CN112727464B - 一种用于竖井掘进机施工的出渣系统及出渣方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于竖井掘进机施工的出渣系统及出渣方法，属于地下施工领域，出渣系统包括刮板链出渣系统、真空出渣系统和输送系统；本发明采用刮板链出渣及真空出渣联合式的出渣方式，刮板链出渣系统用于收集刀盘破岩产生的大量渣片，解决了传统真空出渣系统收集大量渣片及大尺寸渣片所需设备昂贵及功耗大的问题；而真空出渣系统则用于收集剩余的岩屑、岩粉，所需功耗低，同时解决了刮板链出渣系统不能出渣彻底、造成重复破岩的问题；两种出渣系统互补配合，实现了竖井掘进机施工过程中的高效出渣，尤其适用于深井、大中型直径竖井掘进机施工，实用性强。

Description

一种用于竖井掘进机施工的出渣系统及出渣方法
技术领域
本发明属于地下施工领域，涉及一种竖井施工技术，特别是涉及一种用于竖井掘进机施工的出渣系统及出渣方法。
背景技术
高效出渣是至今竖井正向施工的一大难题。针对竖井掘进机施工，传统的出渣方式包括刮板链出渣方式、泥浆出渣方式和真空出渣方式。刮板链出渣可以收集大量刀盘破岩产生的岩渣，但对于小尺寸或岩粉状岩渣难以收集清理，尤其在开挖面刀槽内的岩渣难以收集，造成二次破岩，影响破岩效率。泥浆出渣能耗大，受缺水因素局限大，深井施工效率低，容易发生洗井不充分、重复破碎、管路堵塞等问题。真空出渣方式一般适用于小直径正向竖井掘进机施工出渣，但对于深井施工、大中型直径竖井掘进机施工出渣效率较低、耗能大。
综上所述，针对竖井掘进机研发一套工作效率高、清理程度高的出渣方案，是本发明亟待解决的一个问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于竖井掘进机施工的出渣系统及出渣方法，该出渣系统及出渣方法通过采用刮板链及真空联合式出渣方式，解决了上述现有技术存在的问题，实现了竖井掘进机施工过程中的高效出渣。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种用于竖井掘进机施工的出渣系统，主要包括如下几部分：
刮板链出渣系统，所述刮板链出渣系统包括刮板链集渣机构，所述刮板链集渣机构设置于竖井掘进机刀盘上；
真空出渣系统，所述真空出渣系统包括刀盘吸渣装置和渣片空气分离仓，所述刀盘吸渣装置和所述渣片空气分离仓通过吸渣管连接，所述刀盘吸渣装置设置于所述竖井掘进机刀盘上，用于在所述刮板链集渣机构收集刀盘破岩后的大量渣片后，收集同区域上剩余的小尺寸块状、粒状、粉状岩渣；
输送系统，所述输送系统用于将所述刮板链出渣系统和/或所述真空出渣系统收集的岩渣输送至井外。
可选的，所述刮板链集渣机构包括刮板链和设置于所述刮板链的外表面的若干刮板；所述竖井掘进机刀盘上设置有多个所述刮板链集渣机构。
可选的，所述刮板链为三角形闭合链条；所述刮板在所述三角形闭合链条的外表面间隔均匀分布。
可选的，所述刀盘吸渣装置包括至少一个吸渣孔，所述吸渣孔通过所述吸渣管与所述渣片空气分离仓连接。
可选的，所述刀盘吸渣装置的外围罩设有密封罩，所述密封罩内设置有长条耐磨滚刷。
可选的，所述渣片空气分离仓通过排气管连接有真空动力单元，所述真空动力单元用于为真空出渣提供负压动力。
可选的，还包括临时存渣仓，所述临时存渣仓同时与所述刮板链出渣系统、所述真空出渣系统和所述输送系统连接，用于对收集的岩渣进行临时存放，所述输送系统直接输送所述临时存渣仓内的岩渣。
可选的，所述渣片空气分离仓内设置有自动卸渣阀门和溜渣槽，所述溜渣槽一端与所述自动卸渣阀门连接，另一端与所述临时存渣仓连接。
可选的，所述输送系统包括：
第一渣片输送机构，所述第一渣片输送机构为刮板链输送机构，底部与所述刮板链出渣系统和/或所述真空出渣系统连接；
