JP2024517049A

JP2024517049A - 掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システム

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Publication number: JP2024517049A
Application number: JP2023550004A
Authority: JP
Inventors: ▲楊▼青; ▲栄▼▲伝▼新
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2023-04-13
Publication date: 2024-04-19
Anticipated expiration: 2043-04-13
Also published as: JP7557636B2; WO2023193820A1; CN114993654B; CN114993654A

Abstract

本発明は、予備箱と、破岩スラグ排出装置と、スラリー残渣分離装置と、計量装置と、監視アセンブリと、制御装置とを含み、前記予備箱は、スラリー輸送管を介して前記破岩スラグ排出装置に接続され、前記破岩スラグ排出装置は、外部スラグ排出管を介して前記スラリー残渣分離装置に接続され、前記破岩スラグ排出装置により生成された岩スラグ液は、前記外部スラグ排出管を介して前記スラリー残渣分離装置内に輸送され、前記計量装置によって岩スラグを乾燥及び秤量することができ、前記監視アセンブリは、前記制御装置に接続される掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システムを提供する。この試験システムを利用して、異なる岩相によって配置されたスラリー性能パラメータ、ホブタイプの選択及び機械的パラメータ、ドリル圧、カッタヘッドの回転速度、ホブの回転速度、及びホブの刃ピッチの最適化配置、スラグ排出口の位置の配置等の影響要素によって、掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率の影響を研究し、破岩スラグ排出効率を向上させることができる。

Description

本発明は、炭鉱竪坑井掘削法施工技術の研究分野に関し、特に、掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システムに関する。

鉱物資源の開発過程で、掘削法の施工には豊富な経験が蓄積されているが、チョーク系およびジュラ系の砂岩などの軟岩中に存在する大量の交互に絡まった弱結合砂岩に対する全断面掘削法による坑井掘削には、まだ多くの問題がある。チョーク系およびジュラ系の砂岩は、構造的に多変であり、鉱物組成の粒子は主に弱結合状態であり、強度が低く、空隙率が高く、被水の作用で泥化しやすく、工学的力学特性は複雑で多様であり、例えば、ドリルビットの泥槽現象や「拡大すると底に達する」問題の解決方法など、これらの問題は破岩スラグ排出全体のプロセスに密接に関連している。また、破岩スラグ排出の効率に影響を与える要因も多くある。例えば、異なる力学的性能を持つ岩石に対応するための適切なホブの研究、ホブの数と配置の合理性とスラグ排出口の数と位置及びサイズの適合度、スラリー性能パラメータの選択、破岩ドリルビットの掘進パラメータの最適化などがある。

現在まで、室内掘削法による坑井掘削に対して、破岩カッターのタイプの適合性及び機械的パラメータのホブの破岩試験台とスラリー性能パラメータとのマッチング一体化のシステム装置の研究はほとんど見られなかった。したがって、掘削法による坑井掘削の破岩カッターのタイプの選択及び機械的パラメータ、例えば、ウェッジ歯ホブの列ピッチ、歯ピッチ、貫入度、ドリル圧、ドリルカッターのカッターヘッドの回転速度、カッターの回転速度及び刃ピッチの最適化配置、スラグ排出口の位置、数量及びスラリー性能パラメータの最適化などの破岩スラグ排出効率の研究の内容が急務であり、破岩メカニズム及び各種の砂岩、特に西部の弱結合砂岩及びスラリーのマッチング研究を指導することには重要な工程実践意義がある。

本発明の目的は、異なる岩相によって配置されたスラリー性能パラメータ、ホブタイプの選択及び機械的パラメータ、ドリル圧、カッタヘッドの回転速度、ホブの回転速度、及びホブの刃ピッチの最適化配置、スラグ排出口の位置の配置等の影響要素に対して、掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率の影響を研究し、掘削法による坑井掘削のホブの破岩スラグ排出のマッチング問題を解決し、破岩スラグ排出効率を向上させることができる掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の技術案を提供する。

掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システムであって、予備箱と、破岩スラグ排出装置と、スラリー残渣分離装置と、計量装置と、監視アセンブリと、制御装置と、を含む掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システムであって、
前記予備箱はスラリーが収容され、スラリー輸送管を介して前記破岩スラグ排出装置に接続され、前記破岩スラグ排出装置に試験に必要なスラリーを提供し、
前記破岩スラグ排出装置によって、破岩スラグ排出を行うことができ、前記破岩スラグ排出装置は、外部スラグ排出管を介して前記スラリー残渣分離装置に接続され、試験過程において、前記破岩スラグ排出装置により生成された岩スラグ液は、前記外部スラグ排出管を介して前記スラリー残渣分離装置内に輸送され、
前記破岩スラグ排出装置は枠体を含み、前記枠体は台座と、立柱と、天板とを含み、前記立柱は４本設置され、４本の前記立柱の下端は前記台座に固定され、前記天板はそれぞれ４本の前記立柱の上端に接続され、前記台座、４本の前記立柱及び前記天板は枠体構造を構成し、前記立柱の下端の周囲には複数の脇板が設置され、前記脇板は前記立柱と前記台座とにいずれも接続され、前記台座はアンカーボルトによって地盤基礎に固定接続され、
前記破岩スラグ排出装置は、試験箱、第１の油圧シリンダ、ドリルロッド、ドリル、カッターヘッド、カッターホルダ及び岩石試料を更に含み、
前記試験箱は前記枠体内に設置され、上方が開口した桶状構造であり、前記岩石試料は前記試験箱内に設置され、前記スラリー輸送管の出口は前記試験箱の上方に位置し、前記岩石試料は前記試験箱の底部に設置され、
前記第１の油圧シリンダの出力端が前記ドリルロッドの上端に接続され、前記ドリルロッドの下端が前記試験箱内に延伸し、前記ドリルが前記ドリルロッドの下端に取り付けられ、前記カッターヘッドの上端が前記ドリルの下端に接続され、前記カッターホルダは前記カッターヘッドの下面に取り付けられ、ホブを取り付けるために用いられ、前記第１の油圧シリンダは前記ドリルロッドを介して前記ドリルを上下に移動及び回転させるように駆動し、前記ドリルが前記岩石試料の上方に位置し、前記ドリルが前記ホブを上下に移動及び回転させるように連動して前記岩石試料を破岩することができ、
前記カッターヘッドの下面には前記カッターヘッドの径方向に沿って凹溝が設置され、前記カッターホルダは前記凹溝を介して前記カッターヘッドに摺動可能に接続され、前記カッターホルダには固定ボルトが設置され、前記固定ボルトは前記カッターホルダの前記カッターヘッドにおける位置を固定することができ、
前記凹溝は合計６個設置され、各２つの前記凹溝は１組となり、各組の前記凹溝は前記カッターヘッドの径方向に沿って設置され、隣接する２組の前記凹溝の間の夾角は６０°であり、各組の前記凹溝には試験要求に応じて２～４個の前記カッターホルダが設置され、各前記カッターホルダにはいずれも１つの前記ホブが取り付けられ、
前記ホブは、スクレーパー、インサート歯ウェッジホブまたは球歯ホブのうちの１種であり、前記カッターホルダは、前記ホブとマッチングし、
前記破岩スラグ排出装置は、ベースと昇降機構とを更に含み、前記枠体内の地盤基礎にはピットが設置され、前記昇降機構は前記ピット内に設置され、前記ベースは前記昇降機構に設置され、前記ベースは円柱型構造であり、前記試験箱は前記ベースに設置され、前記ベースの直径は前記試験箱の外径より大きく、前記昇降機構は前記試験箱の高さを調整することができ、
前記スラリー残渣分離装置に入った前記岩スラグ液は、前記スラリー残渣分離装置内で、岩スラグとスラリーとの分離を行うことができ、
前記計量装置によって前記スラリー残渣分離装置で分離された岩スラグを乾燥及び秤量することができ、
前記監視アセンブリは前記制御装置に接続され、試験中のデータを収集することができる。

