CN108756888B - 一种小直径硬岩竖井掘进机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小直径硬岩竖井掘进机，解决了现有技术中小直径硬岩竖井开挖困难、工作效率低、设备集成度低的问题。本发明包括掘进装置和动力配套装置，掘进装置通过固定支承机构与动力配套装置相连接；所述掘进装置包括竖井掘进主机和设在地面上的井架，竖井掘进主机通过提升机构与井架相连接；所述动力配套装置包括行走底盘和泥水处理站，行走底盘上部设有渣浆泵和动力站，泥水处理站通过泥水管与竖井掘进主机相连接。本发明模块化设计，便于设备的运输和维修；大大提高了小直径竖井掘进的工作效率，是硬岩地层竖井施工设备研究的一大创新。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，特别是指一种小直径硬岩竖井掘进机。
背景技术
目前国内外可以用于小直径硬岩竖井、硐室开挖的装备有入岩旋挖钻机、冲击钻、回转钻机等，但现有装备目前难以满足小直径硬岩的高效钻进施工，集成度低，移动不灵活。硬岩地层的高效竖井施工设备仍处于突破、研发阶段。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种小直径硬岩竖井掘进机，解决了现有技术中小直径硬岩竖井开挖困难、工作效率低、设备集成度低的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种小直径硬岩竖井掘进机，包括掘进装置和动力配套装置，掘进装置通过固定支承机构与动力配套装置相连接；所述掘进装置包括竖井掘进主机和设在地面上的井架，竖井掘进主机通过提升机构与井架相连接；所述动力配套装置包括行走底盘和泥水处理站，行走底盘上部设有渣浆泵和动力站，泥水处理站通过泥水管与竖井掘进主机相连接。
所述竖井掘进主机包括刀盘、主驱动和中心出渣管，刀盘与主驱动相连接，刀盘上设有滚刀和吸浆管，中心出渣管穿过主驱动与吸浆管相连接；中心出渣管上设有楔形撑靴，楔形撑靴位于主驱动的上方，楔形撑靴通过推进油缸与主驱动相连接，楔形撑靴的上部与提升机构相连接。
所述楔形撑靴包括楔形固定块和楔形撑紧块，楔形固定块与中心出渣管相连接，楔形撑紧块通过楔紧油缸与楔形固定块相连接。
所述泥水管的进口端穿过中心出渣管与吸浆管相连通。
所述井架包括井架立柱、主机储存仓和撑靴结构，主机储存仓位于井架立柱的正下方，撑靴结构与设置在井架立柱上部的撑靴油缸相连接。
所述撑靴油缸竖直设置，井架立柱上设有管线延伸件；管线延伸件与提升机构相对应。
所述提升机构包括设置在井架立柱上的用于卷绕提升钢丝绳的卷绕机和导向轮，提升钢丝绳绕过导向轮与楔形撑靴相连接。
所述行走底盘为履带式行走机构。
本发明采用硬岩掘进机破岩技术，结合泵吸反循环出渣技术及履带底盘技术，设备小巧、集成度高，移动灵活。利用盘形滚刀破岩、泥水出渣、设备设计撑靴、推进系统，可提供强大的推进力，设计水下主驱动，为刀盘提供足够的破岩扭矩；设备配置行走底盘，可灵活行走；独立动力站、独立泥水分离站，模块化设计，便于设备的运输和维修；大大提高了小直径竖井掘进的工作效率，是硬岩地层竖井施工设备研究的一大创新。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明竖井掘进主机结构示意图。
具体实施方式
下面将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付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。
如图1-2所示，实施例1，一种小直径硬岩竖井掘进机，包括掘进装置1和动力配套装置2，掘进装置1通过固定支承机构3与动力配套装置2相连接。动力配套装置2通过固定支承机构3实现对掘进装置的支撑和移动。所述掘进装置1包括竖井掘进主机101和设在地面上的井架102，竖井掘进主机101通过提升机构103与井架102相连接；竖井掘进主机通过提升机构实现其升降和移动。所述动力配套装置2包括行走底盘201和泥水处理站204，行走底盘201上部设有渣浆泵203和动力站202，渣浆泵203为泥浆的吸出提供动力，竖井掘进主机101出渣方式为泵吸式反循环出渣。动力站202为整个装置提供动力。所述行走底盘201为履带式行走机构，行走平稳。泥水处理站204通过泥水管205与竖井掘进主机101相连接。竖井掘进主机切削下的泥土经泥水管进入泥水处理站，进行处理。
进一步，所述竖井掘进主机101包括刀盘101-1、主驱动101-2和中心出渣管101-5，刀盘101-1与主驱动101-2相连接，刀盘101-1采用面板式结构，刀盘上安装前装刀，刀盘101-1上设有滚刀101-101和吸浆管101-102，刀盘采用滚刀破岩，滚刀采用小刀间距布置，提高其切削力。中心出渣管101-5穿过主驱动101-2与吸浆管101-102相连接；泥水管205的进口端穿过中心出渣管101-5与吸浆管101-102相连通。刀盘前端的泥浆经吸浆管进入泥水管，再经泥水管进入泥水处理站。中心出渣管101-5上固定设有楔形撑靴101-4，楔形撑靴101-4位于主驱动101-2的上方，楔形撑靴101-4通过推进油缸101-3与主驱动101-2相连接，楔形撑靴101-4的上部与提升机构103相连接。楔形撑靴用于顶撑竖井井壁，提供撑紧力，推进油缸的伸缩实现刀盘的步进。
