CN109630126B - 一种下沉法回转式竖井掘进机 - Google Patents

Abstract

一种下沉法回转式竖井掘进机，涉及竖井掘进机工程机械技术领域，包括掘进机构和设置在地面上的用于提放掘进机构的动力提升机构、用于将竖井内在掘进机构破土后产生的泥浆提升排出并进行处理的渣浆分离机构以及用于控制上述各个机构运行的操作控制系统，掘进机构包括掘进机架、钻臂、带动钻臂转动的主驱动装置、钻具和带动钻具转动的副驱动装置，主驱动装置的下部与钻臂的中部连接；钻臂上安装至少两个副驱动装置，每个副驱动装置的下部与钻具连接；本发明设计合理、占地空间小、通过钻臂与钻具的转动实现全断面掘进，钻臂与钻具的转速、转向均可调节，适用于不同的地质条件。

Description

一种下沉法回转式竖井掘进机

技术领域

本发明涉及竖井掘进机工程机械技术领域，尤其是涉及一种下沉法回转式竖井掘进机。

背景技术

公知的，随着国民经济的发展，近年来城市轨道交通建设和城市地下管廊建设发展迅猛；在地下工程建造，比如盾构始发接受竖井、采矿竖井、隧道通风竖井、地下防御工事竖井、地下停车场、矿山巷道、交通隧道等地下工程建设中，为了保证施工的顺利进行，需要开凿用于运输物资及通风的竖井。竖井的上端连通地面，竖井的下端连通巷道或者隧道。竖井掘进是由地面垂直向下挖掘竖井(又称立井)的施工过程。目前的竖向地下空间施工中，大多采用传统的人工基坑支护与挖掘方法，即人工在井底开挖，边开挖边制作井壁或下沉井壁进行支护，这种施工方法存在的缺点是开挖土速度慢，机械化程度低，施工周期长，施工成本高，施工人员安全性低，风险大，因此迫切需要一种适合城市地下空间开发的下沉法竖井施工装备。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种机械化程度高、安全性高的下沉法回转式竖井掘进机。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种下沉法回转式竖井掘进机，包括掘进机构和设置在地面上的用于提放掘进机构的动力提升机构、用于将竖井内在掘进机构破土后产生的泥浆提升排出并进行处理的渣浆分离机构以及用于控制上述各个机构运行的操作控制系统，掘进机构包括掘进机架、钻臂、带动钻臂转动的主驱动装置、钻具和带动钻具转动的副驱动装置，主驱动装置包括第一外箱体、以及安装在第一外箱体内的主驱动电机和第一齿轮箱，外箱体安装在掘进机架中部并与之固定连接，主驱动电机的输出轴与第一齿轮箱的主动齿轮连接，第一齿轮箱内与主动齿轮啮合的从动齿轮下部延伸出外箱体外，且此延伸部与钻臂的中部连接；钻臂上安装至少两个副驱动装置，每个副驱动装置包括第二外箱体、以及安装在外箱体内的副驱动电机和第二齿轮箱，副驱动电机的输出轴与第二齿轮箱的主动齿轮连接，第二齿轮箱内与主动齿轮啮合的从动齿轮下部延伸出外箱体外，且此延伸部与钻具连接。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，掘进机架为多臂式机架，包括中间架、边梁、卡块和导向轮，沿中间架的外侧面间隔均匀、拆卸式连接有若干个呈放射状布置的边梁，且每相邻边梁之间的夹角均相同，在边梁的末端均固定有卡块，卡块外侧面安装有导向轮。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，钻臂包括中部具有空腔的安装座，安装座的上端与第一齿轮箱从动齿轮的延伸部连接，在安装座的外侧面上呈放射状均布有至少两根支撑臂。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，钻臂的每根支撑臂均为固定一体式结构，每根支撑臂上均沿其长度方向间隔安装有若干个副驱动装置，每个副驱动装置连接有位于支撑臂下方的钻具。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，钻臂的每根支撑臂均为伸缩式结构，每根支撑臂的外端部均安装有一副驱动装置，副驱动装置连接有位于支撑臂下方的钻具。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，钻具均包括刀盘和刀具，刀盘包括连接环和三个辐条支臂，连接环的上端与第二齿轮箱从动齿轮的延伸部固定连接，三个辐条支臂沿连接环中心在其外圆周面上呈放射状均匀分布，每个辐条支臂底面外边缘处安装有一个刀具；或沿辐条支臂长度方向安装有两个及以上刀具，且其中一个刀具位于辐条支臂底面外边缘处。