CN110761794A - 一种竖井掘进机及其推进系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖井掘进机及其推进系统，推进系统包括主支撑架和控制系统，主支撑架能够架设在竖井上，主支撑架设有用于向下推动掘进机整机移动的推进油缸、用于控制钢绞线收放线的提升装置，钢绞线的下端与位于竖井中的掘进机整机相连；控制系统用于在推进作业时控制推进油缸和提升装置动作，以使钢绞线的放线速度与推进油缸的伸长速度均为匀速的预设掘进速度。本申请提供的推进系统采用提升装置与推进油缸协同作业的方式，提升装置在井上通过钢绞线垂直提升掘进机整机，推进油缸通过主支撑架提供反力推进掘进机整机，消除了掘进机整机及支护结构自身重量的影响，实现竖井掘进推进力和推进速度可控及整机姿态调整，保证施工效率和设备安全。

Description

一种竖井掘进机及其推进系统

技术领域

本发明涉及竖井建造技术领域，更具体地说，涉及一种推进系统。此外，本发明还涉及一种包括上述推进系统的竖井掘进机。

背景技术

竖井工程广泛地应用于地下空间的开发领域，机械自动化程度较低的人工开挖形式比较普遍，随着行业的快速发展，各类型机械化程度和工作效率高的竖井掘进机不断出现。

掘进机整机推进过程控制是竖井掘进机中的重要技术部分，现有竖井推进系统作用形式单一，掘进机整机在自身重力和油缸推力的作用下进行主动推进。在实际施工时，由于掘进机整机及支护结构重量大，受该重量影响，竖井推进系统很难对其推进力和速度进行控制，同时设备损耗大、且有较大的安全风险。

综上所述，如何控制掘进机的推进力和推进速度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种推进系统，其采用提升装置与推进油缸协同作业的工作方式，能够在掘进机整机推进过程中对推进力和推进速度进行控制，避免了掘进机整机及支护结构自身重力对掘进过程和系统稳定性的影响，提高施工效率和安全系数。本发明的另一目的是提供一种包括上述推进系统的竖井掘进机。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种推进系统，包括：

能够架设在竖井上的主支撑架，所述主支撑架设有通过支护结构向下推动掘进机整机移动的推进油缸和用于控制钢绞线收放线的提升装置，所述钢绞线的下端与位于竖井中的所述掘进机整机相连；

控制系统，所述推进油缸、所述提升装置分别与所述控制系统电连接，所述控制系统用于在推进作业时控制推进油缸和提升装置动作，以使所述钢绞线的放线速度与所述推进油缸的伸长速度均为匀速的预设掘进速度。

优选的，所述主支撑架包括直立于地面的竖梁和设于所述竖梁顶部的横梁，所述推进油缸的顶部与所述横梁的底部固定连接，所述提升装置设于所述横梁的顶部。

优选的，所述推进油缸有多个，多个所述推进油缸在沿竖直方向延伸的预设轴线的外周均匀分布，所述预设轴线与竖井的中心轴共线。

优选的，所述提升装置至少有两个，所述钢绞线与所述提升装置一一对应连接。

优选的，所述提升装置包括供所述钢绞线缠绕的卷筒和控制所述卷筒转动的驱动机构。

优选的，所述提升装置还包括用于锚紧和松开所述钢绞线的锚具。

一种竖井掘进机，包括掘进机整机和上述任意一种推进系统。

本发明提供的推进系统包括主支撑架、推进油缸、提升装置、钢绞线、控制系统；其中，主支撑架能够架设在竖井上方，推进油缸设于主支撑架、通过支护结构向下推动掘进机整机移动，钢绞线的下端与掘进机整机相连，提升装置设于主支撑架、用于控制钢绞线收放线。推进油缸、提升装置分别与控制系统电连接。

