CN113266283A - 导井式竖井掘进机始发工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开导井式竖井掘进机始发工艺，包括竖井掘进机入井前准备工作和竖井掘进机始发工作两个大步骤，所述竖井掘进机入井前准备工作在所述竖井掘进机始发工作前进行；所述竖井掘进机入井前准备工作包括如下步骤：步骤A：开设定向导孔；步骤B：扩挖一次导井；步骤C：拆除钻机；步骤D：挖出及支护二级导井和步骤E：地面组装调试竖井掘进机；申请人在研究开发国内首台套掘进直径达5.8米的竖井掘进机的基础上，开创性地发明了竖井掘进机始发工艺，不仅仅是制造出来了掘进直径达5.8米的竖井掘进机，而且在此基础上进行现场掘进试验，独创性地提出了体积及重量巨大的竖井掘进机始发工艺，为直径更大的竖井掘进机开发和研究打下了基础。
Description
技术领域
本发明涉及竖井钻井工艺技术领域。具体地说是导井式竖井掘进机始发工艺。
背景技术
在现有技术中，现有岩石地层矿井建设工程，多采用普通法凿井施工，需要工作人员下到几百米深的狭小开挖工作面，用钻机机具钻爆破孔、装炸药、工作面爆破、将爆破破碎的岩石通过吊桶提升到地面、工作面排水、然后进行支护等作业。机械化水平低、劳动力投入多、工作环境艰苦、安全条件差、事故时有发生，且爆破对围岩扰动较大，原岩应力变化大，支护困难。其中装岩、排水等工序占总施工时间的三分之一到三分之二，施工速度慢30-40m/月。在实际施工过程中，由于这些矿井井筒工程有约20％具有下部巷道，因此可以采用下排渣式竖井掘进机施工。该施工工艺具有劳动强度低、成井质量好、速度快、工效高及人身安全有可靠地保障等优点，目前，利用下排渣式竖井掘进机施工工艺的始发工艺并没有提及。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够降低竖井掘进机挖掘难度的导井式竖井掘进机始发工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
上述导井式竖井掘进机始发工艺，包括竖井掘进机入井前准备工作和竖井掘进机始发工作两个大步骤，所述竖井掘进机入井前准备工作在所述竖井掘进机始发工作前进行。
上述导井式竖井掘进机始发工艺，所述竖井掘进机入井前准备工作包括如下步骤：
步骤A：开设定向导孔：采用反井钻机，搭载导孔钻头，沿设计的出线竖井方向实施定向导孔钻进工作；
步骤B：扩挖一次导井：导孔钻头在井下巷道内更换为扩孔钻头，利用反井钻井工艺将定向导孔扩挖为一次导井；
步骤C：拆除钻机：一次导井完成后，拆除反井钻机及其扩孔钻头，并拆除井口井字梁，清理现场，封闭井口；
步骤D：挖出及支护二级导井：使用挖机等工程用车，对邻近地面的一次导井进行人工开挖，扩挖出直径为6m，深度为5m的井筒，利用回填支护的方式对扩挖围岩进行临时支护,形成直径为5.8m的二级导井；
步骤E：地面组装调试竖井掘进机：利用50t及160t吊车进行配合，完成竖井掘进机的组装工作，同时安装竖井掘进机的控制平台并对其系统进行调试；
步骤F：将竖井掘进机放入二级导井内：采用300t吊车将安装好的竖井掘进机吊装至二级导井内，缓缓向上提竖井掘进机，待竖井掘进机自由下垂并基本稳定后，再缓缓下放竖井掘进机，同时竖井掘进机下圈梁的四个靴板伸出顶住井帮，竖井掘进机的钻头进行旋转，实现竖井掘进机在二级导井内的钻进工作。
上述导井式竖井掘进机始发工艺，所述导孔钻头的直径为0.35m。
上述导井式竖井掘进机始发工艺，所述扩孔钻头的直径为1.4m。
上述导井式竖井掘进机始发工艺，所述竖井掘进机始发工作包括如下步骤：
步骤A：挖掘吊盘容纳井筒：利用竖井掘进机掘进，竖井掘进机每钻进完一个循环后，伸缩油缸拉动齿轮减速箱向上移动，进而带动钻头缩回，然后收回八个靴板，由于300t吊车对竖井掘进机的提吊，竖井掘进机保持竖直状态并向下移动，待钻头接触到吊盘容纳井筒的井底时，300t吊车停止将竖井掘进机向下送，竖井掘进机的八个靴板顶住井帮并进行钻进，循环此步骤，使竖井掘进机向下钻进，直至使钻进完成的井筒达到同时盛放竖井掘进机、吊盘和井口封口装置的容纳高度；
步骤B：放入吊盘：在竖井掘进机上方形成吊盘容纳井筒后，竖井掘进机的八个靴板顶住井帮，300t吊车解绑竖井掘进机，然后300t吊车绑住吊盘，将吊盘放入吊盘容纳井筒；
步骤C：扫尾工作：在井口处架建封口盘，构建井口稳绞提升系统，铺设电缆和风水管道。