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，上述的钻臂为固定一体式结构时，多个刀盘直径之和大于等于切割面的直径。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，上述的钻臂为伸缩式结构时，每个刀盘的直径小于等于切割断面的半径。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，多个刀盘的位置和尺寸满足竖井切割断面的全覆盖掘进。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，其还包括有滑槽式抗扭矩装置，滑槽式抗扭矩装置包括导向滑槽，导向滑槽的横截面呈U形，导向滑槽通过螺栓固定在竖井井壁的管片上，掘进机架的卡块外侧面的导向轮滑动装配在导向滑槽内，导向滑槽两侧臂下端之间设有挡臂，导向滑槽两侧臂上端均设有向外扩的引导臂，两引导臂之间呈倒八字形，导向滑槽的上部边缘处设有位置传感器，导向滑槽的上部后端设有卡板，卡板底面外端与导向滑槽上端面形成台阶状，卡板通过此台阶部与管片上的螺母板卡接。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，动力提升机构包括多台结构相同的同步绞车系统，同步绞车系统分别一一对应于掘进机架的边梁布置，每台同步绞车系统包括同步绞车、提升架和钢丝绳，在边梁的上部均固定有动滑轮A，在多台同步绞车一侧的提升架上水平方向布置有两个定滑轮A28，钢丝绳A的一端缠绕在同步绞车的滚筒上，另一端依次绕过两个定滑轮A后与动滑轮A连接，在滚筒的一侧设有为滚筒提供动力的电机。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，动力提升机构为提升机，提升机包括多个提升架，多个提升架分别一一对应于掘进机架的边梁布置，其中第一提升架上安装有提升滚筒、以及为提升滚筒旋转提供动力的马达，所述提升滚筒上沿滚筒中心轴线方向缠绕有若干根与掘进机架的边梁数量相同的钢丝绳B，每根钢丝绳B对应绕过提升滚筒上的每个绳槽；每个提升架上均安装有两个定滑轮C，提升滚筒上缠绕的第一根钢丝绳B绕过两个定滑轮C与相对应的掘进机架的边梁顶部设置的动滑轮A相连接，其余的每根钢丝绳B分别依次绕过一个定滑轮B、多个导向轮B、另一个定滑轮B，再绕过相应的提升架上安装的定滑轮C与相对应的掘进机架的边梁顶部设置的动滑轮A相连接, 多个定滑轮B、导向轮B分别安装在相应的滑轮支架上，通过滑轮支架固定在地面上，且能够自由转动。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，其渣浆分离机构包括渣浆泵、泥浆管路和泥水分离设备，渣浆泵的出口端通过排浆管与地面上的泥水分离设备连接，渣浆泵固定安装在主驱动装置的外箱体的上部，泥浆管路的上端通过第一回转接头与渣浆泵的吸浆口连接，泥浆管路的下端依次穿过主驱动装置的外箱体、钻臂具有空腔的安装座后连接三通接头的一端，三通接头的另外两端分别连接有分支管路，副驱动装置的外箱体顶部安装有第二回转接头，分支管路的下端通过第二回转接头与副驱动装置的外箱体内的连接管一端连接，连接管另一端穿过副驱动装置的外箱体、钻具的连接环后连接四通接头的一端，四通接头的另外三端分别连接有分流管路，分流管路的下端与辐条支臂下部的吸渣口连接。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，其还包括用于提放管片并将之安装在竖井内壁的若干个管片吊装装置，若干个管片吊装装置在地面上沿竖井圆周方向间隔均匀分布，管片吊装装置包括穿芯液压缸、放线盘和控制系统，放线盘上缠绕有钢绞线，钢绞线一端与穿芯液压缸的活塞杆连接，另一端穿过穿芯液压缸与竖井井壁最下部的管片的刃脚相连，且钢绞线位于穿心液压缸内的两端分别通过上、下锚板连接锁紧；穿芯式液压缸安装座的一侧下部安装有激光测距仪，管片上部内侧安装有倾斜传感器，穿芯液压缸、激光测距仪、倾斜传感器均与控制系统通过导线连接。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、本发明所述的下沉法回转式竖井掘进机，其设计合理，设备尺寸紧凑，占地空间小，生产周期短，掘进机架为拆卸式组装结构，便于运输，自动化程度高，安全性高，能够满足土及软岩等多种复杂地层。

