一种竖井连续掘进提升系统及其提升方法与流程

本发明涉及输送机械的技术领域，特别是指一种竖井连续掘进提升系统及其提升方法。

背景技术：

近年来，国际矿山开采已由浅地层露天矿向深井发展，开采深度增加，同时有效作业区缩小、矿石区开采工程急剧降深、工作平台变窄、矿岩运距增加，井下箕斗提升高度与提升量逐渐无法满足其发展的需求，主井提升能力已成为整个井下运输能力的瓶颈。同时随着我国水利行业不断发展，建设项目不断增多，隧道或隧洞施工工程越来越多，解决了主井垂直提升能力，掘进与物料转运高效连续化协同作业，实现连续掘进已成为一个新的课题。

带式输送机运输是目前散装物料运输最有效的运输手段，而波状挡边带式输送机由于结构简单、节省占地、工程费用少等特点更适合于大倾角垂直提升。目前带式垂直提升系统采用机头驱动固定和机尾张紧方式，整体在垂直高度方向固定，垂直提升机构随着掘进下挖，提升输送设备机尾上料端与挖掘口处高度差会不断增大，物料送至垂直提升系统上料处需要另外增设物料提升运输设备，增加了投资及运营成本，掘进与提升运输不能形成连续化作业，影响掘进进度。随着掘进深度增加，垂直提升机构的挡边输送带需多次接长，接头多，安全系数降低，同时增加了停机时间，影响经济效益。

技术实现要素：

本发明提出一种竖井连续掘进提升系统及其提升方法，解决了现有技术中带式输送机的掘进与提升运输不能形成连续化作用而影响掘进进度的问题以及随着掘进深度的增加挡边输送带需要多次接长而导致其接头多、安全系数低和停机时间长影响经济效益的问题。

本发明的一种竖井连续掘进提升系统，其技术方案是这样实现的：包括垂直提升装置，所述垂直提升装置上设有挡边输送带，所述垂直提升装置包括机尾平台上料段、竖直提升段和水平卸料段，所述机尾平台上料段位于竖井的底部，所述水平卸料段位于地面上，所述竖直提升段位于竖井和地面之间，所述机尾平台上料段与所述竖直提升段的连接处设有用于张紧的压带轮和用于改向的第一改向滚筒，所述竖直提升段与所述水平卸料段的连接处设有用于改向的改向辊组和第二改向滚筒，所述机尾平台上料段和所述水平卸料段的端部分别设有尾部改向滚筒和头部传动滚筒；所述水平卸料段的内部设有能够调节位于所述垂直提升装置上的挡边输送带进入竖井长度的张紧调节装置，所述头部传动滚筒在所述张紧调节装置的作用下可沿所述挡边输送带伸缩的方向进行往复直线运动，所述机尾平台上料段的底部设有用于调整其安装高度的升降调节装置。

本发明的垂直提升装置上的挡边输送带在头部传动滚筒和尾部改向滚筒的配合作用下，实现了循环运动；在压带轮和第一改向滚筒的作用下，由水平方向上的机尾平台上料段过渡为竖直方向上的竖直提升段，然后在改向辊组和第二改向滚筒的作用下，再由竖直方向上的竖直提升段过渡为水平方向上的水平卸料段，从而完成矿山开采物料的上料、运输和卸料工作；本发明通过张紧调节装置调整头部传动滚筒到竖直提升段的水平距离，并通过升降调节装置调整机尾平台上料段的安装高度，使挡边输送带在张紧调节装置、头部传动滚筒和升降调节装置的配合作用下，实现了垂直提升装置的机尾平台上料段跟随矿洞深度增加逐级下降，实现了连续装载运输，提高了竖井挖掘工作效率，减少了垂直提升挡边输送带接头次数，提高了物料提升系统的安全系数，实现了挡边输送带提升系统与井下掘进系统的同步联动。