在推进作业时，控制系统控制推进油缸和提升装置动作，使得钢绞线的放线速度与推进油缸的伸长速度相等、并保持匀速状态。在此过程中，钢绞线保持拉紧状态，提升装置通过钢绞线垂直拉动掘进机整机，由于此时提升装置以预设掘进速度控制钢绞线下放，因此，钢绞线的拉力能够平衡掘进机整机及支护结构的重力；同时，推进油缸伸长，其通过主支撑架提供的反力顶推支护结构，使得掘进机整机随推进油缸的伸长而以预设掘进速度匀速向下掘进。由于掘进机整机及支护结构的重力由钢绞线承担，因此，推进油缸可以较为容易的控制掘进机整机的掘进速度和掘进力。

本申请还提供了一种竖井掘进机，具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为推进系统的结构示意图。

图1中的附图标记为：1-提升装置、2-主支撑架、3-推进油缸、4-钢绞线、5-掘进机整机、6-支护结构。

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做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。

请参考图1，本申请提供了一种推进系统，包括主支撑架2和控制系统。其中，主支撑架2能够架设在竖井上，主支撑架2设有通过支护结构向下推动掘进机整机5移动的推进油缸3和用于控制钢绞线4收放线的提升装置1，钢绞线4的下端与位于竖井中的掘进机整机5相连。控制系统用于在推进作业时控制推进油缸3和提升装置1动作，以使钢绞线4的放线速度与推进油缸3的伸长速度均为匀速的预设掘进速度；推进油缸3、提升装置1分别与控制系统电连接。

具体的，在进行竖井建造的过程中，掘进机整机5需要从地面向下进行掘进作业，制造出井筒，并在掘进过程中于井筒的侧壁增加支护结构6。

主支撑架2固定在地面上，且其位于建造中的竖井的上方。主支撑架2的具体结构可以有多种选择，能够稳定固定于地面，同时对推进油缸3、提升装置1进行固定即可。

推进油缸3固定在主支撑架2上，且位于掘进机整机5及支护结构6的上方，其活塞杆伸缩后可以通过主支撑架2提供的反力向下顶推支护结构6，进而控制掘进机整机5向下掘进。在实际工作时，推进油缸3可以通过撑靴施加推力到支护结构6上，推进油缸3的伸长速度可以通过油缸压力进行控制。

钢绞线4下端与掘进机整机5固定，且在工作时保持拉紧状态。提升装置1能够控制钢绞线4收放线，调整钢绞线4的下放长度，即调整提升装置1和掘进机整机5之间的钢绞线4的长度。

在推进作业时，提升装置1通过钢绞线4垂直拉动掘进机整机5，掘进机整机5以预设掘进速度进行匀速掘进，同时提升装置1以预设掘进速度控制钢绞线4下放，因此，提升装置1和钢绞线4能够平衡掘进机整机5的重力。同时，推进油缸3以预设掘进速度控制活塞杆伸出、通过支护结构6推动掘进机整机5向下移动。由于掘进机整机5和支护结构6的重力由钢绞线4承担，因此，推进油缸3可以较为容易的控制掘进机整机5的掘进速度和掘进力。

本申请提供的推进系统采用提升装置1与推进油缸3协同作业的方式，提升装置1在井上通过钢绞线4垂直提升掘进机整机5，消除了掘进机整机5和支护结构6自身重力的影响；推进油缸3通过主支撑架2提供反力推进掘进机整机5，实现竖井掘进推进力和推进速度可控，保证施工效率和设备安全。

可以理解的，在实际施工过程中，需要先在地面挖出一定深度的孔洞，将掘进机整机5放入孔洞中。因此，在掘进机整机5进行掘进前，还需要先将掘进机整机5下放到需要的位置，在此过程中，推进油缸3无需工作，通过提升装置1以恒定的速度下放钢绞线4即可。

可选的，本申请提供的一种实施例中，主支撑架2包括直立于地面的竖梁和设于竖梁顶部的横梁，推进油缸3的顶部与横梁的底部固定连接，提升装置1设于横梁的顶部。具体的，提升装置1安装在横梁的中部四角位置，横梁起到固定推进油缸3和提升装置1的作用，竖梁将横梁架起一定高度，从而为推进油缸3提供安装空间。在实际设计时，钢绞线4的位置需要根据实际需要设置，钢绞线4可以垂挂在横梁的外侧，或者在横梁开设供钢绞线4穿过的避让孔。