2、本发明所述的下沉法回转式竖井掘进机，通过主驱动装置带动钻臂转动，同时钻臂上的副驱动装置带动钻具转动，通过钻臂与钻具的转动实现全断面掘进，钻臂与钻具的转速、转向均可调节，适用于不同的地质条件，钻臂与钻具同时旋转的破岩原理使钻具运动速度、切割方向均为可变，运动轨迹和刀间距均可调整，通过钻具的刀片形成破碎网，钻具在运动过程中不断转变运动方向，无一定的切刃，因此不易附着粘结物，及时附着了也能不断刮落，钻具运行轨迹不相重合，重复破碎率低，不易产生粉状岩渣，造成高粘度泥浆。

3、本发明所述的下沉法回转式竖井掘进机，刀盘面积为全断面刀盘一半甚至更小，能够实现小功率、轻量化设计，制造成本低，不需要很大的起吊设备，占用场地面积小，方便运输，利于城市狭窄空间的施工，安装拆卸方便，减少准备及转场时间，提高有效使用效率。

4、本发明所述的下沉法回转式竖井掘进机，通过安装滑槽式抗扭矩装置，利用导向滑槽的上部的倒八字形扩口，便于边梁末端的卡块通过导向轮在导向滑槽内上下滑动控制掘进机构在上下固定方向运动，设置的导向轮减小了掘进机架与导向滑槽的摩擦阻力，钻井过程中通过掘进机架将扭矩传递到滑槽式抗扭矩装置，为掘进机机架提供支反力，同时在导向滑槽的上部边缘处设置位置传感器在导向滑槽的下部设置挡板，用于控制掘进行程。

5、本发明所述的下沉法回转式竖井掘进机，其通过在钻具上设置泥浆管路，渣浆泵通过泥浆管路将掘进所产生的泥渣输送到地面上的泥浆分离设备，分离出来的水可以继续注入井内，循环利用，节约水资源。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明掘进机架的结构示意图；

图3是本发明滑槽式抗扭矩装置的结构示意图；

图4是图3的侧视图；

图5是掘进机架滑动在滑槽式抗扭矩装置中的结构示意图；

图6是本发明钻具的结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是本发明支撑臂为一体式结构时，多个刀盘直径之和等于切割断面直径的实施例之一的示意图；

图9是本发明支撑臂为一体式结构时，多个刀盘直径之和等于切割断面直径的实施例之二的示意图；

图10是本发明支撑臂为一体式结构时，多个刀盘直径之和等于切割断面直径的实施例之三的示意图；

图11是本发明支撑臂为一体式结构时，多个刀盘直径之和大于切割断面直径的实施例之三的示意图；

图12是本发明支撑臂为伸缩式时，刀盘直径小于切割断面半径的结构示意图；

图13是本发明掘进机构的结构示意图；

图14是本发明管片吊装装置的结构示意图；

图15是本发明渣浆分离机构的结构示意图；

图16是本发明动力提升机构实施例之一的结构示意图；

图17是本发明动力提升机构实施例之二的结构示意图；

图18是图17的A-A剖视图；

图19是本发明主驱动装置的结构示意图；

图中：1、动力提升机构；2、掘进机架；3、管片；4、主驱动装置；5、钻臂；6、副驱动装置；7、刀盘；8、渣浆泵；9、泥水分离设备；10、泥浆管路；11、刀具；12、卡块；13、边梁；14、中间架；15、引导臂；16、导向滑槽；17、挡臂；18、卡板；19、辐条支臂；20、导向轮A；21、倾斜传感器；22、竖井井壁；23、激光测距仪；24、刃脚；25、钢绞线；26、穿芯式液压缸；27、排浆管；28、定滑轮A；29、钢丝绳A；30、同步绞车；31、动滑轮A；32、导向轮B；33、提升架；34、定滑轮B；35、提升滚筒；36、钢丝绳B；37、定滑轮C；38、导向轮支架；39、第一外箱体；40、从动齿轮；41、延伸部；42、主动齿轮；43、主驱动电机。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。