卸渣机构，所述卸渣机构位于所述第一渣片输送机构的上方，包括渣片吊桶；所述渣片吊桶用于接收并存放来自所述第一渣片输送机构的岩渣；
第二渣片输送机构，所述第二渣片输送机构位于所述卸渣机构的上方，包括吊钩；所述吊钩用于将所述渣片吊桶提升至地面。
可选的，所述竖井掘进机刀盘安装于竖井掘进机主机立柱的底部，所述竖井掘进机主机立柱下端的周围套设有主驱动，主驱动为圆环状结构，是竖井掘进机刀盘旋转的动力单元。所述竖井掘进机主机立柱上还设置有设备平台，上述卸渣机构和真空动力单元均设置于所述设备平台上。
同时，本发明提出一种基于上述出渣系统的出渣方法，具体如下：同时设置刮板链出渣系统和真空出渣系统，并在竖井掘进机开始掘进时，同时启动刮板链出渣系统和真空出渣系统；刮板链出渣系统收集刀盘破岩后的大量渣片，并将收集到的大块渣片卸入临时存渣仓；真空出渣系统在真空动力单元的负压作用下，通过吸渣孔及时收集刮板链集渣机构集渣后剩余的小尺寸块状、粒状、粉状岩渣，并将收集到的岩渣卸入临时存渣仓；最后通过输送系统将临时存渣仓内的全部渣片输送到地面。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的用于竖井掘进机施工的出渣系统及出渣方法，系统结构设置合理，采用刮板链出渣及真空出渣联合式的出渣方式，充分发挥两种出渣方式各自的优势，进而有效提高了出渣效率。其中，刮板链出渣系统用于收集刀盘破岩产生的大量渣片，解决了传统真空出渣系统收集大量渣片及大尺寸渣片所需设备昂贵及功耗大的问题；而真空出渣系统则用于收集剩余的岩屑、岩粉，所需功耗低，同时解决了刮板链出渣系统不能出渣彻底、造成重复破岩的问题，两种出渣系统互补配合，实现了竖井掘进机施工过程中的高效出渣，尤其适用于深井、大中型直径竖井掘进机施工，实用性强。
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为本发明用于竖井掘进机施工的出渣系统的整体结构示意图；
图2为本发明所提供的刀盘结构示意图；
其中，附图标记为：1、地面设备；2、第二渣片输送机构；3、卸渣机构；3-1、渣片吊桶；4、设备平台；5、第一渣片输送机构；6、竖井掘进机主机立柱；7、刮板链集渣机构；7-1、刮板；7-2、刮板链；8、刀盘；9、刀盘吸渣装置；9-1、吸渣孔；10、吸渣管；11、渣片空气分离仓；11-1、溜渣槽；12、稳定器；13、主驱动；14、撑靴；15、排气管；16、真空动力单元；17、面刀；18、边刀；19、临时存渣仓。
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。
本发明的目的是提供一种用于竖井掘进机施工的出渣系统及出渣方法，该系统通过采用刮板链及真空联合式出渣方式，解决了现有技术存在的问题，实现了竖井掘进机施工过程中的高效出渣。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1-2所示，本实施例提供一种用于竖井掘进机施工的出渣系统，主要包括刮板链出渣系统、真空出渣系统和输送系统三部分。其中：
刮板链出渣系统包括刮板链集渣机构7，刮板链集渣机构7安装在竖井掘进机的刀盘8上，其作用是通过刮板链7-2带动刮板7-1转动，来收集刀盘8破岩后的大量渣片，并将收集到的渣片卸入临时存渣仓19内。其中，若干刮板7-1间隔均匀地安装在刮板链7-2的外表面；刀盘8上可间隔布置多组刮板链集渣机构7。临时存渣仓19同样安装在刀盘8上。
真空出渣系统包括刀盘吸渣装置9、吸渣管10、渣片空气分离仓11、排气管15和真空动力单元16；刀盘吸渣装置9安装在刀盘8上，根据刀盘转动方向紧邻设置在刮板链7-2的一侧，其作用是收集刮板链集渣机构7集渣后剩余的岩渣，即在刮板链7-2收集开挖面上某区域的大量大块岩渣之后，及时收集该区域上剩余的小尺寸块状、粒状、粉状岩渣，避免造成二次破碎；吸渣管10安装在刀盘8的内部，其进渣口与刀盘吸渣装置9连接，出渣口与渣片空气分离仓11连接，作用是将刀盘吸渣装置9收集到的岩渣及空气输送到渣片空气分离仓11。其中，渣片空气分离仓11可安装在临时存渣仓19上，其作用是将刀盘吸渣装置9收集到的渣片和空气分离，并将渣片排入临时存渣仓19内。
