一种竖井掘进机用平台系统的制作方法

本发明涉及竖井掘进机相关系统，尤其是一种竖井掘进机用平台系统。

背景技术：

在掘进设备领域，垂直向下开挖的设备称为竖井掘进机，竖井掘进机在所有的隧道、山体等施工设备中是设计难度最高的，是一套极为复杂的系统，涉及到机械、电气、液压、通风、冷却、除尘、泥水分离、精确导向、人员与设备安全等众多领域，技术含量高，工作流程复杂。

竖井掘进机在开挖过程中需要对地层进行钻探、勘察；对开挖成型的井壁进行管片衬砌；由于是竖井，一个管片重量在2吨以上，需要对拼装完的管片进行锚固处理。

传统的水平隧道掘进机，其管片拼装机、超前钻、锚杆钻都是分开安装的，这三个部分都要单独的提供空间进行布置，竖井掘进机由于其特殊性，需要重量越小越好，空间集成度越高越好，如果要将这3个部件集成在一起，难度很大，而且需要考虑很多因素：功能要完整，相互之间不发生干涉，还要考虑检修空间、控制方式、装配顺序。

为满足设备维护要求，需要在平台上开设物资运送通道(罐道)，为保证人员与设备安全，通道平时要被井盖系统关闭，只有在需要使用时才打开，由于平台上多了2个通道，放置竖井管片拼装机、超前钻、锚杆钻时需要让开通道位置，造成设计更加复杂困难。

鉴于上述原因，现有的掘进机的结构需要重新设计。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种竖井掘进机用平台系统，将众多设备集成在一起，节省了大量宝贵的空间；多个设备共用一套回转机构、升降机构，减轻了重量，节约了大量成本；可实现井壁的扩展，提高了通用性，可为企业节约成本，有一定的经济效益；采用遥控器操作，提高了工人的安全性；各个设备采用模块化装配在一起，便于维护。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种竖井掘进机用平台系统，是由：管片、管片限位扶正工具、第一井盖、竖井管片拼装机系统、平台、立柱、升降机构、导轨、应急管片停放系统、回转机构、第二井盖、竖井锚杆钻系统、第一竖井超前钻系统、第二竖井超前钻系统构成；平台为圆形，平台中心设置圆柱体立柱，立柱两侧的平台上对称设置罐道孔，所述对称的罐道孔上方对应设置第一井盖和第二井盖，第一井盖上的一侧设置管片限位扶正工具，立柱上方外周设置回转机构，回转机构与平台之间均匀分布至少四个升降机构，竖井管片拼装机系统采用U形结构，竖井管片拼装机系统设置在回转机构上，竖井管片拼装机系统的U形口内所对应的回转机构上设置竖井锚杆钻系统，竖井管片拼装机系统的上方两侧分别设置第一竖井超前钻系统和第二竖井超前钻系统，竖井管片拼装机系统的中部一侧设置管片，所述管片的初始位置位于第一井盖的上方，立柱一侧的平台上设置一对导轨，所述一对导轨上设置应急管片停放系统，所述一对导轨垂直于第一井盖和第二井盖的中心连线。

管片从地面运至平台系统后，第一井盖上方一侧的管片限位扶正工具逐渐与管片接触，管片限位扶正工具对管片的位置进行限制，使管片垂直于第一井盖的中心正上方，将管片安装在U形竖井管片拼装机系统的中部一侧，然后管片限位扶正工具恢复原位，竖井管片拼装机系统通过调节升降机构的高度以控制管片的高度，通过在回转机构上方旋转以控制管片的工作位置，竖井管片拼装机系统将管片安装至所需要的部位后，竖井管片拼装机系统恢复原位，按以上步骤循环往复，将管片按设计的程序安装在井壁上；