结合附图1-19包括掘进机构和设置在地面上的用于提放掘进机构的动力提升机构、用于将竖井内在掘进机构破土后产生的泥浆提升排出并进行处理的渣浆分离机构以及用于控制上述各个机构运行的操作控制系统；掘进机构包括掘进机架2、钻臂5、带动钻臂5转动的主驱动装置4、钻具和带动钻具转动的副驱动装置6，主驱动装置4包括第一外箱体、以及安装在第一外箱体内的主驱动电机43和第一齿轮箱，外箱体安装在掘进机架2中部并与之固定连接，主驱动电机43的输出轴与第一齿轮箱的主动齿轮42连接，第一齿轮箱内与主动齿轮42啮合的从动齿轮40下部的延伸部41伸出外箱体外，且此延伸部41与钻臂5的中部连接；钻臂上安装至少两个副驱动装置6，每个副驱动装置6包括第二外箱体、以及安装在外箱体内的副驱动电机和第二齿轮箱，副驱动电机的输出轴与第二齿轮箱的主动齿轮连接，第二齿轮箱内与主动齿轮啮合的从动齿轮下部的延伸部伸出外箱体外，且此延伸部与钻具连接。

本发明的主驱动装置4和副驱动装置6的结构相同，工作原理如下：启动主驱动装置4的主驱动电机43带动主动齿轮42转动，主动齿轮42与从动齿轮40相啮合，从动齿轮40带动延伸部41转动，同时与延伸部41连接的钻臂5实现旋转运动，副驱动装置6第二外箱体内的副驱动电机输出轴驱动第二齿轮箱的主动齿轮转动，第二齿轮箱从动齿轮下部的延伸部带动钻具转动，实现全断面切削。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，所述的下沉法回转式竖井掘进机，掘进机架2为多臂式机架，包括中间架14、边梁13、卡块12和导向轮20，沿中间架14的外侧面间隔均匀、拆卸式连接有若干个呈放射状布置的边梁13，且每相邻边梁13之间的夹角均相同，在边梁13的末端均固定有卡块12，卡块12外侧面安装有导向轮20。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，钻臂5包括中部具有空腔的安装座，安装座的上端与第一齿轮箱从动齿轮的延伸部连接，在安装座的外侧面上呈放射状均布有至少两根支撑臂。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，钻臂5的每根支撑臂均为固定一体式结构，每根支撑臂上均沿其长度方向间隔安装有若干个副驱动装置6，每个副驱动装置连接有位于支撑臂下方的钻具。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，钻臂5的每根支撑臂均为伸缩式结构，每根支撑臂的外端部均安装有一副驱动装置6，副驱动装置连接有位于支撑臂下方的钻具。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，钻具均包括刀盘7和刀具11，刀盘7包括连接环和三个辐条支臂19，连接环的上端与第二齿轮箱从动齿轮的延伸部固定连接，三个辐条支臂19沿连接环中心在其外圆周面上呈放射状均匀分布，每个辐条支臂19底面外边缘处安装有一个刀具11；或沿辐条支臂19长度方向安装有两个及以上刀具11，且其中一个刀具11位于辐条支臂19底面外边缘处。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，钻具的刀盘7的直径小于等于切割断面的半径。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，钻臂的多根支撑臂上安装的若干个副驱动装置分别连接有位于支撑臂下方的钻具，多个刀盘直径之和大于等于切割面的直径。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，其还包括有滑槽式抗扭矩装置，滑槽式抗扭矩装置包括导向滑槽16，导向滑槽16的横截面呈U形，导向滑槽16通过螺栓固定在竖井井壁的管片3上，掘进机架2的卡块外侧面的导向轮20滑动装配在导向滑槽16内，导向滑槽16两侧臂下端之间设有挡臂17，导向滑槽16两侧臂上端均设有向外扩的引导臂15，两引导臂15之间呈倒八字形，导向滑槽16的上部边缘处设有位置传感器，导向滑槽16的上部后端设有卡板18，卡板18底面外端与导向滑槽16上端面形成台阶状，卡板18通过此台阶部与管片3上的螺母板卡接。