作为一种优选的实施方案，所述张紧调节装置包括液压推进机构和长度调节机构，所述长度调节机构包括若干个调节单元和用于固定安装所述调节单元的安装座，所述调节单元与所述安装座为可拆卸式连接，所述液压推进机构的一端固定于所述头部传动滚筒的一侧，其另一端与所述长度调节机构连接。本发明的垂直提升装置上的挡边输送带在张紧调节装置的作用下，首先通过液压推进机构对头部传动滚筒到竖直提升段的水平距离进行调整，从而对挡边输送带在竖井中的长度进行调整；然后在长度调节机构的作用下通过增加或减少调节单元的个数对头部传动滚筒到竖直提升段的水平距离进行进一步的调整，从而对挡边输送带在竖井中的长度进行进一步的调整，使竖井垂直提升装置的机尾平台上料段跟随矿洞竖井的深度增加逐级下降，实现了挡边输送带的提升系统与井下掘进系统同步联动。安装座位于头部传动滚筒的底部，安装座的设置不妨碍头部传动滚筒的往复直线运动；液压推进机构作为一个整体不仅随着头部传动滚筒一起进行往复直线运动，而且液压推进机构还可以对头部传动滚筒的往复直线运动进行调整。

作为一种优选的实施方案，所述安装座上设有第一导轨和第二导轨，所述调节单元的底部分别设有与所述第一导轨相适配的第一滑槽和与所述第二导轨相适配的第二滑槽，所述第一导轨和所述第一滑槽的设置方向与所述长度调节机构的长度调节方向垂直，所述第二导轨和所述第二滑槽的设置方向与所述长度调节机构的长度调节方向相同。在第一导轨和第一滑槽以及第二导轨和第二滑槽的配合作用下，顺利地实现了调节单元与安装座的可拆卸式连接，使调节单元的增减方便；调节单元沿着第一导轨从垂直于挡边输送带的方向滑入第二导轨，使其就位，然后沿着第二导轨在与挡板输送带相同的方向上进行位置调整，从而增减调节单元的个数，进而调整挡边输送带在竖井中的长度。

作为一种优选的实施方案，所述第一导轨在远离所述头部传动滚筒的一侧与所述第二导轨连接，所述第二导轨在远离所述头部传动滚筒的一端设有定位块。第一导轨在远离头部传动滚筒的一侧，使调节单元沿着远离头部传动滚筒的方向滑入第二导轨，并沿着第二导轨向着头部传动滚筒的方向移动，从而逐个增加调节单元，同时沿着相反的方向可以减少调节单元；定位块的设置使调节单元位置固定，防止其脱离第二导轨，使用方便。

作为一种优选的实施方案，所述液压推进机构为液压气缸，所述液压气缸包括缸筒和活塞杆，所述活塞杆通过推板与所述调节单元连接，所述缸筒通过基板安装于所述头部传动滚筒上。液压气缸通过基板安装在头部传动滚筒上，头部传动滚筒对液压气缸起支撑作用，在液压气缸的作用下，活塞杆伸出或缩进，活塞杆通过推板支撑在调节单元上，在机尾平台上料段底部的升降调节装置的配合作用下，充分保证了挡边输送带的张紧力。

作为一种优选的实施方案，所述水平卸料段的长度为5-300m，所述长度调节机构的长度为0.5-20m，所述调节单元的个数至少为20个。长度调节机构的长度小于整个水平卸料段的长度，长度调节机构由多数个调节单元组成，在多数个调节单元的作用下，增加或减少了水平卸料段的长度，进一步调整了挡边输送带在竖井中的长度，从而完成了连续掘进。

作为一种优选的实施方案，所述水平卸料段的下方还设有与所述垂直提升装置相配合以接收转运物料的转运输送机构。转运输送机构位于水平卸料段的下方，用于接收水平卸料段卸下的物料，从而完成物料的进一步输送。

