裝在第二平臺下方的模板吊機、與模板吊機連接的模板、以及用于向模板輸送混凝土的溜灰管。

8.根據權利要求1所述的一種豎井掘進機，其特征在于：所述的撐靴推進裝置包括固定安裝在立柱的周圍上的撐靴立柱、固定安裝在撐靴立柱上的撐靴套筒、滑動安裝在撐靴套筒內的滑塊、設置在撐靴套筒內驅動滑塊左右移動的調整油缸、以及均布設置在撐靴套筒周圍的多個撐靴，相鄰的兩個撐靴之間設置有撐靴油缸，所述的撐靴上設置有與滑塊相匹配的滑槽，所述的撐靴的上端和滑塊之間設置有推進油缸。

9.根據權利要求1所述的一種豎井掘進機，其特征在于：所述的主驅動裝置包括電機、以及與電機輸出端相連接的減速機、輸入端與減速機的輸出端相連接的驅動箱，所述的驅動箱的輸出端與刀盤固定連接，所述的驅動箱上安裝有驅動密封。

10.一種權利要求1所述的豎井掘進機的施工方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）首先啟動控制系統，再啟動通風排水系統、液壓系統，撐緊穩定器、撐靴，最后啟動刀盤的刀具和清渣裝置、出渣裝置、撐靴推進裝置，刀盤推進力、扭矩及推進速度由操控室的中央計算機控制，人員只需輸入參數即可；在掘進的同時，位于刀盤內部的清渣裝置同步清理刀盤切削破碎后的渣土，并將渣土輸送至集渣裝置，位于集渣裝置上方的出渣裝置則將渣土運送至儲渣倉，等待提升吊桶，待提升吊桶由提升機輸送至設備裝渣位置后，打開儲渣倉的倉門，渣土則由出料口一進入吊桶，待吊桶裝滿后，由提升機提升出井，如果吊桶沒有一次裝滿，則控制分流板使渣土全部進入吊桶，以提高裝渣速度，節約出渣時間，如此循環，豎井掘進機邊掘進邊出渣，實現平行作業，提高施工效率；

（2）在掘進、出渣的同時，利用吊桶進行井下物料的運輸，如鋼筋、鋼網片、設備維護用刀具，將物料運輸到井下后，則進行井壁施工；井壁設計為現澆井壁的，則進行鋼筋綁扎，完成后，進行模板脫模、定位、立模、封堵模板底部，進行井壁澆筑，井壁澆筑用混凝土可在澆筑前，有吊桶或地面至井下的混凝土輸送管輸送至井下，通過溜灰管輸送至模板內部，完成井壁澆筑；如果井壁設計為噴漿支護，帶物料輸送至井下后，則由工人進行立拱、掛網、打錨桿、噴漿的操作，完成井壁施工；

（3）完成掘進、出渣、井壁支護一個循環后，需要操作撐緊穩定器，同時利用地面設備懸吊設備穩定設備整機，之后收回撐靴油缸，最后縮回推進油缸，完成撐靴換步，之后撐緊撐靴，進入下一個施工循環；在不穩定地層，如井壁破碎易坍塌，在設備掘進之前，則需要對地層進行預處理，可進行地層注漿、凍結，或利用設備向地層內打入維護樁，進行地層預支護，之后進行掘進施工，防止井壁出現偏幫的問題，同時也可利用超前鉆機對地層進行超前探測，探明下方地質后采取相應措施，以保證施工安全、高效。