掘进机架2端部的卡块滑动设置在导向滑槽16内，起到左右限位作用，同时为钻井时的掘进机提供反扭矩，该反扭矩通过导向滑槽16传递到竖井井壁上，在导向滑槽16上、下两端分别设置位置传感器和挡臂17，双重保护来控制沉井掘进机的掘进行程，既安全可靠地保证了设备的正常运行，又为操作室进入下一步工序提供有力依据。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，动力提升机构包括多台结构相同的同步绞车系统，同步绞车系统分别一一对应于掘进机架2的边梁13布置，每台同步绞车系统包括同步绞车30、提升架和钢丝绳29，在边梁13的上部均固定有动滑轮A31，在多台同步绞车30一侧的提升架上水平方向布置有两个定滑轮A28，钢丝绳A29的一端缠绕在同步绞车30的滚筒上，另一端依次绕过两个定滑轮A28后与动滑轮A31连接，在滚筒的一侧设有为滚筒提供动力的电机。

结合附图11所示，上述动力提升机构在工作时，每根钢丝绳A29的一端分别缠绕在每台同步绞车30的滚筒上，另一端分别绕过提升架上水平设置的两个定滑轮A28，使钢丝绳A29的方向由水平改为竖直，与相应的掘进机架2的边梁13上部的动滑轮A31连接，启动多台同步绞车30使多根钢丝绳A29同时收紧或下放，实现掘进机构的平稳升降。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，第二种结构的下沉法回转式竖井掘进机，动力提升机构为提升机，提升机包括多个提升架，多个提升架33分别一一对应于掘进机架的边梁13布置，其中第一提升架上安装有提升滚筒35、以及为提升滚筒35旋转提供动力的马达，所述提升滚筒35上沿滚筒中心轴线方向缠绕有若干根与掘进机架2的边梁13数量相同的钢丝绳B36，每根钢丝绳B36对应绕过提升滚筒35上的每个绳槽；每个提升架33上均安装有两个定滑轮C37，提升滚筒35上缠绕的第一根钢丝绳B36绕过两个定滑轮C37与相对应的掘进机架2的边梁13顶部设置的动滑轮A31相连接，其余的每根钢丝绳B36分别依次绕过一个定滑轮B34、多个导向轮B32、另一个定滑轮B34，再绕过相应的提升架上安装的定滑轮C37与相对应的掘进机架2的边梁13顶部设置的动滑轮A31相连接, 多个定滑轮B34、导向轮B32分别安装在相应的滑轮支架38上，通过滑轮支架38固定在地面上，且能够自由转动。

结合附图12、13可知，上述的动力提升机构在工作时，提升滚筒35上缠绕的第一根钢丝绳绕过A处的第一提升架上的两个定滑轮C37到达动滑轮A31；第二根钢丝绳从提升滚筒35出发先经过一个定滑轮B34，钢丝绳的方向由竖直改为水平，然后经过多个导向轮B32，到达另一个定滑轮B34,通过此定滑轮B34使第二根钢丝绳的方向由水平改为竖直，再经由位于B处的第二提升架上布置的2个定滑轮C37到达动滑轮A31；第三根钢丝绳与第二根钢丝绳原理相同，经由位于C处的第三提升架上布置的2个定滑轮C37到达动滑轮A31；在需要提升或下放掘进机构时，通过提升滚筒35旋转来实现动滑轮A31的升降，从而实现掘进机构的升降，由于A、B、C三点通过同一提升滚筒实现升降，同步性较好，钢丝绳下放长度不会出现偏差，因此，掘进机构不会出现高低不平，而且由于只需要一台提升机，大大降低了成本。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，其渣浆分离机构包括渣浆泵8、泥浆管路10和泥水分离设备9，渣浆泵8的出口端通过排浆管27与地面上的泥水分离设备9连接，渣浆泵8固定安装在主驱动装置4的外箱体的上部，泥浆管路10的上端通过第一回转接头与渣浆泵8的吸浆口连接，泥浆管路10的下端依次穿过主驱动装置4的外箱体、钻臂5具有空腔的安装座后连接三通接头的一端，三通接头的另外两端分别连接有分支管路，副驱动装置6的外箱体顶部安装有第二回转接头，分支管路的下端通过第二回转接头与副驱动装置6的外箱体内的连接管一端连接，连接管另一端穿过副驱动装置6的外箱体、钻具的连接环后连接四通接头的一端，四通接头的另外三端分别连接有分流管路，分流管路的下端与辐条支臂下部的吸渣口连接。