进一步的，为了优化推进油缸3对掘进机整机5的推进效果，本申请提供的一种实施例中，推进油缸3有多个，多个推进油缸3在沿竖直方向延伸的预设轴线的外周均匀分布。具体的，在装配完成的状态下，预设轴线与竖井的中心轴共线，即，多个推进油缸3分布在掘进机整机5的顶部、且沿竖井的周向均匀分布，从而均匀推动掘进机整机5移动，使得掘进机整机5受力均匀。

可选的，本申请提供的一种实施例中，提升装置1至少有两个，钢绞线4与提升装置1一一对应连接。具体的，提升装置1对称分布在预设轴线的两侧，提高掘进机整机5受力的稳定性。另外，提升装置1至少有两个时还可以对掘进机整机5的姿态进行调整。例如，竖直掘进时，各个钢绞线4的下放长度一致；而当掘进机整机5需要调整掘进方向时，各个钢绞线4的下放长度不等，则掘进机整机5会向长度短的钢绞线4所在一侧转向。

进一步的，在上述任意一个实施例的基础上，提升装置1包括供钢绞线4缠绕的卷筒和控制卷筒转动的驱动机构。具体的，钢绞线4缠绕在卷筒上，卷筒旋转即可实现钢绞线4的收放线。驱动机构可以采用液压或其他驱动方式控制卷筒的旋转。在工作时控制系统控制驱动机构动作，保持驱动机构的油缸压力恒定，使得卷筒以恒定的速度旋转，从而达到恒速下放钢绞线4的效果。

可选的，本申请提供的一种实施例中，提升装置1还包括用于锚紧和松开钢绞线4的锚具。具体的，提升装置1可以设置两个锚具，上端的锚具始终锚紧钢绞线4，保障钢绞线4的端部与卷筒的稳定连接；下端的锚具位于卷筒和掘进机整机5之间，其可以根据需求切换锚紧和松开的工作状态，在掘进机整机5下放或掘进的过程中，下端的锚具松开钢绞线4，使得钢绞线4可以自由收放。

除了上述推进系统，本发明还提供一种竖井掘进机，该竖井掘进机包括掘进机整机5和上述任意一种推进系统。该竖井掘进机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的竖井掘进机及其推进系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种推进系统，其特征在于，包括：

能够架设在竖井上的主支撑架（2），所述主支撑架（2）设有通过支护结构（6）向下推动掘进机整机（5）移动的推进油缸（3）和用于控制钢绞线（4）收放线的提升装置（1），所述钢绞线（4）的下端与位于竖井中的所述掘进机整机（5）相连；

控制系统，所述推进油缸（3）、所述提升装置（1）分别与所述控制系统电连接，所述控制系统用于在推进作业时控制推进油缸（3）和提升装置（1）动作，以使所述钢绞线（4）的放线速度与所述推进油缸（3）的伸长速度均为匀速的预设掘进速度。

2.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，所述主支撑架（2）包括直立于地面的竖梁和设于所述竖梁顶部的横梁，所述推进油缸（3）的顶部与所述横梁的底部固定连接，所述提升装置（1）设于所述横梁的顶部。

3.根据权利要求2所述的推进系统，其特征在于，所述推进油缸（3）有多个，多个所述推进油缸（3）在沿竖直方向延伸的预设轴线的外周均匀分布，所述预设轴线与竖井的中心轴共线。

4.根据权利要求2所述的推进系统，其特征在于，所述提升装置（1）至少有两个，所述钢绞线（4）与所述提升装置（1）一一对应连接。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的推进系统，其特征在于，所述提升装置（1）包括供所述钢绞线（4）缠绕的卷筒和控制所述卷筒转动的驱动机构。

6.根据权利要求5所述的推进系统，其特征在于，所述提升装置（1）还包括用于锚紧和松开所述钢绞线（4）的锚具。

7.一种竖井掘进机，包括掘进机整机（5），其特征在于，还包括权利要求1至6任意一项所述的推进系统。