分析から分かるように、本発明は、掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システムを開示し、本発明の実施例は、異なる岩相によって配置されたスラリー性能パラメータ、破岩カッターのタイプの選択及び機械的パラメータ、例えば、ウェッジ歯ホブの列ピッチ、歯ピッチ、貫入度、ドリル圧、カッターヘッドの回転速度、カッターの回転速度、及び刃ピッチの最適化配置、スラグ排出口の位置などのパラメータに対して、掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素を研究し、掘削法による坑井掘削のホブの破岩スラグ排出のマッチング問題を解決し、破岩スラグ排出効率を向上させることに力を入れる。同じ条件でスラリー残渣の分離残留物を計量して比較することにより、多種のホブモードにおける多種のスラグ吸引口の竪坑井ドリルビットの破岩効率の影響要素に対する室内シミュレーションの研究試験を展開することができる。この試験システムは、室内において、掘削法ホブによる破岩スラグ排出の現実の場面を最大限に模擬して、極めて強い試験シミュレーション性又は「マイクロ作業シナリオ」を有し、これにより得られた破岩スラグ排出効率を分析、評価、研究した結論は、「原型」に近いために代えられない。スラグ排出のみを研究するか、破岩のみを研究することによる弊害を回避し、破岩スラグ排出の有機関連を確立する。破岩又はスラグ排出の単一の研究状況による弊害を回避し、弱結合の異なる岩石試料に対して試験を行うことができ、異なるカッター及びそのパラメータを選択して試験を行うことができ、異なる掘削パラメータを選択して試験を行うことができ、異なるスラリー性能パラメータを設定して試験を行うことができ、異なるスラグ排出口、気圧を選択して試験することができ、岩石試料に異なる拘束圧力を設定して試験することができ、試験台の多機能効果を最大限に発揮及び拡張することができる。現在の中国の掘削法において施工ホブのタイプが固定され、スラグ排出口が固定され、岩体が回転してドリルが回転せず、破岩のみを研究したり、岩スラグ排出のみを研究したりすると、作業状況が単一で、パラメータ指標が単一である試験の現状になるため、室内の試験と野外の作業環境との不整合による不整合モデルの差を改善する。

本開示の一部をなす説明書図面は、本発明のさらなる理解を提供するためのものであり、本発明の模式的な実施例およびその説明は、本発明を解釈するためのものであり、本発明を不当に限定するものではない。
本発明の一実施例の構造模式図である。本発明の一実施例の予備箱の構造模式図である。本発明の一実施例の破岩スラグ排出装置の構造模式図である。本発明の一実施例のスラリー残渣分離装置及び計量装置の構造模式図である。本発明の一実施例の試験箱の垂直方向断面の構造模式図である。本発明の一実施例の試験箱の立体構造模式図である。本発明の一実施例のホブのカッタヘッドに分布する構造模式図である。

以下、本発明を実施例により図面を参照しながら詳細に説明する。各実施例は、本発明を解釈することにより提供され、本発明を限定するものではない。実際、当業者は、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、本発明に補正及び変形を加えることができることは明らかである。例えば、一実施例の一部として示され説明された特徴は、他の実施例を形成するために別の実施形態に用いることができる。したがって、本発明は、特許請求の範囲と均等物の範囲内のこのような補正及び変更を含めることが望ましい。

本発明の説明において、「縦方向」、「横方向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」という用語などによって示される方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係に基づくものであり、本発明を説明しやすくするために本発明を特定の方位で構造及び操作することを必要とするものではないため、本発明を限定するものと理解できない。本発明で使用される「接する」、「接続」、「設置」という用語は、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、直接接続であってもよく、中間部材を介して間接的に接続されてもよく、有線電気接続又は無線電気接続であってもよく、無線通信信号接続であってもよく、当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の具体的な意味を理解することができる。

図面には、本発明の一例または複数の例が示されている。また、図面の特徴については、数字及びアルファベットを用いて詳細に説明する。なお、図面及び説明において、本発明の同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。本明細書で使用されるように、「第１」、「第２」および「第３」という用語などは、１つの部材を他の部材と区別するために交換可能に使用され、単一の部材の位置または重要性を示すことを意図しない。

図１～図７に示すように、本発明の実施例によれば、図１に示すように、予備箱１と、破岩スラグ排出装置と、スラリー残渣分離装置と、計量装置と、監視アセンブリと、制御装置とを含む掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システムであって、予備箱１は、スラリーが収容され、予備箱１は、スラリー輸送管１１を介して破岩スラグ排出装置に接続され、予備箱１は、破岩スラグ排出装置に試験に必要なスラリーを提供し、破岩スラグ排出装置によって、破岩スラグ排出を行うことができ、破岩スラグ排出装置は、外部スラグ排出管２０を介してスラリー残渣分離装置に接続され、試験過程において、破岩スラグ排出装置により生成された岩スラグ液は、外部スラグ排出管２０を介してスラリー残渣分離装置内に輸送され、スラリー残渣分離装置に入った岩スラグ液は、スラリー残渣分離装置内で、岩スラグとスラリーの分離を行うことができ、計量装置によって、スラリー残渣分離装置で分離された岩スラグを乾燥及び秤量することができ、監視アセンブリは、制御装置に接続され、試験中のデータを収集することができる掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システムを提供する。この試験システムは、室内において掘削法竪坑井ホブ破岩の野外の実際の作業環境を還元し、特に、チョーク系およびジュラ系の砂岩等の軟岩に対して異なる拘束条件下で掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究に適しており、チョーク系およびジュラ系の砂岩等の弱結合の軸心圧縮強度が高くなく、破岩に必要な動力設備が他の硬い岩よりも低いことが要求され、本発明の技術案の実現に便利であり、本発明の技術案は、スラグ排出に予備されたスラリーを作製してからスラグ排出の計量の統計が終了するまでの一連の閉ループシステムを設計し、「廃棄」されるスラリーの環境に対する汚染を防止し、真の意味において完全な破岩スラグ排出に関する一連の試験研究システムを確立し、弱結合砂岩の破岩スラグ排出に直面する多くの苦手の問題を解決するために、室内のシミュレーション研究を提供し、コストを節約し、環境を保護し、工程実践意義を有する。

