CN108533268B - 一种立井施工装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立井施工装置，包括提升机、凿井绞车、凿井井架、天轮平台、翻矸平台、封口盘、吊盘，吊盘上设有供配电设备、液压控制设备、排水设备、分灰器，分灰器上设有溜灰管，吊盘的下方设置有无悬吊迈步式无缝模板；无悬吊迈步式无缝模板包括上撑靴、直模板一、直模板二、下撑靴，上撑靴和直模板一通过迈步油缸连接，上撑靴通过钢丝绳和下撑靴连接；直模板二、下撑靴之间设有刃脚；无悬吊迈步式无缝模板的下方设置立井掘进机。本发明采用全断面立井掘进机掘进及出渣，实现了完全机械化，采用无悬吊迈步式无缝模板实现了立井井筒掘砌平行作业，缩短了施工工时，提高了施工效率。

Description

一种立井施工装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及立井井筒施工领域，具体是一种立井施工装置及其使用方法。

背景技术

目前各类立井井筒施工，表土段掘砌施工多采用综合机械化配套的立井短段掘砌混合作业方式，利用挖掘机挖掘，抓岩机配合吊桶出矸，地面稳车、钢丝绳悬吊的整体液压模板砌壁，混凝土浇筑底卸式吊桶送料，吊盘安装固定式集中分灰器进行分区对称浇筑，正常情况下掘砌段高3.6m。每一正规循环需18小时左右。

基岩段采用混合作业施工方式，采用钻爆法掘进，伞钻配凿岩机凿岩，采用深孔爆破技术爆破，抓岩机配合吊桶出矸，砌壁选用整体金属下移模板，砌壁段高为3.6m，与深孔光爆相结合，实现一掘一砌正规循环作业。每一正规循环需22小时左右。

立井掘砌混合作业施工方式主要存在的问题是：

1、表土段采用人工挖土或者小型挖机配合人工挖土，基岩段采用人工打眼、爆破法掘进，抓岩机或者小型挖机出渣，工人劳动强度大，机械化程度低；

2、不能充分利用工作面空间平行施工，每一循环施工时间较长；

3、工作面爆破位置距离浇筑完成不久的混凝土较近，对新浇筑混凝土造成一定的振动损伤；

4、爆破施工对井壁围岩破坏较大，爆破成型差，造成支护难度大，支护材料及支护成本增加。

5、凿岩及出渣工序井下噪音及粉尘大，工作环境差。

发明内容

为解决上述现有技术的缺陷，本发明提供一种立井施工装置及其使用方法，本发明采用全断面立井掘进机掘进及出渣，实现了完全机械化，实现了立井井筒掘砌平行作业，缩短了施工工时，提高了施工效率。

本发明采用的技术方案：一种立井施工装置，包括提升机、凿井绞车、凿井井架、天轮平台、翻矸平台、封口盘、吊盘，所述吊盘上设有供配电设备、液压控制设备、排水设备、分灰器，所述分灰器上设有溜灰管，所述吊盘的下方设置有无悬吊迈步式无缝模板；所述无悬吊迈步式无缝模板包括上撑靴、直模板一、直模板二、下撑靴，所述上撑靴和直模板一通过迈步油缸连接，所述上撑靴通过钢丝绳和下撑靴连接；所述直模板二、下撑靴之间设有刃脚；所述无悬吊迈步式无缝模板的下方设置竖井掘进机。

优选的，所述上撑靴包括直模块和伸缩模块；所述伸缩模块的两侧设有伸缩左模块和伸缩右模块；所述伸缩模块的中部设有左压板一和右压板一，所述左压板一和右压板一通过双头高强螺栓和限位螺栓座一连接，所述右压板一通过液压缸一和伸缩右模块连接，所述液压缸一通过销轴和轴座连接在伸缩右模块上。

