管线卷收式高放废物处置坑掘进系统的制作方法

本发明涉及坑道掘进施工设备技术领域，特别是涉及一种管线卷收式高放废物处置坑掘进系统。

背景技术：

高水平放射性废物(简称高放废物)具有放射性强、毒性大、半衰期长的特点，对其进行最终安全处置难度极大，面临一系列的科学、技术和工程挑战。能否最终安全处置高放废物是关系到核工业可持续发展和环境保护的战略性课题；目前，国际上普遍认为技术可行的最终处置高放废物的方式为深地质处置，即将高放废物埋置在500m～1000m深度范围内稳定的地质体中；这类需要进行深地质处置的对象包括：高放玻璃固化体、其他类型高放固体废物、α固体废物、重水堆乏燃料、高温气冷堆乏燃料和其他乏燃料；在无人区设置专门的处置库是较好的方案，并且将处置对象竖向处置优于水平处置。

处置库包括水平的通道和通道上竖直向下的处置坑，一种可能的处置坑尺寸为直径1.4m和深度10m，从处置库长期安全性和稳定性角度出发，处置坑要求成洞尺寸精度高、围岩开挖损伤小，而钻爆法由于成洞精度难于控制且对围岩损伤过大，难以满足处置坑开挖要求，因此，国际一般采用机械开挖法进行处置坑施工，目前，芬兰和瑞典开发了花岗岩处置坑开挖设备，但设备存在开挖效率低、出渣效果差等问题，总体上设备设计及应用不成熟，处置坑施工空间有限且围岩强度高，所以对设备的紧凑型设计、高效破岩、高效出渣、快速组装及移动等性能均提出了较高要求，目前还没有成型的破岩机械可以满足处置坑的开挖要求。

处置坑的开挖设备可借用隧道盾构机的开挖原理，但由于由水平开挖转为垂直开挖，除刀盘处有与普通隧道盾构机刀盘局部相似的方面，开挖设备的其余部分构造需求完全不同。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种目前没有的管线卷收式高放废物处置坑掘进系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管线卷收式高放废物处置坑掘进系统，具有移动和可定位于隧道内某位置并进行垂直向下掘进的主作业装置，还具有管线收放卷盘、电源、液压站和控制装置，油管和导线卷绕在管线收放卷盘上，油管和导线的外端连接到主作业装置的掘进头上并随掘进头一起升降，油管的内端经管路旋转接头依次连接至控制装置和液压站，导线的内端经电路旋转接头依次连接至控制装置和电源；

所述主作业装置上还具有管节和施加下压力以推动掘进头和推动逐个叠加的管节向下运动的下压装置，所述管节外壁设有容纳油管和导线的走线槽，所述掘进头具有将油管和导线自外壁引向内腔的斜向通道，叠加在掘进头上的管节的走线槽对应于所述斜向通道；

所述管线收放卷盘由驱动电机实现掘进头退出时卷收管线。

为了使管线收放有序，不产生堆叠缠绕，所述管线收放卷盘上设有若干个卷槽，每根油管和导线设置在管线收放卷盘上的一个卷槽中。

较好的手段是每个卷槽的槽宽仅略大于所存管线的直径，而由于管线相互存在不同的直径和同根管线卷收直径的变化，收卷不同直径的管线卷槽需要不同的转速和每个卷槽的转速也不恒定，所述管线收放卷盘上设有若干个独立旋转的卷槽，每根油管和导线设置在一个独立卷槽中，每个独立卷槽由一个恒张力电机驱动，所述恒张力电机为带变频器的力矩电机，力矩电机的力矩由各管线的能够承收的拉力而选择。

进一步的，所述每个独立旋转的卷槽的轴上设有卷槽放卷时使卷槽稳定转动的阻尼器，阻尼器可为夹持在轴上的摩擦块，摩擦块可始终夹持在轴上，也可以由驱动装置驱动仅在放卷时夹持在轴上，另一种方案是摩擦块接触在卷槽的槽壁上。