结合附图10，上述渣浆分离机构在工作时，钻具在副驱动装置6的带动下旋转掘进，吸渣口也随之旋转，掘进产生的泥渣、岩屑与注入井内的水在钻具的搅动下形成泥浆液，在渣浆泵8的作用下，钻具下部的多个吸渣口同时开始吸渣，覆盖竖井半径内的所有渣量，泥浆由钻具下部的多个吸渣口依次经分流管路、连接管、第二回转接头、分支管路、三通接头进入泥浆管路10，再通过第一回转接头、渣浆泵8、排浆管27进入地面上的泥水分离设备9中进行处理；当钻进到一定深度后，利用气举方式进行洗井排渣，即停止渣浆泵8运行或直接将其拆除，在排浆管27中注入压缩空气，降低泥浆管路10内泥浆的密度，使泥浆管路10内外形成压差，将泥浆提升到洞外，经分离沉淀后泥水返回井内循环使用，在泥浆不断的搅动过程中能够及时起到平衡竖井周围水压作用。

所述的下沉法回转式竖井掘进机，其还包括用于提放管片并将之安装在竖井内壁的若干个管片吊装装置，若干个管片吊装装置在地面上沿竖井圆周方向间隔均匀分布，管片吊装装置包括穿芯液压缸26、放线盘25和控制系统，放线盘25上缠绕有钢绞线，钢绞线一端与穿芯液压缸26的活塞杆连接，另一端穿过穿芯液压缸26与竖井井壁22最下部的管片3的刃脚24相连，且钢绞线位于穿心液压缸26内的两端分别通过上、下锚板连接锁紧；穿芯式液压缸26安装座的一侧下部安装有激光测距仪23，管片3上部内侧安装有倾斜传感器21，穿芯液压缸26、激光测距仪23、倾斜传感器21均与控制系统通过导线连接。

管片吊装装置能够有效的防止竖井内壁上的管片出现下沉过快、突沉、倾斜和超沉等突发问题，很好的满足现场施工要求。每个管片提放装置中，激光测距仪采集的测量数据、倾斜传感器采集的检测数据发送至控制系统中，控制系统通过分析处理对比各个管片提放距离和倾斜角度，控制穿芯液压缸工作，根据需要锁定/松开钢绞线完成管片提放，调整竖井管片的下放姿态，控制竖井管片的下沉，保证沉井工作的安全。每次竖井管片提放到位后，激光测距仪数据重新校对清零，倾斜传感器重新安装于最上部竖井管片上以继续进行测倾斜角度的测量。钢绞线随竖井管片进入已开挖的竖井中，竖井完成后仍然留在井内，不再回收重复利用。

上述的每个管片吊装装置实现一个循环的竖井管片提放步骤如下：

步骤1、在管片3提放前，锁紧钢绞线的上、下锚板均处于锁紧状态，穿芯液压缸26为回缩状态，开始提放，下锚板不动作处于锁紧状态，上锚板松开；步骤2、穿芯液压缸26的活塞杆伸出，上锚板随活塞杆整体上移一个提放行程；步骤3、上锚板锁紧钢绞线；步骤4、下锚板松开钢绞线；步骤5、下锚板松开钢绞线，穿芯液压缸26的活塞杆收回，完成此循环管片提放工作；需继续提放管片就开始新的循环。