输送系统包括自下而上依次设置的第一渣片输送机构5、卸渣机构3和第二渣片输送机构2；第一渣片输送机构5安装在竖井掘进机主机立柱6的内部，其作用是将临时存渣仓19中的岩渣输送至卸渣机构3；卸渣机构3安装在竖井掘进机主机的设备平台4上，其作用是接收第一渣片输送机构5输送来的渣片，并将渣片收集在渣片吊桶3-1中；第二渣片输送机构2位于设备平台4及地面设备1之间，随竖井施工深度增加而不断延伸，其作用是将渣片吊桶3-1及其内渣片提升至地面。
在工作过程中，为了提供稳定的设备推进反力，本实施例在竖井掘进机主机立柱6的侧面设置了撑靴14，撑靴14支撑在竖井的内壁；同时，由于竖井掘进机主机立柱6上还设置有整机的主驱动13，还可在主驱动13上设置稳定器12来与竖井的内井壁支撑连接，用于减小刀盘振动对地层及设备的影响并提供设备反扭矩。其中，稳定器12和撑靴14均为现有技术，在此不再赘述。
本实施例中，如图1-2所示，刮板链7-2优选为直角三角形闭合链条结构，且其在刀盘8上沿周向间隔均匀分布。刮板7-1在三角形闭合链条的外表面间隔均匀分布，包括面刀17和边刀18。
本实施例中，如图1所示，渣片空气分离仓11设有自动卸渣阀门及溜渣槽11-1，当渣片自重超过一定量值后卸渣阀门自动打开，渣片通过溜渣槽11-1进入到临时存渣仓19内。本实施例还在渣片空气分离仓11内设有粉尘过滤装置，分离后的空气经粉尘过滤装置进入排气管15。排气管15安装在竖井掘进机主机立柱6的内部，其进气口与渣片空气分离仓11连接，出气口与真空动力单元16连接，其作用是将刀盘吸渣装置9收集到的且经渣片空气分离仓11除尘后的空气排到竖井中。
本实施例中，如图1所示，真空动力单元16安装在竖井掘进机主机的设备平台4上，其作用是为真空出渣提供负压动力。
本实施例中，如图1所示，第一渣片输送机构5优选为垂直布置的刮板链输送机构；第二渣片输送机构2优选为吊钩机构。
本实施例中，真空动力单元16优选为小功率真空设备，满足收集小尺寸块状、粒状、粉状岩渣即可。
本实施例中，刀盘吸渣装置9为单吸渣孔或多吸渣孔组合方式，具体孔的数量可根据开挖直径确定。如图2所示，每个刀盘吸渣装置9中的吸渣孔沿刀盘8的径向间隔排布，孔径可大小不一；刀盘吸渣装置9优选与刮板链7-2间隔排布。
本实施例中，刀盘吸渣装置9的外围设置密封罩，提高吸渣效率；密封罩内可设置长条耐磨滚刷，借助刀盘8转动使滚刷产生滚动，增加岩渣动力，加速岩渣收集。
本实施例中，基于上述用于竖井掘进机施工的出渣系统的出渣方法，主要包括步骤如下：
首先，竖井掘进机开始掘进时，同时启动刮板链出渣系统和真空出渣系统；
之后，刮板链出渣系统通过刮板链集渣机构7的刮板链7-2收集刀盘破岩后的大量渣片，并将收集到的大块渣片卸入临时存渣仓19；
之后，真空出渣系统在真空动力单元16的负压作用下，通过紧邻设置在刮板链7-2一侧的吸渣孔9-1，及时收集刮板链集渣机构7集渣后剩余的小尺寸块状、粒状、粉状岩渣，避免造成二次破碎；该部分岩渣经吸渣管10进入渣片空气分离仓11；渣片空气分离仓11将刀盘吸渣装置9收集到的渣片和空气分离，分离后的渣片自重超过一定量值后自动打开渣片空气分离仓11的卸渣阀门，并通过溜渣槽11-1进入到临时存渣仓19；分离后的空气通过渣片空气分离仓11的粉尘过滤装置进行除尘，经过排气管15、真空动力单元16排放到竖井中；
再之后，临时存渣仓19的渣片经第一渣片输送机构5输送到卸渣机构3，通过卸渣机构3将渣片卸入渣片吊桶3-1内；
最后，第二渣片输送机构2将装有渣片的渣片吊桶3-1输送到地面。