当发生停电时，通过平台一侧配备的备用电源使竖井管片拼装机系统携带管片在回转机构上旋转，应急管片停放系统沿导轨滑行至所需位置，待竖井管片拼装机系统携带管片移动至应急管片停放系统处停止旋转，竖井管片拼装机系统将管片放置在应急管片停放系统上；应急管片停放系统通常位于平台内侧，紧靠立柱，能够避免与其他设备放生干涉；

管片拼装完成后，竖井锚杆钻系统通过回转机构、升降机构对管片上预留的锚固孔进行定位、钻进、锚固工作，起到加固管片的作用；

在竖井掘进机向下开挖之前，第一竖井超前钻系统和第二竖井超前钻系统通过升降机构调节高度，通过回转机构调节圆周位置，位置确定后，第一竖井超前钻系统和第二竖井超前钻系统进行地质的勘测，探测地下水，为注浆设备提供注浆孔，稳固底层。

本发明的有益效果是：本发明不同于以往的挖掘机开挖小型竖井，本发明使用TBM竖直向下开挖竖井，能适应于一定范围的井壁直径，掘进中同时对井壁衬砌管片，开挖竖井一次成型，该平台系统为所述竖井掘进机的核心部件之一，集成了竖井掘进所需的竖井管片拼装机系统、管片限位扶正工具、应急管片停放系统、竖井超前钻系统、竖井锚杆钻系统。要求具备很高的定位精度，是一套复杂的机、电、液一体化系统。

本发明结构紧凑、能满足井壁直径可扩展要求，集钻探、锚固、管片拼装于一体。由于该平台系统放置的设备多，空间有限，要求设计尽量压缩空间。该平台系统满足了管片拼装、锚固、超前钻探的要求，定位精度高；可实现井壁扩展的要求，且具备很高的强度和刚度。

本发明将众多设备集成在一起，节省了大量宝贵的空间；多个设备共用一套回转机构、升降机构，减轻了重量，节约了大量成本；采用伸缩臂机构，实现了该竖井钻机的扩展性要求，提高了通用性，可为企业节约成本，有一定的经济效益；采用遥控器操作，提高了工人的安全性；各个设备采用模块化装配在一起，便于维护，本发明减小了空间体积，同时也极大的减少了成本。

为实现大扭矩驱动，采用液压系统动力；为实现可扩展要求，为竖井管片拼装机、竖井锚杆钻系统、第一竖井超前钻系统、第二竖井超前钻系统配置伸缩臂机构，伸缩臂采用液压缸精确控制，通过位移传感器精确监测位置；为了节省空间和成本，竖井管片拼装机系统、竖井锚杆钻系统、第一竖井超前钻系统、第二竖井超前钻系统共用一套回转机构和升降机构；为保证定位要求与工作效率，所有液压缸配置平衡阀、比例阀。为了保证人员安全，采用遥控器控制该平台上的设备，并备用一套直控操作台系统，在遥控器失灵情况下使用。为了保证人员与设备安全，配置罐道井盖，罐道只有在需要向下运送物资、检修时才打开，平时都是被井盖封着的。为防止停电，设置应急管片停放系统。

管片限位扶正工具：由于竖井的特殊性，管片运输由竖井顶部向下运输，当管片到达平台的指定位置后，管片限位扶正工具开始工作，对管片进行位置的限制，便于竖井管片拼装机系统进行工作。管片限位扶正工具安装在罐道井盖上。

竖井管片拼装机系统：竖井管片拼装机系统的作用是快速、安全、高效进行管片的拼装。可实现井壁扩展要求，所有液压元件配置位移传感器、平衡阀、比例阀。

应急管片停放系统：当遇到突然断电时，使用备用电源，将管片放置在应急管片停放系统上。应急管片停放系统可以在导轨上移动，平时放在多功能平台内侧，紧靠立柱，这样可以避免与其他设备放生干涉。