实施本发明所述的下沉法回转式竖井掘进机，在工作时，首先利用多个管片吊装装置分别将管片3下放至竖井内壁最底层，形成环形管片组，通过起吊装置将多个环形管片组依次下放在最底层的环形管片组上，下放完成后形成对整各竖井内壁的维护，在竖井内壁上安装有多个分布均匀的滑槽式抗扭矩装置，再利用动力提升机构将掘进机构放入竖井内，掘进机构经由掘进机架2上的导向轮20在滑槽式抗扭矩装置内向下滑动至竖井底部，启动主驱动装置4、副驱动装置6，主驱动装置4带动钻臂5旋转，钻臂5上设置的副驱动装置6分别带动安装在钻臂5底部的钻具沿圆周方向旋转，以进行掘进施工，钻具旋转过程中吸渣口也随之旋转，在切削下来的岩屑与水混合成泥浆后，在渣浆泵8的作用下多个吸渣口同时开始吸渣，覆盖竖井半径内的所有渣量，在钻机掘进时可及时将破碎后的岩土泥浆通过渣浆泵8输送到竖井外，实现钻进洗井出渣的目的，岩土泥浆通过排浆管27进入地面上的泥水分离设备，分离出的水能够继续注入竖井内。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (9)

1.一种下沉法回转式竖井掘进机，其特征是：包括掘进机构和设置在地面上的用于提放掘进机构的动力提升机构、用于将竖井内在掘进机构破土后产生的泥浆提升排出并进行处理的渣浆分离机构以及用于控制上述各个机构运行的操作控制系统，掘进机构包括掘进机架、钻臂、带动钻臂转动的主驱动装置、钻具和带动钻具转动的副驱动装置，主驱动装置包括第一外箱体、以及安装在第一外箱体内的主驱动电机和第一齿轮箱，外箱体安装在掘进机架中部并与之固定连接，主驱动电机的输出轴与第一齿轮箱的主动齿轮连接，第一齿轮箱内与主动齿轮啮合的从动齿轮下部伸出外箱体外，且此延伸部与钻臂的中部连接；掘进机架为多臂式机架，包括中间架、边梁、卡块和导向轮，沿中间架的外侧面间隔均匀、拆卸式连接有若干个呈放射状布置的边梁，且每相邻边梁之间的夹角均相同，在边梁的末端均固定有卡块，卡块外侧面安装有导向轮；钻臂上安装至少两个副驱动装置，每个副驱动装置包括第二外箱体、以及安装在外箱体内的副驱动电机和第二齿轮箱，副驱动电机的输出轴与第二齿轮箱的主动齿轮连接，第二齿轮箱内与主动齿轮啮合的从动齿轮下部伸出外箱体外，且此延伸部与钻具连接；钻臂包括中部具有空腔的安装座，安装座的上端与第一齿轮箱从动齿轮的延伸部连接，在安装座的外侧面上呈放射状均布有至少两根支撑臂；钻臂的每根支撑臂均为固定一体式结构，每根支撑臂上均沿其长度方向间隔安装有若干个副驱动装置，每个副驱动装置连接有位于支撑臂下方的钻具；钻具均包括刀盘和刀具，刀盘包括连接环和三个辐条支臂，连接环的上端与第二齿轮箱从动齿轮的延伸部固定连接，三个辐条支臂沿连接环中心在其外圆周面上呈放射状均匀分布，每个辐条支臂底面外边缘处安装有一个刀具；或沿辐条支臂长度方向安装有两个及以上刀具，且其中一个刀具位于辐条支臂底面外边缘处；上述的钻臂为伸缩式结构时，每个刀盘的直径小于等于切割断面的半径。

2.根据权利要求1所述的下沉法回转式竖井掘进机，其特征是：钻臂的每根支撑臂均为伸缩式结构，每根支撑臂的外端部均安装有一副驱动装置，副驱动装置连接有位于支撑臂下方的钻具。