优选的，所述直模板一包括直模板伸缩模块；所述上设有硅胶板，所述硅胶板两内侧分别设有左伸缩组件和右伸缩组件，所述直模板伸缩模块设有左压板二和右压板，所述左伸缩组件和右伸缩组件之间通过液压缸二连接，所述液压缸二的耳板通过销轴连接在右伸缩组件上；所述左压板二和右压板通过限位螺栓座二和限位螺栓连接。

优选的，所述竖井掘进机的最底端设有全断面刀盘，所述全断面刀盘的上方设有渣石收集器，所述渣石收集器通过立式斗式皮带和临时料仓相连，所述临时料仓的侧面设有渣石卸料口，所述渣石卸料口的料口处悬挂有吊桶；所述竖井掘进机上还设有固定撑靴和稳定器。

一种立井施工装置的使用方法，包括以下步骤：

A.布置地面平台

按照施工要求布置提升机、凿井绞车、凿井井架、天轮平台、翻矸平台地面设施，然后井筒试挖；

B.布置井下设备

井筒试挖后，按顺序下放安装竖井掘进机、无悬吊迈步式无缝模板、吊盘、封口盘；同时安装配电设备、液压控制设备、排水设备以及分灰器、供水管、压风管、排水管、主提吊桶、卧泵、风筒、副提吊桶、安全梯；吊盘绳、照明电缆、信号电缆、通讯电缆、动力电缆、工业监控电缆分别按照要求安装在绳缆管道内；

C.掘进作业

设备布置完成后，利用竖井掘进机进行掘进作业，把固定撑靴固定在井壁后，撑开稳定器固定在井壁，通过立式斗式皮带、临时料仓、吊桶将渣石运送到地面；

D.砌壁作业

D1.首先撑紧上撑靴与直模板一，利用液压滚筒带动钢丝绳下放直模板二与下撑靴8m；

D2.撑紧下撑靴，利用直模板二浇筑4m井壁；

D3.混凝土浇筑完成且终凝并达到一定强度后，撑紧直模板一，下移上撑靴4m，再撑紧上撑靴，下移直模板一距离4m，浇筑上段4m，完成一个循环。

本发明的有益效果：1、采用全断面立井掘进机掘进及出渣，实现了完全机械化，工人劳动强度低；

2、采用无悬吊迈步式无缝模板实现了立井井筒掘砌平行作业，缩短了施工工时，提高了施工效率；

3、实现了砌壁远离工作面，减少了对成型混凝土的损伤，减少了模板悬吊钢丝绳及悬吊稳车；

4、避免了爆破施工对井壁围岩破坏较大，爆破成型差，支护难度大，支护材料及支护成本增加。

5、凿岩及出渣工序井下噪音及粉尘得到了有效控制，大大改善了工人的工作环境。

附图说明

图1是本发明总体结构图；

图2是本发明施工平面图；

图3是本发明地面设备局部示意图；

图4是天轮平台示意图；

图5是吊盘示意图；

图6是无悬吊迈步式无缝模板示意图；

图7是竖井掘进机示意图；

图8是上撑靴示意图；

图9是上撑靴的伸缩模块示意图；

图10是图9中AA剖面图；

图11是直模板一的伸缩模块示意图；

图12是图11中BB剖面图；

图中标号说明：1、提升机，2、凿井绞车，3、凿井井架，4、天轮平台，5、翻矸平台，6、封口盘，7、吊盘，71、吊盘导向装置，72、吊盘立柱，8、无悬吊迈步式无缝模板，81、上撑靴，82、迈步油缸，83、直模板一，84、直模板二，85、刃脚，86、下撑靴，87、钢丝绳，9、竖井掘进机，91、全断面刀盘，92、渣石收集器，93、稳定器，94、立式斗式皮带，95、固定撑靴，96、临时料仓，97、渣石卸料口，10、吊桶，11、供配电设备，12、液压控制设备，13、排水设备，14、分灰器，15、溜灰管，16、汽车，17、供水管，18、压风管，19、排水管，20、绳缆管道一，21、主提吊桶，22、主提稳绳，23、卧泵，24、绳缆管道二，25、风筒，26、绳缆管道三，27、副提稳绳，28、副提吊桶，29、安全梯，30、直模块，31、伸缩模块，3101、伸缩左模块，3102、左压板一，3103、右压板一，3104、销轴，3105、轴座，3106、伸缩右模块，3107、液压缸一，3108、限位螺栓座一，3109、双头高强螺栓，32、直模板伸缩模块，3201、左伸缩组件，3202、硅胶板，3203、左压板二，3204、右压板二，3205、右伸缩组件，3206、液压缸二，3207、限位螺栓座二，3208、限位螺栓，3209、耳板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示的是本发明的选定实施例。基于本实验发明的实施例，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。