作为一种优选的实施方案，所述水平卸料段与地面呈0-20度的夹角。水平卸料段呈现向着地面的方向倾斜设置，有利于物料的卸料，使垂直提升装置上的物料顺利地完成卸料；这种倾斜角度的水平卸料段即完成了物料的水平运输，又保证了物料的顺利卸料，使用方便。

作为一种优选的实施方案，所述水平卸料段的端部还设有用于安装所述头部传动滚筒的头部机架，所述头部机架上在所述头部传动滚筒和所述挡边输送带的外侧还设有头部防护罩；所述机尾平台上料段在所述挡边输送带的上方还设有辅助投放物料的导料槽，所述挡边输送带上在所述导料槽相对的另一侧设有用以支撑所述挡边输送带的托辊；所述机尾平台上料段的端部还设有用于安装所述尾部改向滚筒的机尾架，所述压带轮和所述改向辊组还分别设有起支撑作用的凹弧段机架和凸弧段机架。在头部机架和头部防护罩的作用下，充分保证了水平卸料段上物料的安全卸料，避免了物料溢出，同时也保护了周围的操作人员，提高了工作现场的安全性；在导料槽和托辊的作用下，保证了物料顺利沿着导料槽进入挡边输送带上，完成了物料的上料，同时不会对挡板输送带造成过度冲击，保证了挡板输送带的平稳性；机尾架的设置方便了尾部改向滚筒的安装，使其结构简单，使用方便；凹弧段支架的设置方便了压带轮的安装，在第一改向滚筒的配合作用下，使挡边输送带完成了由水平设置到竖直设置的完美改向；同时凸弧段机架的设置方便了改向辊组的安装，在第二改向滚筒的配合作用下，使挡边输送带又完成了由竖直设置到水平设置的完美改向。

本发明的一种竖井连续掘进提升方法，其技术方案是这样实现的：在上面任意一项所述的竖井连续掘进提升系统上进行，包括以下步骤：1)启动头部传动滚筒和尾部改向滚筒，使垂直提升装置上的挡边输送带进行顺时针旋转运动，进行物料的输送，并通过水平卸料段卸下物料；2)随着竖井掘进的进行，停止驱动头部传动滚筒和尾部改向滚筒，使挡边输送带停止运行，通过张紧调节装置调整挡边输送带进入竖井的长度，头部传动滚筒向左移动，此时挡边输送带向下发生滑移，失去张紧力，同时调整升降调节装置，使机尾平台上料段下移，直至再次张紧挡边输送带；3)再次启动头部传动滚筒和尾部改向滚筒，带动向竖井底部进一步延伸的挡边输送带运行，再次进行物料的输送，并通过水平卸料段卸下物料；4)重复步骤2)和步骤3)，直至竖井掘进工作完成。

本发明通过张紧调节装置调整头部传动滚筒到竖直提升段的水平距离，并通过升降调节装置调整机尾平台上料段的安装高度，使挡边输送带在张紧调节装置、头部传动滚筒和升降调节装置的配合作用下，实现了垂直提升装置的机尾平台上料段跟随矿洞深度增加逐级下降，实现了连续装载运输，提高了竖井挖掘工作效率，减少了垂直提升挡边输送带接头次数，提高了物料提升系统的安全系数，实现了挡边输送带提升系统与井下掘进系统的同步联动；具体地说，当液压推进机构的调整限度足够时，本发明首先通过液压推进机构对头部传动滚筒到竖直提升段的水平距离进行调整，从而对挡边输送带在竖井中的长度进行调整；当竖井的深度大于挡边输送带的有效长度时，本发明接着在长度调节机构的作用下通过增加或减少调节单元的个数对头部传动滚筒到竖直提升段的水平距离进行进一步的调整，从而对挡边输送带在竖井中的长度进行进一步的调整，直至竖井掘进工作完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可实现连续装载运输，提高了竖井挖掘工作效率，减少了垂直提升挡边输送带接头次数，提高了物料提升系统安全系数，解决了竖井垂直提升装置机尾平台上料段不能跟随矿洞深度增加逐级下降的问题，实现了挡边输送带提升系统与井下掘进系统的同步联动；竖井掘进上料方便，简化了竖井物料运输系统；井下作业面积小，设备噪音低，作业施工噪音污染轻，对施工现场环境污染小，可应用于矿山、穿山隧道以及市政隧道建设。