更に、図２に示すように、予備箱１は上方が開口した箱体構造であり、予備箱１の上端には箱蓋１０が被覆され、箱蓋１０はその上の動力設備を支持する能力を有し、予備箱１のスラリーの設備容量は一回の試験需要を満たす必要があり、箱蓋１０にはスラリー吸引ポンプ１２が設置され、スラリー輸送管１１の一端はスラリー吸引ポンプ１２と連通し、スラリー吸引ポンプ１２の下端は箱蓋１０を通過してから予備箱１内のスラリー液面以下に延伸し、予備箱１の底部には洗浄水出口１３が設置され、洗浄水出口１３には第１のゲートバルブ１４が設置され、試験終了後、第１のゲイトバルブ１４を開いて予備箱１内に注水することにより、予備箱１を洗浄することができ、毎回の試験終了後に予備箱１の洗浄に便利であり、好ましくは、箱蓋１０には撹拌機１５がさらに設置され、撹拌機１５の撹拌軸１５０は箱蓋１０を通過した後に予備箱１内に延伸し、撹拌軸１５０には撹拌羽根１５１がさらに設置され、撹拌機１５は撹拌軸１５０によって撹拌羽根１５１を回転させるように駆動し、撹拌羽根１５１の回転は予備箱１内のスラリーを撹拌することができ、撹拌機１５は非周期的にスラリーを撹拌し、スラリーを「流れている」状態にし、試験の円滑な進行を保証し、好ましくは、予備箱１の一側には液位管１６が設置され、液位管１６の下端は予備箱１の底部と連通し、液位管１６の上端は予備箱１の内のスラリーの液面より高く、液位管１６には計量目盛り線が設置され、液位管１６は予備箱１のスラリーの盛り付け量を表示し、試験者がスラリーのリアルタイムの保存量を観察しやすく、スラリーが不足する時、それを再製成してスラリー添加口１００からスラリーを補充することができ、好ましくは、予備箱１は鉄筋コンクリート構造又は鋼構造であり、液位管１６の材質は有機ガラスであり、予備箱１内のスラリーの容量を監視しやすく、好ましくは、箱蓋１０にはスラリー添加口１００と検出サンプリング口１０１がさらに設置され、スラリー添加口１００は予備箱１内にスラリーを補充し、検出サンプリング口１０１は予備箱１内のスラリーをサンプリングし、好ましくは、予備箱１の箱底は逆円錐形を呈し、逆円錐形を構成する予備箱１の箱底の勾配は８％～１２％であり、このようにして洗浄排水をスムーズにすることができる。予備箱１の底部の四隅にはローラ１７が設置され、ローラ１７は固定ボタンが設置された多方向ローラであり、予備箱１を柔軟に移動させるとともに固定ボタンにより固定することができ、ローラ１７は予備箱１を移動させることに便利であり、予備箱１と破岩スラグ排出装置との適切な距離を保持し、予備箱１が破岩スラグ排出装置に試験の要求に合致するスラリーを輸送しやすくする。