竖井锚杆钻系统：竖井锚杆钻系统的作用是对已经拼装好的管片进行锚固，加固管片的砌衬。管片上预留有锚固孔，竖井锚杆钻系统的锚杆钻机通过锚固孔实现定位，进行钻进工作。

竖井超前钻系统：竖井超前钻系统的作用是对地质进行勘察，探测地下水，为注浆设备提供注浆孔，稳固地层。为提高工作效率，该平台系统配置2套超前钻机。其中一套超前钻固定在竖井管片拼装机上，另一套超前钻机可以摆动一定的角度，这样便于进行超前孔位置的定位。

该平台将众多设备集成在一起，节省了大量宝贵的空间；多个设备共用一套回转机构、升降机构，减轻了重量，节约了大量成本；可实现井壁的扩展，提高了通用性，可为企业节约成本，有一定的经济效益；采用遥控器操作，提高了工人的安全性；各个设备采用模块化装配在一起，便于维护。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是平台总装立体结构示意图；

图2是平台俯视结构示意图；

图1、2中：管片1、管片限位扶正工具2、第一井盖3、竖井管片拼装机系统4、平台5、立柱6、升降机构7、导轨8、应急管片停放系统9、回转机构10、第二井盖11、竖井锚杆钻系统12、第一竖井超前钻系统13、第二竖井超前钻系统14。

具体实施方式

下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

实施例1

平台5为圆形，平台5中心设置圆柱体立柱6，立柱6两侧的平台5上对称设置罐道孔，所述对称的罐道孔上方对应设置第一井盖3和第二井盖11，第一井盖3上的一侧设置管片限位扶正工具2，立柱6上方外周设置回转机构10，回转机构10与平台5之间均匀分布至少四个升降机构7，竖井管片拼装机系统4采用U形结构，竖井管片拼装机系统4设置在回转机构10上，竖井管片拼装机系统4的U形口内所对应的回转机构10上设置竖井锚杆钻系统12，竖井管片拼装机系统4的上方两侧分别设置第一竖井超前钻系统13和第二竖井超前钻系统14，竖井管片拼装机系统4的中部一侧设置管片1，所述管片1的初始位置位于第一井盖3的上方，立柱6一侧的平台5上设置一对导轨8，所述一对导轨8上设置应急管片停放系统9，所述一对导轨8垂直于第一井盖3和第二井盖11的中心连线。

实施例2

管片1从地面运至平台系统后，第一井盖3上方一侧的管片限位扶正工具2逐渐与管片1接触，管片限位扶正工具2对管片1的位置进行限制，使管片1垂直于第一井盖3的中心正上方，将管片1安装在U形竖井管片拼装机系统4的中部一侧，然后管片限位扶正工具2恢复原位，竖井管片拼装机系统4通过调节升降机构7的高度以控制管片1的高度，通过在回转机构10上方旋转以控制管片1的工作位置，竖井管片拼装机系统4将管片1安装至所需要的部位后，竖井管片拼装机系统4恢复原位，按以上步骤循环往复，将管片1按设计的程序安装在井壁上；

当发生停电时，通过平台5一侧配备的备用电源使竖井管片拼装机系统4携带管片1在回转机构10上旋转，应急管片停放系统9沿导轨8滑行至所需位置，待竖井管片拼装机系统4携带管片1移动至应急管片停放系统9处停止旋转，竖井管片拼装机系统4将管片1放置在应急管片停放系统9上；应急管片停放系统9通常位于平台5内侧，紧靠立柱6，能够避免与其他设备发生干涉；

管片1拼装完成后，竖井锚杆钻系统12通过回转机构10、升降机构7对管片1上预留的锚固孔进行定位、钻进、锚固工作，起到加固管片1的作用；

在竖井掘进机向下开挖之前，第一竖井超前钻系统13和第二竖井超前钻系统14通过升降机构7调节高度，通过回转机构10调节圆周位置，位置确定后，第一竖井超前钻系统13和第二竖井超前钻系统14进行地质的勘测，探测地下水，为注浆设备提供注浆孔，稳固地层。