下排渣式竖井掘进机及竖井施工方法与流程

本发明涉及竖井施工，尤其涉及一种下排渣式竖井掘进机及竖井施工方法。

背景技术：

1、竖井施工是指开采地下矿床时进行的竖直井筒的掘进、砌壁(永久支护)和设备安装等作业的总称。

2、相关技术中，针对下部有已成形导井、可向下排渣的工程，采用反井钻机完成小直径的竖井开挖。反井钻机的掘进工作完成后利用爆破的方式进行扩井，扩井完成后人工对井壁进行支护。

3、然而，这种施工效率较低。

技术实现思路

1、本发明提供一种下排渣式竖井掘进机及竖井施工方法，施工效率较高。

2、第一方面，本发明提供一种下排渣式竖井掘进机，包括刀盘系统、主驱动系统、盾体系统、支护系统和提升系统；

3、刀盘系统与主驱动系统连接，主驱动系统被配置为驱动刀盘系统运动；

4、提升系统与地面连接，且提升系统与盾体系统连接，提升系统被配置为带动盾体系统沿竖直方向移动；

5、支护系统包括支护平台、锚杆支护装置和喷混支护装置，支护平台与盾体系统连接，且位于盾体系统背离刀盘系统的一侧，锚杆支护装置和喷混支护装置沿竖直方向间隔设置，且均与支护平台可移动连接，锚杆支护装置沿支护平台的周向移动，以在井壁上设置锚杆孔，喷混支护装置沿支护平台的周向移动，以将混凝土设置在井壁上。

6、盾体系统位于主驱动系统的周侧，主驱动系统与盾体系统可移动连接，盾体系统被配置为与井壁抵接；

7、在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，支护系统还包括第一旋转组件和第二旋转组件；

8、第一旋转组件包括第一驱动件、第一传动件和第一环形轨道，第一驱动件的驱动轴与第一传动件连接，第一传动件与第一环形轨道连接，第一环形轨道与支护平台转动连接，锚杆支护装置与第一环形轨道连接，第一环形轨道的轴线与支护平台的轴线共线；

9、第二旋转组件包括第二驱动件、第二传动件和第二环形轨道，第二驱动件的驱动轴与第二传动件连接，第二传动件与第二环形轨道连接，第二环形轨道与支护平台转动连接，喷混支护装置与第二环形轨道连接，第二环形轨道的轴线与支护平台的轴线共线。

10、在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，锚杆支护装置包括连接件、凿岩机和推进器，连接件与第二环形轨道连接，推进器与连接件连接，凿岩机位于推进器靠近第一环形轨道的轴线的一侧，凿岩机与连接件滑动连接；

11、和/或，喷混支护装置包括混凝土喷射泵和与混凝土喷射泵连通的喷射臂，混凝土喷射泵与第二环形轨道固接，喷射臂与第二环形轨道铰接。

12、在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，支护系统还包括多个防倾斜组件，多个防倾斜组件沿支护平台的周侧间隔设置；

13、防倾斜组件包括导向座、第三驱动件和滚轮，导向座与支护平台连接，第三驱动件的一端与导向座连接，另一端与滚轮连接，滚轮用于与井壁抵接。

14、在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，刀盘系统包括中心块和多个滚刀组件，中心块与主驱动系统连接，多个滚刀组件沿中心块的周向间隔设置，滚刀组件与中心块可拆卸连接。

15、在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，盾体系统包括支撑架和多个撑靴组件，多个撑靴组件沿支撑架的周侧间隔设置，撑靴组件用于与井壁抵接，撑靴组件与支撑架可拆卸连接。

16、在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，盾体系统还包括多个翻转平台组件，多个翻转平台组件沿支撑架的周侧间隔设置，且翻转平台组件靠近井壁；

17、翻转平台组件包括延伸板，延伸板与支撑架铰接。

18、在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，主驱动系统包括主驱动组件和多个第四驱动件，主驱动组件与刀盘系统连接，主驱动组件被配置驱动刀盘系统绕自身轴线转动；

19、主驱动组件与支撑架滑动连接，多个第四驱动件沿支撑架的周侧间隔设置，第四驱动件的壳体与支撑架铰接，第四驱动件的驱动轴与主驱动组件连接，第四驱动件通过主驱动组件驱动刀盘系统沿竖直方向移动。

20、在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，提升系统包括钢绞线盘、导向架、绞线、导向轮、第五驱动件和夹持器，导向架和第五驱动件均与地面连接，钢绞线盘与导向架转动连接，导向轮与井口内壁转动连接，夹持器与支撑架连接；

