一种大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备及方法与流程

本发明属于水利水电工程及抽水蓄能施工，具体涉及大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备及方法。

背景技术：

1、目前，水利水电工程及抽水蓄能输水隧洞中陡斜井布置长，施工难度大，隧洞开挖高差大、安全隐患大、工期紧张，且与金属结构安装互相交叉交错施工，斜井施工一直以来都是输水发电系统工程的关键部位，由于输水隧洞连接进水口和地下厂房，平面立体空间布置关系层叠交叉，在施工时间上紧紧围绕以斜井施工为核心从上到下逐层施工，构成从空间和时间上的多维度交叉平行施工的局面，如何采用一种有效的施工方法解决输水发电引水隧洞开挖高差大、安全隐患突出、开挖支护占用关键线路工期长的问题，一直以来也是输水发电系统斜井开挖支护施工切需解决的难题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种施工设备及方法，开挖施工方便，能有效提升大断面陡斜井施工效率并减少安全隐患的大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备及方法。

2、为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：一种大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备，包括：大断面陡斜井，上平段及上弯段，下平段及下弯段，无人挖机，遥感系统，提升系统，溜渣井，底部行走通道，人行爬梯，工作面；

3、所述大断面陡斜井为圆形体倾斜结构中部开有溜渣井，大断面陡斜井上端与上平段及上弯段相连，下端与下平段及下弯段相接，上平段及上弯段为中空马蹄形结构，底部设有提升系统，下平段及下弯段为中空马蹄形结构，顶部与溜渣井贯穿，溜渣井与大断面陡斜井中间位置固定上部连接上平段及弯段和下部连接下弯段及下平段，无人挖机安装有遥感系统，并在大断面陡斜井的底部行走通道，人行爬梯在大断面陡斜井的一侧，供操作及施工人员上下。

4、进一步地，所述下平段及下弯段与大断面陡斜井提前相连，然后溜渣井再与下平段及下弯段贯穿。

5、进一步地，所述无人挖机与提升系统用直径30mm高强钢丝绳相连，上平段及上弯段突出位置设置滚筒托住钢丝绳，人员操纵提升系统，以及另外一人操作遥感系统的分离式遥控器让无人挖机缓慢向下行走。

6、进一步地，所述溜渣井直径为2.5m，采用犀牛1088反井钻机施工，施工前先打295mm的导孔贯穿到下平段及下弯段。

7、进一步地，所述底部行走通道把大断面陡斜井底部圆弧形开挖成为水平，地质超挖部分采用喷混凝土补平。

8、再一方面，一种使用大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备的方法，其特征在于，包括以下步骤：

9、步骤1、提前将溜渣井用反井钻机施工完成，打设圆形的尺寸以尽量不堵井为宜的无底无盖的管状结构，位于大断面陡斜井的中轴线并与斜井角度一致；

10、步骤2、在上平段及上弯段布置提升系统，提升系统牵引安装了遥感系统的无人挖机，在底部施工通道上行走至工作面上进行扒渣；

11、步骤3、大断面陡斜井开挖用人工手风钻钻孔，采用工业电子雷管微差挤压爆破，周边采用光面爆破方式，中间利用溜渣井作为临空面；

12、步骤4、每个循环进尺以人员便于操作为原则，无人挖机扒的石渣通过溜渣井溜渣至下弯段及下平段暂时堆积，石渣堆积高度以不堵住溜渣井下端为宜；

13、步骤5、在大断面陡斜井的井壁上安装有人行爬梯，与锚杆连接固定，延伸至工作面上，底部10m左右做成活动结构，爆破工作面时移动至安全位置，爆破结束后恢复；

14、步骤5、依照上述方法对大断面陡斜井逐层循环进行开挖，最终无人挖机通过底部的石渣退出。

15、本发明有益效果：

16、本发明的大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备及方法通过在原有自上而下逐层向下开挖靠人工扒渣的基础上，利用上平段设置的提升系统牵引无人挖机通过遥感系统信号分离式控制在陡斜井的底部施工通道行走至工作面，并在斜井中部提前打设溜渣井并使其连通下弯段及下平段，使得工作面上的无人挖机操作扒渣至溜渣井溜渣至下弯段及下平段出走，2m一个循环逐渐向下开挖直至下平段，最终无人挖机从下弯段及下平段撤出，所有溜下去的渣料从下弯段及下平段施工通道出走；溜渣井的设置为开挖创造爆破临空面及溜渣使用，同时上弯段及斜井的上部30m利用大的挖机牵引无人挖机下放扒渣，目的在于防止爆破损坏提升系统，无人挖机所扒的渣料可以通过溜渣井溜渣至下弯段及下平段连接处用装载机及自卸车出走，下弯段的部分及下平段提前开挖至斜井下部，作为斜井及溜渣井施工的必备条件；综上，本发明的大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备及方法，开挖扒渣施工方便，能有效提升斜井开挖施工效率并减少安全隐患，降低常规的由驾驶员坐在驾驶仓操作挖机下井带来的安全风险。

技术特征：

1.一种大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备，其特征在于，包括：大断面陡斜井，上平段及上弯段，下平段及下弯段，无人挖机，遥感系统，提升系统，溜渣井，底部行走通道，人行爬梯，工作面；

2.根据权利要求1所述的大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备，其特征在于，所述下平段及下弯段与大断面陡斜井提前相连，然后溜渣井再与下平段及下弯段贯穿。

3.根据权利要求1所述的大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备，其特征在于，所述无人挖机与提升系统用直径30mm高强钢丝绳相连，上平段及上弯段突出位置设置滚筒托住钢丝绳，人员操纵提升系统，以及另外一人操作遥感系统的分离式遥控器让无人挖机缓慢向下行走。

4.根据权利要求1所述的大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备，其特征在于，所述溜渣井直径为2.5m，采用犀牛1088反井钻机施工，施工前先打295mm的导孔贯穿到下平段及下弯段。

5.根据权利要求1所述的大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备，其特征在于，所述底部行走通道把大断面陡斜井底部圆弧形开挖成为水平，地质超挖部分采用喷混凝土补平。

6.一种使用大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种大断面陡斜井无人挖机遥感下井扒渣施工设备及方法，设备包括大断面陡斜井、上平段及上弯段、下平段及下弯段、无人挖机、遥感系统、提升系统、溜渣井、底部行走通道、人行爬梯和工作面。该方法主要包括预先完成溜渣井的施工，利用提升系统将无人挖机牵引至工作面上进行扒渣，采用人工手风钻钻孔并进行爆破，无人挖机扒的石渣通过溜渣井溜至下段暂时堆积。本发明的设计大大提高了施工效率，降低了施工风险，并提供一种新颖的施工方式，有效解决了有关大断面陡斜井施工的效率和安全问题。

技术研发人员：张发斌,杨育礼,何国锋,董罗钢,段川,吴俊,何绍波,崔光维,陈璐,张利生,庞佳加,孙启佑,秦杰,代屯龙,杨庆美,赵鸿昌,张天伟,黄辉,孙家波,周少波
受保护的技术使用者：中国水利水电第十四工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29