上述导井式竖井掘进机始发工艺，竖井掘进机包括钻头、机体和靴板，所述机体包括上圈梁、下圈梁、立柱导轨、伸缩油缸和齿轮减速箱，上圈梁和下圈梁通过立柱导轨固定连接，伸缩油缸的缸体固定安装在上圈梁上，伸缩油缸的活塞杆自由端与齿轮减速箱固定连接，齿轮减速箱的四周固定安装滑环，齿轮减速箱通过滑环安装在立柱导轨上，齿轮减速箱通过输出主轴与钻头驱动连接，上圈梁和下圈梁上分别安装有靴板。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
申请人在研究开发国内首台套掘进直径达5.8米的竖井掘进机的基础上，开创性地发明了竖井掘进机始发工艺，不仅仅是制造出来了掘进直径达5.8米的竖井掘进机，而且在此基础上进行现场掘进试验，独创性地提出了体积及重量巨大的竖井掘进机始发工艺，为直径更大的竖井掘进机开发和研究打下了基础。
在形成了具有自主知识产权的大型全断面掘进机综合凿井装备的基础上进行了现场直径5.8米全断面掘进始发试验，填补我国矿山竖井掘进机技术领域的空白，使矿山井筒建设向综合机械化自动化方向发展。
本发明始发方案需要的辅助设备都是施工现场常见的机械设备，不需要加工制造专门的设备，大大降低了体积及重量巨大的竖井掘进机始发成本，为竖井掘进机的推广应用打下基础。此外，始发过程中先是竖井掘进机入井，掘进一段距离后吊盘再入井，整个始发过程中对施工人员的安全系数高。
附图说明
图1本发明竖井掘进机入井结构示意图；
图2本发明挖掘吊盘容纳井筒结构示意图；
图3本发明吊盘放入时结构示意图；
图4本发明竖井掘进机结构示意图。
图中附图标记表示为：100-竖井掘进机；500-一次导孔；600-二级导孔；700-吊盘；800-井下巷道；101-钻头；102-机体；103-靴板；1021-上圈梁；1022-下圈梁；1023-立柱导轨；1024-伸缩油缸；1025-齿轮减速箱。
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。
导井式竖井掘进机始发工艺，包括竖井掘进机入井前准备工作和竖井掘进机始发工作两个大步骤，竖井掘进机入井前准备工作在竖井掘进机始发工作前进行。
竖井掘进机入井前准备工作包括如下步骤：
步骤A：开设定向导孔：采用反井钻机，搭载导孔钻头，沿设计的出线竖井方向实施定向导孔钻进工作；
步骤B：扩挖一次导井500：导孔钻头在井下巷道800内更换为扩孔钻头，利用反井钻井工艺将定向导孔扩挖为一次导井500；
步骤C：拆除钻机：一次导井500完成后，拆除反井钻机及其扩孔钻头，并拆除井口井字梁，清理现场，封闭井口；
步骤D：挖出及支护二级导井600：使用挖机等工程用车，对邻近地面的一次导井500进行人工开挖，扩挖出直径为6m，深度为5m的井筒，利用回填支护的方式对扩挖围岩进行临时支护,形成直径为5.8m的二级导井600；
步骤E：地面组装调试竖井掘进机100：利用50t及160t吊车进行配合，完成竖井掘进机100的组装工作，同时安装竖井掘进机100的控制平台并对其系统进行调试；
步骤F：将竖井掘进机100放入二级导井600内：采用300t吊车将安装好的竖井掘进机100吊装至二级导井600内，缓缓向上提竖井掘进机100，待竖井掘进机100自由下垂并基本稳定后，再缓缓下放竖井掘进机100，同时竖井掘进机100下圈梁的四个靴板103伸出顶住井帮，竖井掘进机100的钻头101进行旋转，实现竖井掘进机100在二级导井600内的钻进工作；导孔钻头的直径为0.35m；扩孔钻头的直径为1.4m。
竖井掘进机始发工作包括如下步骤：
步骤A：挖掘吊盘容纳井筒：利用竖井掘进机100掘进，竖井掘进机100每钻进完一个循环后，伸缩油缸1024拉动齿轮减速箱1025向上移动，进而带动钻头101缩回，然后收回八个靴板103，由于300t吊车对竖井掘进机100的提吊，竖井掘进机100保持竖直状态并向下移动，待钻头101接触到吊盘容纳井筒的井底时，300t吊车停止将竖井掘进机100向下送，竖井掘进机100的八个靴板103顶住井帮并进行钻进，循环此步骤，使竖井掘进机100向下钻进，直至使钻进完成的井筒达到同时盛放竖井掘进机100、吊盘700和井口封口装置的容纳高度；
步骤B：放入吊盘700：在竖井掘进机100上方形成吊盘容纳井筒后，竖井掘进机100的八个靴板103顶住井帮，300t吊车解绑竖井掘进机100，然后300t吊车绑住吊盘700，将吊盘700放入吊盘容纳井筒；
步骤C：扫尾工作：在井口处架建封口盘，构建井口稳绞提升系统，铺设电缆和风水管道。