21、绞线一端与钢绞线盘连接，另一端依次经导向架、第五驱动件、导向轮与夹持器连接。

22、第二方面，本发明提供一种竖井施工方法，采用上述第一方面提供的下排渣式竖井掘进机，竖井施工方法，包括；

23、挖设始发井；

24、在始发井内，将下排渣式竖井掘进机的主驱动系统与下排渣式竖井掘进机的刀盘系统连接，将下排渣式竖井掘进机的盾体系统与主驱动系统连接；

25、将下排渣式竖井掘进机的提升系统与盾体系统连接；

26、刀盘系统沿竖直方向掘进5-15m；

27、将下排渣式竖井掘进机的支护系统与盾体系统连接；

28、刀盘系统沿竖直方向掘进，同时，支护系统的锚杆支护装置在井壁上设置锚杆孔；

29、支护系统的喷混支护装置将混凝土注入锚杆孔；

30、将锚杆插设在锚杆孔内，将钢筋网设置在锚杆上，喷混支护装置将混凝土设置在钢筋网上。

31、本发明提供的下排渣式竖井掘进机及竖井施工方法，下排渣式竖井掘进机通过设置通过刀盘系统、主驱动系统、盾体系统、支护系统和提升系统。刀盘系统与主驱动系统连接，主驱动系统被配置为驱动刀盘系统运动。盾体系统位于主驱动系统的周侧，主驱动系统与盾体系统可移动连接，盾体系统被配置为与井壁抵接。提升系统与地面连接，且提升系统与盾体系统连接，提升系统被配置为带动盾体系统沿竖直方向移动。支护系统包括支护平台、锚杆支护装置和喷混支护装置，支护平台与盾体系统连接，且位于盾体系统背离刀盘系统的一侧，锚杆支护装置和喷混支护装置沿竖直方向间隔设置，且均与支护平台可移动连接，锚杆支护装置沿支护平台的周向移动，在井壁上设置锚杆孔，喷混支护装置沿支护平台的周向移动，以将混凝土设置在井壁上。这样，在下排渣式竖井掘进机自动掘进的过程中，锚杆支护装置在井壁上设置多个锚杆孔。喷混支护装置向锚杆孔注入混凝土，将锚杆插设到锚杆孔，混凝土可以将锚杆固定。在锚杆上挂设钢筋网，喷混支护装置向钢筋网喷射混凝土，可以实现对井壁的支护，相比较于相关技术中的施工方式，工作效率较高。

技术特征：

1.一种下排渣式竖井掘进机，其特征在于，包括刀盘系统、主驱动系统、盾体系统、支护系统和提升系统；

2.根据权利要求1所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述支护系统还包括第一旋转组件和第二旋转组件；

3.根据权利要求2所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述锚杆支护装置包括连接件、凿岩机和推进器，所述连接件与所述第二环形轨道连接，所述推进器与所述连接件连接，所述凿岩机位于所述推进器靠近所述第一环形轨道的轴线的一侧，所述凿岩机与所述连接件滑动连接；

4.根据权利要求1至3任一项所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述支护系统还包括多个防倾斜组件，多个所述防倾斜组件沿所述支护平台的周侧间隔设置；

5.根据权利要求1至3任一项所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述刀盘系统包括中心块和多个滚刀组件，所述中心块与所述主驱动系统连接，多个所述滚刀组件沿所述中心块的周向间隔设置，所述滚刀组件与所述中心块可拆卸连接。

6.根据权利要求1至3任一项所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述盾体系统包括支撑架和多个撑靴组件，多个所述撑靴组件沿所述支撑架的周侧间隔设置，所述撑靴组件用于与所述井壁抵接，所述撑靴组件与所述支撑架可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述盾体系统还包括多个翻转平台组件，多个所述翻转平台组件沿所述支撑架的周侧间隔设置，且所述翻转平台组件靠近所述井壁；

8.根据权利要求6所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述主驱动系统包括主驱动组件和多个第四驱动件，所述主驱动组件与所述刀盘系统连接，所述主驱动组件被配置驱动所述刀盘系统绕自身轴线转动；

9.根据权利要求6所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述提升系统包括钢绞线盘、导向架、绞线、导向轮、第五驱动件和夹持器，所述导向架和所述第五驱动件均与地面连接，所述钢绞线盘与所述导向架转动连接，所述导向轮与井口内壁转动连接，所述夹持器与所述支撑架连接；

10.一种竖井施工方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的下排渣式竖井掘进机，所述竖井施工方法，包括；

技术总结
本发明提供一种下排渣式竖井掘进机及竖井施工方法。下排渣式竖井掘进机包括刀盘系统、主驱动系统、盾体系统、支护系统和提升系统；刀盘系统与主驱动系统连接，盾体系统位于主驱动系统的周侧，主驱动系统与盾体系统可移动连接，提升系统与地面连接，且提升系统与盾体系统连接，支护系统包括支护平台、锚杆支护装置和喷混支护装置，支护平台与盾体系统连接，且位于盾体系统背离刀盘系统的一侧，锚杆支护装置和喷混支护装置沿竖直方向间隔设置，且均与支护平台可移动连接。本发明提供的下排渣式竖井掘进机，施工效率较高。

技术研发人员：刘飞香,贝承龙,丁张飞,姚满,刘学,马海成,乔硕,赵旭东
受保护的技术使用者：中国铁建重工集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12