好ましくは、この試験システムは、検出器を更に含み、検出器は、検出サンプリング口１０１によって取得されたスラリーの性能を検出することができ、スラリー性能は、スラリー密度、水分減量、泥の皮、コロイド率、砂含有量、ＰＨ値、粘度、チキソトロピック性、静的切断力などの指標を含み、スラリーの性能を検出する方法は、現行の関連規範操作を採用し、スラリーの性能を検出するために採用される検出器は、スラリーの性能に対応する市販の製品であり、例えば、スラリー密度は１００２型スラリー比重計によって検出され、水分減量は１００９型スラリー水分減量測定器によって検出され、スラリーの砂含有量は１００４型スラリー砂含有量測定器によって検出され、スラリー粘度は１００６型漏斗粘度計によって検出され、スラリーの静的切断力は１００７型スラリー切断力装置によって検出され、また、泥の皮、コロイド率、ＰＨ値、チキソトロピック性などの指標は、従来技術の方法によって測定される。試験する前に、試験要求に応じてスラリー性能指標を設計し、仕様に従ってスラリーを検出する。試験過程において、検出サンプリング口１０１によりスラリーをサンプリングし、スラリーの性能を再検出し、スラリーの性能が試験要求に適合しない場合、スラリー添加口１００及びスラリー戻し口１０２を介してスラリー性能指標を補正する。異なるスラリー性能パラメータを用いて試験を行うことにより、掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響に対して研究する。

更に、図１及び図３に示すように、破岩スラグ排出装置は枠体２を含み、枠体２は台座２５と、立柱２１と、天板２２とを含み、立柱２１は円柱形であり、立柱２１は４本設置され、４本の立柱２１の下端は台座２５に固定され、天板２２は鋼構造であり、天板２２はそれぞれ４本の立柱２１の上端に接続され、台座２５と、４本の立柱２１と、天板２２とは、枠体構造を構成し、好ましくは、立柱２１の下端の周囲には、複数の脇板２３が設置され、脇板２３と、立柱２１及び台座２５とは、いずれも溶接により接続され、試験システムは、地盤基礎に架設され、台座２５は、アンカーボルト２４により地盤基礎に固定接続される。台座２５、立柱２１及び天板２２からなる枠体構造はコンクリートの基礎基礎に固定接続され、破岩スラグ排出装置の荷重を地盤基礎に効果的に伝達し、第１の油圧シリンダ３３及び送気ポンプ４７を載置することができ、破岩スラグ排出装置全体を安全な状態に保証することができる。

更に、破岩スラグ排出装置は、試験箱３と、第１の液圧シリンダ３３と、ドリルロッド３４と、ドリル３５と、カッターヘッド３７と、カッターホルダ４０と、岩石試料４２とを更に含み、試験箱３は、井筒を模擬するために用いられ、試験箱３は、枠体２内に設置され、試験箱３は、上方が開口した桶状構造であり、岩石試料４２は、試験箱３内に設置され、スラリー輸送管１１の出口は、試験箱３の上方に位置し、岩石試料４２は、試験箱３の底部に設置され、試験過程において、スラリー輸送管１１によって試験箱３内にスラリーを輸送し、試験箱３内のスラリーの液面を岩石試料４２の上端より高くし、第１の液圧シリンダ３３の出力端は、ドリルロッド３４の上端に接続され、ドリルロッド３４の下端は、試験箱３内に延伸し、ドリル３５は、ドリルロッド３４の下端に取り付けられ、カッターヘッド３７の上端は、ドリル３５の下端に接続され、カッターホルダ４０はカッターヘッド３７の下面に取り付けられ、カッターホルダ４０は、ホブ４１を取り付けるために用いられ、第１の液圧シリンダ３３は、ドリルロッド３４を介してドリル３５を上下に移動及び回転させるように駆動し、ホブ４１の縦方向送り回転運動を実現するとともに、ホブ４１を自転させるように連動して、ドリル３５は岩石試料４２の上方に位置し、ドリル３５は、ホブ４１を上下移動及び回転させるように連動して岩石試料４２を破岩でき、岩石試料４２は、円形であり、直径はカッターヘッド３７の直径より大きく、岩石試料４２の高さは、試験方法に基づいて決定され、岩石試料４２は、類似性試験に従って、弱結合の異なる砂岩層の試料に比例して製成することができる。好ましくは、カッターヘッド３７の下面にはカッターヘッド３７の径方向に沿って凹溝４００が設置され、カッターホルダ４０は凹溝４００を介してカッターヘッド３７と摺動可能に接続され、カッターホルダ４０には固定ボルト４０１が設置され、固定ボルト４０１はカッターヘッド３７におけるカッターホルダ４０の位置を固定することができ、好ましくは、図７に示すように、凹溝４００は合計６個設置され、各２つの凹溝４００は１組であり、各組の凹溝４００はカッターヘッド３７の径方向に沿って設置され、各組内の２つの凹溝４００のピッチはカッターホルダ４０の寸法に基づいて確定され、凹溝４００の溝深さは固定ボルト４０１の需要を満たし、隣接する２組の凹溝４００の間の夾角は６０°であり、各組の凹溝４００には試験要求に応じて２～４個のカッターホルダ４０が設置され、各カッターホルダ４０にはいずれも１つのホブ４１が取り付けられ、凹溝４００によってカッターヘッド３７におけるカッターホルダ４０の位置を調整し、更にホブ４１の位置を調節することにより、ホブ４１の刃ピッチの調整を実現し、好ましくは、ホブ４１は、スクレーパー、インサート歯ウェッジホブ又は球歯ホブのうちの１種であり、カッターホルダ４０は、ホブ４１とマッチングし、試験過程において、異なるタイプと異なる仕様のホブ４１とを選択して、異なる刃ピッチの場合に試験を行い、ホブ４１の設置が掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率に影響を与えることを研究し、好ましくは、破岩スラグ排出装置は、ベース４３と、昇降機構４４と、を更に含み、枠体２内の地盤基礎にピット５１が設置され、昇降機構４４がピット５１内に設置され、ピット５１の直径が試験箱３の直径より大きく、ベース４３が昇降機構４４に設置され、ベース４３が円柱型構造であり、試験箱３がベース４３に設置され、ベース４３の直径が試験箱３の外径より大きく、昇降機構４４が試験箱３の高さを調整することができる。試験箱３は、円筒状であり、下部に円形のベース４３を設け、試験箱３が一定の高さ、重量、ボリュームを有するため、取り付けと取り外しには一定の難易度があり、岩石試料４２を含む試験箱３の設置と試験後期の清掃作業を容易にするために、試験箱３を上下自由に作動状態にすることができる昇降機構４４を設置し、試験箱３の取り付けと取り外しをより容易にする。破岩試験過程において、昇降機構４４により岩石試料４２の高さを調整することにより、ドリル３５の下送りへの動作幅を減少させることができる。