为了保护管线不受坑壁和其它物体的损伤，所述管节走线槽的槽口设有可拆式保护盖。

具体的，所述导线为电源线和/或信号控制线。

具体的，所述主作业装置上设有对油管和导线的导向轮以将管线从卷盘导向掘进头。

本发明的有益效果是：本发明所提供的管线卷收式高放废物处置坑掘进系统，方案主要针对的是掘进系统中动力和控制的部分，提供了一种狭小作业空间内垂直掘进时向移动的掘进头提供所需动力和控制的结构，和在这种结构下管节被下压和退出时的动力和控制用管线的收放结构，管线位于管节的外壁的走线槽中，管节可以方便的叠加和取出，通过管线卷盘和旋转接头实现了对掘进头掘进和退出情况下管线的放收。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明中的掘进头的结构图；

图4为本发明中的管节的结构图。

图中，1、主作业装置，2、管线收放卷盘，3、电源，4、液压站，5、掘进头，5-1、斜向通道，6、管节，6-1、走线槽，7、管节存放装置。

具体实施方式

下面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做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。

如附图1和2，一种管线卷收式高放废物处置坑掘进系统，具有移动和可定位于隧道内某位置并进行垂直向下掘进的主作业装置1，还具有管线收放卷盘2、电源3、液压站4和控制装置，油管和导线卷绕在管线收放卷盘2上，油管和导线的外端连接到主作业装置1的掘进头5上并随掘进头5一起升降，掘进头5的结构如附图3，一般情况下，掘进头5的刀盘是由液压马达驱动的，所以需要接入进油管和回油管，油管的内端经管路旋转接头依次连接至控制装置和液压站4，掘进头5上还会设置传感器等电器装置，所以还需接入电源线和/或控制线类的导线，导线的内端经电路旋转接头依次连接至控制装置和电源3；

主作业装置1上还具有管节6和施加下压力以推动掘进头5和推动逐个叠加的管节6向下运动的下压装置，下压装置可为推动掘进头5和管节6的下压油缸，当然下压装置在掘进头5退出上升时转换为起吊装置，管节6外壁设有容纳油管和导线的走线槽6-1，如附图4，掘进头5具有将油管和导线自外壁引向内腔的斜向通道5-1，叠加在掘进头5上的管节6的走线槽6-1对应于斜向通道5-1；

管线收放卷盘2由驱动电机和控制装置实现正反向旋转以实现掘进头5掘进时卷放管线和掘进头5退出时卷收管线；

附图1和2主要显示的是掘进系统中的动力、管线收放单元和管节存放装置7；

管线收放卷盘2上设有若干个卷槽，每根油管和导线设置在管线收放卷盘上的一个卷槽中，管线收放卷盘2上设有若干个独立旋转的卷槽，每根油管和导线设置在一个独立卷槽中，每个独立卷槽由一个恒张力电机驱动；

管节6走线槽6-1的槽口设有可拆式保护盖；

主作业装置1上设有对油管和导线的导向轮，导向轮在附图中没有显示，其对应于走线槽6-1的上方。

本发明的使用情况是这样的，对掘进头5的驱动和控制来源于主作业装置1之外的装置，这些装置由各种管线与掘进头5相连，开始掘进时，下压装置仅下压掘进头5，随着掘进头5的下移，控制装置使卷盘的驱动电机不工作、各阻尼器使各卷槽稳定放卷，叠加每个管节6后将管线埋进走线槽6-1并盖好保护盖，在掘进头5完成掘进需要退出时，其时，各叠加的管节6与掘进头5连成一体，退出时，下压装置转换成起吊装置吊起所有管节6和掘进头5，待最上方的管节6吊出掘进口，由掘进口的夹持装置夹住自上向下第二个管节6，拆下最上方管节6和该管节走线槽6-1的保护盖使管线脱离该管节6，管线收放卷盘6动作，同时转移该管节6，起吊装置再对第二个管节进行起吊，重复前述动作取出各个管节6，并将掘进头5吊离所掘进坑道，从而完成该坑道的作业。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。