实施例

图1是本发明的总体结构图。

如图3、图4、图5所示，一种立井施工装置，包括提升机1、凿井绞车2、凿井井架3、天轮平台4、翻矸平台5、封口盘6、吊盘7，吊盘7上设有供配电设备11、液压控制设备12、排水设备13、分灰器14，分灰器14上设有溜灰管15。如图6所示，吊盘7的下方设置有无悬吊迈步式无缝模板8；无悬吊迈步式无缝模板8包括上撑靴81、直模板一83、直模板二84、下撑靴86，上撑靴81和直模板一83通过迈步油缸82连接，上撑靴81通过钢丝绳87和下撑靴86连接；直模板二84、下撑靴86之间设有刃脚85；钢丝绳87下端连接有液压滚筒。无悬吊迈步式无缝模板8的下方设置竖井掘进机9。

如图8、图9图、图10所述，上撑靴81包括直模块30和伸缩模块31；伸缩模块31的两侧设有伸缩左模块3101和伸缩右模块3106；伸缩模块31的中部设有左压板一3102和右压板一3103，左压板一3102和右压板一3103通过双头高强螺栓3109和限位螺栓座一3108连接，右压板一3103通过液压缸一3107和伸缩右模块3106连接，液压缸一3107通过销轴3104和轴座3105连接在伸缩右模块3106上。

直模板一83包括直模板伸缩模块32；如图11、图12所述，直模板伸缩模块32上设有硅胶板3202，硅胶板3202两内侧分别设有左伸缩组件3201和右伸缩组件3205，直模板伸缩模块32设有左压板二3203和右压板3204，左伸缩组件3201和右伸缩组件3205之间通过液压缸二3206连接，液压缸二3206的耳板3209通过销轴连接在右伸缩组件3205上；左压板二3203和右压板3204通过限位螺栓座二3207和限位螺栓3208连接。

如图7所示，竖井掘进机9的最底端设有全断面刀盘91，全断面刀盘91的上方设有渣石收集器92，渣石收集器92通过立式斗式皮带94和临时料仓96相连，临时料仓96的侧面设有渣石卸料口97，渣石卸料口97的料口处悬挂有吊桶10；竖井掘进机9上还设有固定撑靴95和稳定器93。

下撑靴86、固定撑靴95的结构与上撑靴81的结构相同。直模板二84的结构和直模板一83的结构相同。

如图5所示，吊盘7的第一层下侧设有吊盘导向装置71，第二层设有供配电设备11，第三层设有液压控制设备12，第四层设有排水设备13，第五层设有分灰器14。吊盘7通过吊盘立柱72固定牢靠。溜灰管15沿着分灰器14向下延伸到四周的井壁上。

如图2所示，本发明在井筒的一侧设有安全梯29，并通过安全绳固定牢靠，同时安装完成供水管17、压风管18、排水管19、主提吊桶21、卧泵23、风筒25、副提吊桶28，主提吊桶21和副提吊桶28分别用主提稳绳22、副提稳绳27连接。吊盘绳、照明电缆、信号电缆、通讯电缆、动力电缆、工业监控电缆分别按照要求安装在绳缆管道一20、绳缆管道二24、绳缆管道三26内。