3.根据权利要求1所述的下沉法回转式竖井掘进机，其特征是：上述的钻臂为固定一体式结构时，多个刀盘直径之和大于等于切割面的直径。

4.根据权利要求1所述的下沉法回转式竖井掘进机，其特征是：多个刀盘的位置和尺寸满足竖井切割断面的全覆盖掘进。

5.根据权利要求1所述的下沉法回转式竖井掘进机，其特征是：其还包括有滑槽式抗扭矩装置，滑槽式抗扭矩装置包括导向滑槽，导向滑槽的横截面呈U形，导向滑槽通过螺栓固定在竖井井壁的管片上，掘进机架的卡块外侧面的导向轮滑动装配在导向滑槽内，导向滑槽两侧臂下端之间设有挡臂，导向滑槽两侧臂上端均设有向外扩的引导臂，两引导臂之间呈倒八字形，导向滑槽的上部边缘处设有位置传感器，导向滑槽的上部后端设有卡板，卡板底面外端与导向滑槽上端面形成台阶状，卡板通过此台阶部与管片上的螺母板卡接。

6.根据权利要求1所述的下沉法回转式竖井掘进机，其特征是：动力提升机构包括多台结构相同的同步绞车系统，同步绞车系统分别一一对应于掘进机架的边梁布置，每台同步绞车系统包括同步绞车、提升架和钢丝绳，在边梁的上部均固定有动滑轮A，在多台同步绞车一侧的提升架上水平方向布置有两个定滑轮A（28），钢丝绳A的一端缠绕在同步绞车的滚筒上，另一端依次绕过两个定滑轮A后与动滑轮A连接，在滚筒的一侧设有为滚筒提供动力的电机。

7.根据权利要求1所述的下沉法回转式竖井掘进机，其特征是：动力提升机构为提升机，提升机包括多个提升架，多个提升架分别一一对应于掘进机架的边梁布置，其中第一提升架上安装有提升滚筒、以及为提升滚筒旋转提供动力的马达，所述提升滚筒上沿滚筒中心轴线方向缠绕有若干根与掘进机架的边梁数量相同的钢丝绳B，每根钢丝绳B对应绕过提升滚筒上的每个绳槽；每个提升架上均安装有两个定滑轮C，提升滚筒上缠绕的第一根钢丝绳B绕过两个定滑轮C与相对应的掘进机架的边梁顶部设置的动滑轮A相连接，其余的每根钢丝绳B分别依次绕过一个定滑轮B、多个导向轮B、另一个定滑轮B，再绕过相应的提升架上安装的定滑轮C与相对应的掘进机架的边梁顶部设置的动滑轮A相连接, 多个定滑轮B、导向轮B分别安装在相应的滑轮支架上，通过滑轮支架固定在地面上，且能够自由转动。

8.根据权利要求1所述的下沉法回转式竖井掘进机，其特征是：其渣浆分离机构包括渣浆泵、泥浆管路和泥水分离设备，渣浆泵的出口端通过排浆管与地面上的泥水分离设备连接，渣浆泵固定安装在主驱动装置的外箱体的上部，泥浆管路的上端通过第一回转接头与渣浆泵的吸浆口连接，泥浆管路的下端依次穿过主驱动装置的外箱体、钻臂具有空腔的安装座后连接三通接头的一端，三通接头的另外两端分别连接有分支管路，副驱动装置的外箱体顶部安装有第二回转接头，分支管路的下端通过第二回转接头与副驱动装置的外箱体内的连接管一端连接，连接管另一端穿过副驱动装置的外箱体、钻具的连接环后连接四通接头的一端，四通接头的另外三端分别连接有分流管路，分流管路的下端与辐条支臂下部的吸渣口连接。

9.根据权利要求1所述的下沉法回转式竖井掘进机，其特征是：其还包括用于提放管片并将之安装在竖井内壁的若干个管片吊装装置，若干个管片吊装装置在地面上沿竖井圆周方向间隔均匀分布，管片吊装装置包括穿芯液压缸、放线盘和控制系统，放线盘上缠绕有钢绞线，钢绞线一端与穿芯液压缸的活塞杆连接，另一端穿过穿芯液压缸与竖井井壁最下部的管片的刃脚相连，且钢绞线位于穿心液压缸内的两端分别通过上、下锚板连接锁紧；穿芯式液压缸安装座的一侧下部安装有激光测距仪，管片上部内侧安装有倾斜传感器，穿芯液压缸、激光测距仪、倾斜传感器均与控制系统通过导线连接。