如图4所示，竖井掘进机100包括钻头101、机体102和靴板103，机体102包括上圈梁1021、下圈梁1022、立柱导轨1023、伸缩油缸1024和齿轮减速箱1025，上圈梁1021和下圈梁1022通过立柱导轨1023固定连接，伸缩油缸1024的缸体固定安装在上圈梁1021上，伸缩油缸1024的活塞杆自由端与齿轮减速箱1025固定连接，齿轮减速箱1025的四周固定安装滑环，齿轮减速箱1025通过滑环安装在立柱导轨1023上，齿轮减速箱1025通过输出主轴与钻头101驱动连接，上圈梁1024和下圈梁上分别安装有靴板103。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
Claims (6)
1.导井式竖井掘进机始发工艺，其特征在于，包括竖井掘进机入井前准备工作和竖井掘进机始发工作两个大步骤，所述竖井掘进机入井前准备工作在所述竖井掘进机始发工作前进行。
2.根据权利要求1所述的导井式竖井掘进机始发工艺，其特征在于，所述竖井掘进机入井前准备工作包括如下步骤：
步骤A：开设定向导孔：采用反井钻机，搭载导孔钻头，沿设计的出线竖井方向实施定向导孔钻进工作；
步骤B：扩挖一次导井(500)：导孔钻头在井下巷道(800)内更换为扩孔钻头，利用反井钻井工艺将定向导孔扩挖为一次导井(500)；
步骤C：拆除钻机：一次导井(500)完成后，拆除反井钻机及其扩孔钻头，并拆除井口井字梁，清理现场，封闭井口；
步骤D：挖出及支护二级导井(600)：使用挖机等工程用车，对邻近地面的一次导井(500)进行人工开挖，扩挖出直径为6m，深度为5m的井筒，利用回填支护的方式对扩挖围岩进行临时支护,形成直径为5.8m的二级导井(600)；
步骤E：地面组装调试竖井掘进机(100)：利用50t及160t吊车进行配合，完成竖井掘进机(100)的组装工作，同时安装竖井掘进机(100)的控制平台并对其系统进行调试；
步骤F：将竖井掘进机(100)放入二级导井(600)内：采用300t吊车将安装好的竖井掘进机(100)吊装至二级导井(600)内，缓缓向上提竖井掘进机(100)，待竖井掘进机(100)自由下垂并基本稳定后，再缓缓下放竖井掘进机(100)，同时竖井掘进机(100)下圈梁的四个靴板(103)伸出顶住井帮，竖井掘进机(100)的钻头(101)进行旋转，实现竖井掘进机(100)在二级导井(600)内的钻进工作。
3.根据权利要求2所述的导井式竖井掘进机始发工艺，其特征在于，所述导孔钻头的直径为0.35m。
4.根据权利要求2所述的导井式竖井掘进机始发工艺，其特征在于，所述扩孔钻头的直径为1.4m。
5.根据权利要求1所述的导井式竖井掘进机始发工艺，其特征在于，所述竖井掘进机始发工作包括如下步骤：
步骤A：挖掘吊盘容纳井筒：利用竖井掘进机(100)掘进，竖井掘进机(100)每钻进完一个循环后，伸缩油缸(1024)拉动齿轮减速箱(1025)向上移动，进而带动钻头(101)缩回，然后收回八个靴板(103)，由于300t吊车对竖井掘进机(100)的提吊，竖井掘进机(100)保持竖直状态并向下移动，待钻头(101)接触到吊盘容纳井筒的井底时，300t吊车停止将竖井掘进机(100)向下送，竖井掘进机(100)的八个靴板(103)顶住井帮并进行钻进，循环此步骤，使竖井掘进机(100)向下钻进，直至使钻进完成的井筒达到同时盛放竖井掘进机(100)、吊盘(700)和井口封口装置的容纳高度；
步骤B：放入吊盘(700)：在竖井掘进机(100)上方形成吊盘容纳井筒后，竖井掘进机(100)的八个靴板(103)顶住井帮，300t吊车解绑竖井掘进机(100)，然后300t吊车绑住吊盘(700)，将吊盘(700)放入吊盘容纳井筒；
步骤C：扫尾工作：在井口处架建封口盘，构建井口稳绞提升系统，铺设电缆和风水管道。
6.根据权利要求2所述的导井式竖井掘进机始发工艺，其特征在于，竖井掘进机(100)包括钻头(101)、机体(102)和靴板(103)，所述机体(102)包括上圈梁(1021)、下圈梁(1022)、立柱导轨(1023)、伸缩油缸(1024)和齿轮减速箱(1025)，上圈梁(1021)和下圈梁(1022)通过立柱导轨(1023)固定连接，伸缩油缸(1024)的缸体固定安装在上圈梁(1021)上，伸缩油缸(1024)的活塞杆自由端与齿轮减速箱(1025)固定连接，齿轮减速箱(1025)的四周固定安装滑环，齿轮减速箱(1025)通过滑环安装在立柱导轨(1023)上，齿轮减速箱(1025)通过输出主轴与钻头(101)驱动连接，上圈梁(1024)和下圈梁上分别安装有靴板(103)。
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| CN113266283B (zh) | 2023-01-17 |
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