由此可见，本发明提供的用于竖井掘进机施工的出渣系统，结构设置合理，采用刮板链出渣及真空出渣联合式的出渣方式，充分发挥两种出渣方式各自的优势，进而有效提高了出渣效率。其中，刮板链出渣系统用于收集刀盘破岩产生的大量渣片，解决了传统真空出渣系统收集大量渣片及大尺寸渣片所需设备昂贵及功耗大的问题；而真空出渣系统则用于收集剩余的岩屑、岩粉，所需功耗低，同时解决了刮板链出渣系统不能出渣彻底、造成重复破岩的问题，两种出渣系统互补配合，实现了竖井掘进机施工过程中的高效出渣，尤其适用于深井、大中型直径竖井掘进机施工，实用性强。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种用于竖井掘进机施工的出渣系统，其特征在于，包括：
刮板链出渣系统，所述刮板链出渣系统包括刮板链集渣机构，所述刮板链集渣机构设置于竖井掘进机刀盘上；
真空出渣系统，所述真空出渣系统包括刀盘吸渣装置和渣片空气分离仓，所述刀盘吸渣装置和所述渣片空气分离仓通过吸渣管连接，所述刀盘吸渣装置设置于所述竖井掘进机刀盘上，用于在所述刮板链集渣机构收集刀盘破岩后的大量渣片后，收集同区域上剩余的块状、粒状、粉状岩渣；
输送系统，所述输送系统用于将所述刮板链出渣系统和/或所述真空出渣系统收集的岩渣输送至井外；所述输送系统包括第一渣片输送机构、卸渣机构和第二渣片输送机构，所述第一渣片输送机构为刮板链输送机构，底部与所述刮板链出渣系统和/或所述真空出渣系统连接；所述卸渣机构位于所述第一渣片输送机构的上方，所述卸渣机构包括渣片吊桶，所述渣片吊桶用于接收并存放来自所述第一渣片输送机构的岩渣；所述第二渣片输送机构位于所述卸渣机构的上方，所述第二渣片输送机构包括吊钩，所述吊钩用于将所述渣片吊桶提升至地面。
2.根据权利要求1所述的用于竖井掘进机施工的出渣系统，其特征在于，所述刮板链集渣机构包括刮板链和设置于所述刮板链的外表面的刮板；所述竖井掘进机刀盘上设置有多个所述刮板链集渣机构。
3.根据权利要求2所述的用于竖井掘进机施工的出渣系统，其特征在于，所述刮板链为三角形闭合链条；所述刮板在所述三角形闭合链条的外表面间隔分布。
4.根据权利要求1所述的用于竖井掘进机施工的出渣系统，其特征在于，所述刀盘吸渣装置包括至少一个吸渣孔，所述吸渣孔通过所述吸渣管与所述渣片空气分离仓连接。
5.根据权利要求1所述的用于竖井掘进机施工的出渣系统，其特征在于，所述刀盘吸渣装置的外围罩设有密封罩，所述密封罩内设置有长条耐磨滚刷。
6.根据权利要求1所述的用于竖井掘进机施工的出渣系统，其特征在于，所述渣片空气分离仓通过排气管连接有真空动力单元，所述真空动力单元用于为真空出渣提供负压动力。
7.根据权利要求1所述的用于竖井掘进机施工的出渣系统，其特征在于，还包括临时存渣仓，所述临时存渣仓同时与所述刮板链出渣系统、所述真空出渣系统和所述输送系统连接，用于对收集的岩渣进行临时存放，所述输送系统直接输送所述临时存渣仓内的岩渣；所述渣片空气分离仓内设置有自动卸渣阀门和溜渣槽，所述溜渣槽一端与所述自动卸渣阀门连接，另一端与所述临时存渣仓连接。
8.根据权利要求1所述的用于竖井掘进机施工的出渣系统，其特征在于，所述竖井掘进机刀盘安装于竖井掘进机主机立柱的底部；所述竖井掘进机主机立柱的下端套设有主驱动。
9.基于权利要求1～8任意一项所述用于竖井掘进机施工的出渣系统的出渣方法，其特征在于，同时设置刮板链出渣系统和真空出渣系统，并在竖井掘进机开始掘进时，同时启动刮板链出渣系统和真空出渣系统；刮板链出渣系统收集刀盘破岩后的大量渣片，并将收集到的大块渣片卸入临时存渣仓；真空出渣系统在真空动力单元的负压作用下，通过吸渣孔及时收集刮板链集渣机构集渣后剩余的小尺寸块状、粒状、粉状岩渣，并将收集到的岩渣卸入临时存渣仓；最后通过输送系统将临时存渣仓内的全部渣片输送到地面。
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