设备安装完毕后，本发明的使用方法如下：

本发明采用全断面立井掘进机掘进、收集矸石、运送至临时料仓后通过卸料口卸至吊桶出矸。

采用无悬吊迈步式无缝模板8砌壁。首先撑紧上撑靴81与直模板一83，利用液压滚筒带动钢丝绳87下放直模板二84与下撑靴86；下放8m后，撑紧下撑靴86，利用直模板二84浇筑4m井壁；混凝土浇筑完成且终凝并达到一定强度后，直模板一83撑紧，上撑靴81下移4m，再撑紧上撑靴81，下移直模板一83距离4m，浇筑上段4m，完成一个循环。立井掘进机掘进与模板砌壁可以同时作业，提高施工效率。

根据井筒深度和直径选择凿井井架3，提升1及凿井绞车2；根据井筒平面布置天轮平台4，翻矸台5，封口盘6及吊盘7；根据井筒直径确定迈步式模板各部分直径。完成地面临时设施和凿井措施工程后，开始井筒试挖。试挖完成50m后，按顺序下放安装竖井掘进机9、无悬吊迈步式无缝模板8、吊盘7，最后安装封口盘6。同时，安装完成各通风、供水、排水管路、安全梯及照明、信号、通讯、动力电缆。在吊盘7的二、三层布置供配电设备11及液压控制设备12，在四层布置排水设备13，在最下层吊盘布置浇筑混凝土分灰器14。

施工设备及辅助设备安装完成后，开始掘砌循环作业。

掘进主要设备是全断面竖井掘进机9，先用4个固定撑靴95固定在井壁，位置调整好后，8个稳定器93撑开固定在井壁，主要作用是确保切割作业时掘进机的稳定以及井筒掘进偏斜的纠正。

用全断面刀盘91切割掌子面岩石，切割下来的渣石通过渣石收集器92输送进立式斗式皮带94后直接输送至临时料仓96，通过碴石卸料口97将渣石卸到吊桶10，提升吊桶10将矸石提升到地面，卸至翻矸台溜槽（翻矸平台5），后通过地面自卸汽车16排矸。

掘进一定段高后，利用无悬吊迈步式无缝模板8砌壁。上撑靴81与直模板一83采用迈步油缸82连接，直模板二84与下撑靴86采用螺栓连接，上、下撑靴用液压滚筒及钢丝绳87连接。首先，上撑靴81和直模板一83撑紧在已经浇筑好的井壁上，对撑紧力进行安全检测，合格后利用固定在下撑靴86的液压滚筒及悬吊钢丝绳87下放直模板二84和下撑靴86至直模板一83下口以下8米（2个模板段高）。撑紧下撑靴86，调正直模板二84及刃脚85模板位置，用4根弹簧软管做溜灰管15对称浇筑混凝土。直模板二84混凝土浇筑完成并达到终凝后，开始下放直模板一83。先对上撑靴81撑紧力进行检测，合格后利用迈步油缸82经过两次迈步，每次迈步之前都通过迈步油缸82对上撑靴81撑紧力进行检测，达到设计参数后方可迈步，直至下放直模板一83至直模板二84上口，用4根弹簧软管做溜灰管15对称浇筑混凝土。混凝土强度满足要求后，开始下一砌壁循环。

与现有技术相比，本发明采用全断面立井掘进机掘进及出渣，实现了完全机械化，工人劳动强度低；采用无悬吊迈步式无缝模板实现了立井井筒掘砌平行作业，缩短了施工工时，提高了施工效率；实现了砌壁远离工作面，减少了对成型混凝土的损伤，减少了模板悬吊钢丝绳及悬吊稳车；避免了爆破施工对井壁围岩破坏较大，爆破成型差，支护难度大，支护材料及支护成本增加；凿岩及出渣工序井下噪音及粉尘得到了有效控制，大大改善了工人的工作环境。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1. 一种立井施工装置的使用方法，包括提升机（1）、凿井绞车（2）、凿井井架（3）、天轮平台（4）、翻矸平台（5）、封口盘（6）、吊盘（7），所述吊盘（7）上设有供配电设备（11）、液压控制设备（12）、排水设备（13）、分灰器（14），所述分灰器（14）上设有溜灰管（15），其特征在于：所述吊盘（7）的下方设置有无悬吊迈步式无缝模板（8）；所述无悬吊迈步式无缝模板（8）包括上撑靴（81）、直模板一（83）、直模板二（84）、下撑靴（86），所述上撑靴（81）和直模板一（83）通过迈步油缸（82）连接，所述上撑靴（81）通过钢丝绳（87）和下撑靴（86）连接；所述直模板二（84）、下撑靴（86）之间设有刃脚（85）；