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他的附图。

图1为本发明一个实施例的平面结构示意图；

图2为图1中长度调节机构的平面结构示意图；

图3为图2中安装座的平面结构示意图；

图4为图2中调节单元的平面结构示意图；

图5为图1中液压推进机构的连接结构示意图；

图6为图1中垂直提升装置下沉状态时的平面结构示意图；

图中：1-升降调节装置；2-尾部改向滚筒；3-机尾平台上料段；4-压带轮；5-第一改向滚筒；6-竖直提升段；7-改向辊组；8-第二改向滚筒；9-长度调节机构；10-水平卸料段；11-液压推进机构；12-转运输送机构；13-调节单元；14-第一导轨；15-第二导轨；16-第一滑槽；17-头部传动滚筒；18-推板；19-基板；20-第二滑槽；21-定位块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅附图1、附图2、附图3、附图4、附图5和附图6，本发明的一种竖井连续掘进提升系统，包括垂直提升装置，垂直提升装置上设有挡边输送带，垂直提升装置包括机尾平台上料段3、竖直提升段6和水平卸料段10，机尾平台上料段3位于竖井的底部，机尾平台上料段3用于承担物料装载和上料任务，水平卸料段10位于地面上，水平卸料段10用于承担物料卸载任务，竖直提升段6位于竖井和地面之间，竖直提升段6用于承担矿物立式提升任务，机尾平台上料段3与竖直提升段6的连接处设有用于张紧的压带轮4和用于改向的第一改向滚筒5，竖直提升段6与水平卸料段10的连接处设有用于改向的改向辊组7和第二改向滚筒8，机尾平台上料段3和水平卸料段10的端部分别设有尾部改向滚筒2和头部传动滚筒17；水平卸料段10的内部设有能够调节位于垂直提升装置上的挡边输送带进入竖井长度的张紧调节装置，头部传动滚筒17在张紧调节装置的作用下可沿挡边输送带伸缩的方向进行往复直线运动，机尾平台上料段3的底部设有用于调整其安装高度的升降调节装置1。本发明的垂直提升装置上的挡边输送带在头部传动滚筒17和尾部改向滚筒2的配合作用下，实现了循环运动；在压带轮4和第一改向滚筒5的作用下，由水平方向上的机尾平台上料段3过渡为竖直方向上的竖直提升段6，然后在改向辊组7和第二改向滚筒8的作用下，再由竖直方向上的竖直提升段6过渡为水平方向上的水平卸料段10，从而完成矿山开采物料的上料、运输和卸料工作；本发明通过张紧调节装置调整头部传动滚筒17到竖直提升段6的水平距离，并通过升降调节装置1调整机尾平台上料段3的安装高度，使挡边输送带在张紧调节装置、头部传动滚筒17和升降调节装置1的配合作用下，实现了垂直提升装置的机尾平台上料段3跟随矿洞深度增加逐级下降，实现了连续装载运输，提高了竖井挖掘工作效率，减少了垂直提升挡边输送带接头次数，提高了物料提升系统的安全系数，实现了挡边输送带提升系统与井下掘进系统的同步联动。