进一步，所述楔形撑靴101-4包括楔形固定块101-403和楔形撑紧块101-401，楔形固定块101-403与中心出渣管101-5相连接，楔形撑紧块101-401通过楔紧油缸101-402与楔形固定块101-403相连接。楔紧油缸101-402设在楔形撑紧块101-401和楔形固定块101-403之间，楔紧油缸101-402伸出，楔形结构同岩壁间结构自锁产生撑紧力，利用推进油缸101-3产生的设备推进力，楔紧油缸101-402缩回，可实现换步功能。
实施例2，一种小直径硬岩竖井掘进机，所述井架102包括井架立柱102-1、主机储存仓102-3和撑靴结构102-2，主机储存仓102-3位于井架立柱102-1的正下方，主机储存仓在设备始发时可作为竖井掘进主机的始发套筒，又可作为竖井掘进主机的转运存放筒，提升机构可使竖井掘进主机快速提出并储存在井架内，便于转运。撑靴结构102-2与设置在井架立柱102-1上部的撑靴油缸102-6相连接。通过控制撑靴油缸的伸出量，使竖井掘进主机适合在地下狭长隧道内施工时的始发。
进一步，所述撑靴油缸102-6竖直设置，井架立柱102-1上设有管线延伸件102-5；管线延伸件102-5与提升机构103相对应，管线延伸件102-5可采用管线轮，用于管线的吊装位置的改变和管线长度的延伸。所述提升机构103包括设置在井架立柱102-1上的用于卷绕提升钢丝绳103-3的卷绕机103-1和导向轮103-2，提升钢丝绳103-3绕过导向轮103-2与楔形撑靴101-4相连接。通过卷绕机对提升钢丝绳的收放，实现竖井掘进主机的上下移动。
掘进装置分为竖井掘进主机和井架。转运或储存时，竖井掘进主机存放在井架中部的竖井掘进主机储存仓内，方便快速转运；竖井掘进时，井架安装于井口，井架作为始发架，井架中部的竖井掘进主机储存仓作为始发套筒，进行竖井掘进主机的掘进始发，设备开挖、出渣同步进行，滚刀破岩，采用泵吸反循环原理，完成底部清渣。推进油缸提供掘进机掘进所需的推进力。撑靴采用楔形设计，利用楔形结构产生撑紧力，同岩壁间产生结构自锁，即推进力越大，撑紧力越大；撑靴通过楔紧油缸和推进油缸的动作完成换步功能。
动力配套装置包含行走底盘、动力站、渣浆泵和泥水处理站，动力站、渣浆泵和泥水处理站等其他配套设备均安装在行走底盘上，组合设计，快速转运。
其他结构与实施例1相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种小直径硬岩竖井掘进机，其特征在于：包括掘进装置（1）和动力配套装置（2），掘进装置（1）通过固定支承机构（3）与动力配套装置（2）相连接；所述掘进装置（1）包括竖井掘进主机（101）和设在地面上的井架（102），竖井掘进主机（101）通过提升机构（103）与井架（102）相连接；竖井掘进主机通过提升机构实现其升降和移动；所述动力配套装置（2）包括行走底盘（201）和泥水处理站（204），行走底盘（201）上部设有渣浆泵（203）和动力站（202），泥水处理站（204）通过泥水管（205）与竖井掘进主机（101）相连接；
所述竖井掘进主机（101）包括刀盘（101-1）、主驱动（101-2）和中心出渣管（101-5），刀盘（101-1）与主驱动（101-2）相连接，刀盘（101-1）上设有滚刀（101-101）和吸浆管（101-102），中心出渣管（101-5）穿过主驱动（101-2）与吸浆管（101-102）相连接；中心出渣管（101-5）上设有楔形撑靴（101-4），楔形撑靴（101-4）位于主驱动（101-2）的上方，楔形撑靴（101-4）通过推进油缸（101-3）与主驱动（101-2）相连接，楔形撑靴（101-4）的上部与提升机构（103）相连接；
所述井架（102）包括井架立柱（102-1）、主机储存仓（102-3）和撑靴结构（102-2），主机储存仓（102-3）位于井架立柱（102-1）的正下方，撑靴结构（102-2）与设置在井架立柱（102-1）上部的撑靴油缸（102-6）相连接；
所述提升机构（103）包括设置在井架立柱（102-1）上的用于卷绕提升钢丝绳（103-3）的卷绕机（103-1）和导向轮（103-2），提升钢丝绳（103-3）绕过导向轮（103-2）与楔形撑靴（101-4）相连接。
2.根据权利要求1所述的小直径硬岩竖井掘进机，其特征在于：所述楔形撑靴（101-4）包括楔形固定块（101-403）和楔形撑紧块（101-401），楔形固定块（101-403）与楔形撑紧块（101-401）相配合，楔形固定块（101-403）与中心出渣管（101-5）相连接，楔形撑紧块（101-401）通过楔紧油缸（101-402）与楔形固定块（101-403）相连接。
3.根据权利要求1所述的小直径硬岩竖井掘进机，其特征在于：所述泥水管（205）的进口端穿过中心出渣管（101-5）与吸浆管（101-102）相连通。
4.根据权利要求1所述的小直径硬岩竖井掘进机，其特征在于：所述撑靴油缸（102-6）竖直设置，井架立柱（102-1）上设有管线延伸件（102-5），管线延伸件（102-5）与提升机构（103）相对应。
5.根据权利要求1所述的小直径硬岩竖井掘进机，其特征在于：所述行走底盘（201）为履带式行走机构。
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