所述无悬吊迈步式无缝模板（8）的下方设置竖井掘进机（9）；

所述上撑靴（81）包括直模块（30）和伸缩模块（31）；所述伸缩模块（31）的两侧设有伸缩左模块（3101）和伸缩右模块（3106）；所述伸缩模块（31）的中部设有左压板一（3102）和右压板一（3103），所述左压板一（3102）和右压板一（3103）通过双头高强螺栓（3109）和限位螺栓座一（3108）连接，所述右压板一（3103）通过液压缸一（3107）和伸缩右模块（3106）连接，所述液压缸一（3107）通过销轴（3104）和轴座（3105）连接在伸缩右模块（3106）上；

所述直模板一（83）包括直模板伸缩模块（32）；所述直模板伸缩模块（32）上设有硅胶板（3202），所述硅胶板（3202）两内侧分别设有左伸缩组件（3201）和右伸缩组件（3205），所述直模板伸缩模块（32）设有左压板二（3203）和右压板（3204），所述左伸缩组件（3201）和右伸缩组件（3205）之间通过液压缸二（3206）连接，所述液压缸二（3206）的耳板（3209）通过销轴连接在右伸缩组件（3205）上；所述左压板二（3203）和右压板（3204）通过限位螺栓座二（3207）和限位螺栓（3208）连接；

所述竖井掘进机（9）的最底端设有全断面刀盘（91），所述全断面刀盘（91）的上方设有渣石收集器（92），所述渣石收集器（92）通过立式斗式皮带（94）和临时料仓（96）相连，所述临时料仓（96）的侧面设有渣石卸料口（97），所述渣石卸料口（97）的料口处悬挂有吊桶（10）；所述竖井掘进机（9）上还设有固定撑靴（95）和稳定器（93）；

包括以下步骤：

A.布置地面平台

按照施工要求布置提升机（1）、凿井绞车（2）、凿井井架（3）、天轮平台（4）、翻矸平台（5）地面设施，然后井筒试挖；

B.布置井下设备

井筒试挖后，按顺序下放安装竖井掘进机（9）、无悬吊迈步式无缝模板（8）、吊盘（7）、封口盘（6）；同时安装供配电设备（11）、液压控制设备（12）、排水设备（13）以及分灰器（14）、供水管（17）、压风管（18）、排水管（19）、主提吊桶（21）、卧泵（23）、风筒（25）、副提吊桶（28）、安全梯（29）；吊盘绳、照明电缆、信号电缆、通讯电缆、动力电缆、工业监控电缆分别按照要求安装在绳缆管道内；

C.掘进作业

设备布置完成后，利用竖井掘进机（9）进行掘进作业，把固定撑靴（95）固定在井壁后，撑开稳定器（93）固定在井壁，通过立式斗式皮带（94）、临时料仓（96）、吊桶（10）将渣石运送到地面；

D.砌壁作业

D1.首先撑紧上撑靴（81）与直模板一（83），利用液压滚筒带动钢丝绳（87）下放直模板二（84）与下撑靴（86）8m；

D2.撑紧下撑靴（86），利用直模板二（84）浇筑4m井壁；

D3.混凝土浇筑完成且终凝并达到一定强度后，撑紧直模板一（83），下移上撑靴（81）4m，再撑紧上撑靴（81），下移直模板一（83）距离4m，浇筑上段4m，完成一个循环。