参阅附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，本发明中，张紧调节装置包括液压推进机构11和长度调节机构9，长度调节机构9包括若干个调节单元13和用于固定安装调节单元13的安装座，调节单元13与安装座为可拆卸式连接，液压推进机构11的一端固定于头部传动滚筒17的一侧，其另一端与长度调节机构9连接。本发明的垂直提升装置上的挡边输送带在张紧调节装置的作用下，首先通过液压推进机构11对头部传动滚筒17到竖直提升段6的水平距离进行调整，从而对挡边输送带在竖井中的长度进行调整；然后在长度调节机构9的作用下通过增加或减少调节单元13的个数对头部传动滚筒17到竖直提升段6的水平距离进行进一步的调整，从而对挡边输送带在竖井中的长度进行进一步的调整，使竖井垂直提升装置的机尾平台上料段3跟随矿洞竖井的深度增加逐级下降，实现了挡边输送带的提升系统与井下掘进系统同步联动。另外，安装座上设有第一导轨14和第二导轨15，调节单元13的底部分别设有与第一导轨14相适配的第一滑槽16和与第二导轨15相适配的第二滑槽20，第一导轨14和第一滑槽16的设置方向与长度调节机构9的长度调节方向垂直，第二导轨15和第二滑槽20的设置方向与长度调节机构9的长度调节方向相同。在第一导轨14和第一滑槽16以及第二导轨15和第二滑槽20的配合作用下，顺利地实现了调节单元13与安装座14的可拆卸式连接，使调节单元13的增减方便；调节单元13沿着第一导轨14从垂直于挡边输送带的方向滑入第二导轨15，使其就位，然后沿着第二导轨15在与挡板输送带相同的方向上进行位置调整，从而增减调节单元13的个数，进而调整挡边输送带在竖井中的长度。本实施例中，液压推进机构11为液压气缸，液压气缸包括缸筒和活塞杆，活塞杆通过推板18与调节单元13连接，缸筒通过基板19固定于头部传动滚筒17的一侧。液压气缸通过基板19安装在头部传动滚筒17的一侧，在液压气缸的作用下，活塞杆伸出或缩进，活塞杆通过推板18支撑在调节单元13上，推板18通常固定在安装座14上，在机尾平台上料段3底部的升降调节装置1的配合作用下，充分保证了挡边输送带的张紧力。通常情况下，水平卸料段10的长度为5-300m，长度调节机构9的长度为0.5-20m，调节单元13的个数至少为20个。长度调节机构9的长度小于整个水平卸料段10的长度，长度调节机构9由多数个调节单元13组成，在多数个调节单元13的作用下，增加或减少了水平卸料段10的长度，进一步调整了挡边输送带在竖井中的长度，从而完成了连续掘进。

参阅附图2、附图3、附图4和附图5，本实施例中，第一导轨14在远离头部传动滚筒17的一侧与第二导轨15连接，第二导轨15在远离头部传动滚筒17的一端设有定位块21。第一导轨14在远离头部传动滚筒17的一侧，使调节单元13沿着远离头部传动滚筒17的方向滑入第二导轨15，并沿着第二导轨15向着头部传动滚筒17的方向移动，从而逐个增加调节单元13，同时沿着相反的方向可以减少调节单元13；定位块21的设置使调节单元13位置固定，防止其脱离第二导轨15，使用方便。参阅附图1和附图6，本发明中，水平卸料段10的下方还设有与垂直提升装置相配合以接收转运物料的转运输送机构12。转运输送机构12位于水平卸料段10的下方，用于接收水平卸料段10卸下的物料，从而完成物料的进一步输送。通常情况下，转运输送机构12包括位于两端的固定支架、设置在支架上的滚筒以及套接在两个滚筒上的输送带。本实施例中，水平卸料段10与地面呈0-20度的夹角。水平卸料段10呈现向着地面的方向倾斜设置，有利于物料的卸料，使垂直提升装置上的物料顺利地完成卸料；这种倾斜角度的水平卸料段10即完成了物料的水平运输，又保证了物料的顺利卸料，使用方便。本发明中，水平卸料段10的端部还设有用于安装头部传动滚筒17的头部机架，头部机架上在头部传动滚筒17和挡边输送带的外侧还设有头部防护罩；机尾平台上料段3在挡边输送带的上方还设有辅助投放物料的导料槽，挡边输送带上在导料槽相对的另一侧设有用以支撑挡边输送带的托辊；机尾平台上料段3的端部还设有用于安装尾部改向滚筒2的机尾架，压带轮4和改向辊组7还分别设有起支撑作用的凹弧段机架和凸弧段机架。在头部机架和头部防护罩的作用下，充分保证了水平卸料段10上物料的安全卸料，避免了物料溢出，同时也保护了周围的操作人员，提高了工作现场的安全性；在导料槽和托辊的作用下，保证了物料顺利沿着导料槽进入挡边输送带上，完成了物料的上料，同时不会对挡板输送带造成过度冲击，保证了挡板输送带的平稳性；机尾架的设置方便了尾部改向滚筒2的安装，使其结构简单，使用方便；凹弧段支架的设置方便了压带轮4的安装，在第一改向滚筒5的配合作用下，使挡边输送带完成了由水平设置到竖直设置的完美改向；同时凸弧段机架的设置方便了改向辊组7的安装，在第二改向滚筒8的配合作用下，使挡边输送带又完成了由竖直设置到水平设置的完美改向。

本发明的一种竖井连续掘进提升方法，在上面所述的竖井连续掘进提升系统上进行，包括以下步骤：1)启动头部传动滚筒17和尾部改向滚筒2，使垂直提升装置上的挡边输送带进行顺时针旋转运动，进行物料的输送，并通过水平卸料段10卸下物料；2)随着竖井掘进的进行，停止驱动头部传动滚筒17和尾部改向滚筒2，使挡边输送带停止运行，通过张紧调节装置调整挡边输送带进入竖井的长度，头部传动滚筒17向左移动，此时挡边输送带向下发生滑移，失去张紧力，同时调整升降调节装置1，使机尾平台上料段3下移，直至再次张紧挡边输送带；3)再次启动头部传动滚筒17和尾部改向滚筒2，带动向竖井底部进一步延伸的挡边输送带运行，再次进行物料的输送，并通过水平卸料段10卸下物料；4)重复步骤2)和步骤3)，直至竖井掘进工作完成。

本发明通过张紧调节装置调整头部传动滚筒17到竖直提升段6的水平距离，并通过升降调节装置1调整机尾平台上料段3的安装高度，使挡边输送带在张紧调节装置、头部传动滚筒17和升降调节装置1的配合作用下，实现了垂直提升装置的机尾平台上料段3跟随矿洞深度增加逐级下降，实现了连续装载运输，提高了竖井挖掘工作效率，减少了垂直提升挡边输送带接头次数，提高了物料提升系统的安全系数，实现了挡边输送带提升系统与井下掘进系统的同步联动；具体地说，当液压推进机构11的调整限度足够时，本发明首先通过液压推进机构11对头部传动滚筒17到竖直提升段6的水平距离进行调整，从而对挡边输送带在竖井中的长度进行调整；当竖井的深度大于挡边输送带的有效长度时，本发明接着在长度调节机构9的作用下通过增加或减少调节单元13的个数对头部传动滚筒17到竖直提升段6的水平距离进行进一步的调整，从而对挡边输送带在竖井中的长度进行进一步的调整，直至竖井掘进工作完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可实现连续装载运输，提高了竖井挖掘工作效率，减少了垂直提升挡边输送带接头次数，提高了物料提升系统安全系数，解决了竖井垂直提升装置机尾平台上料段3不能跟随矿洞深度增加逐级下降的问题，实现了挡边输送带提升系统与井下掘进系统的同步联动；竖井掘进上料方便，简化了竖井物料运输系统；井下作业面积小，设备噪音低，作业施工噪音污染轻，对施工现场环境污染小，可应用于矿山、穿山隧道以及市政隧道建设。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。