更に、破岩スラグ排出装置は、コネクタ４５と、接続部材４６と、送気ポンプ４７と、送気管３９と、内部スラグ排出総管及び内部スラグ排出枝管４８と、を更に含み、送気ポンプ４７及びコネクター４５は、いずれも天板２２に設置され、ドリルロッド３４は、中空の筒状構造であり、内部スラグ排出総管及び送気管３９は、いずれもドリルロッド３４内に設置され、第１の油圧シリンダ３３は、コネクター４５を介してドリルロッド３４に接続され、内部スラグ排出総管の上端は、コネクター４５を介して外部スラグ排出管２０の一端に連通し、外部スラグ排出管２０の他端は、スラリー残渣分離装置に連通し、コネクター４５は、ダイナミック／スタティック変換装置であり、ドリルロッド３４内の内部スラグ排出総管と外部スラグ排出管２０との接続に用いられ、ドリルロッド３４の回転時に、内部スラグ排出総管と外部スラグ排出管２０との接続箇所に漏れが発生しないことを保証することができる。ドリルロッド３４は接続部材４６を介してドリル３５に接続され、接続部材４６内には拡大ヘッド４９が設置され、カッターヘッド３７にはスラグ吸引口３８が設置され、内部スラグ排出枝管４８の上端は拡大ヘッド４９により内部スラグ排出総管の下端に連通し、内部スラグ排出枝管４８の下端はドリル３５を通過してカッターヘッド３７におけるスラグ吸引口３８に連通し、送気管３９の上端は送気ポンプ４７に接続され、内部スラグ排出枝管４８には送気口が設置され、送気管３９の下端は送気口を介して内部スラグ排出枝管４８に連通し、送気ポンプ４７は高圧空気を給気管３９を介して内部スラグ排出枝管４８に輸送してスラグ排出機能を完成する。好ましくは、スラグ吸引口３８は３個設置され、カッターヘッド３７は円盤型鋼板であり、３つのスラグ吸引口３８はそれぞれカッターヘッド３７の円心Ａ、カッターヘッド３７の半径の１／２の位置Ｂ、カッターヘッド３７に近い辺縁位置Ｃに位置し、各スラグ吸引口３８にはいずれも摺動蓋板が設置され、摺動蓋板はスラグ吸引口３８を閉鎖することができ、３つのスラグ吸引口３８は試験に異なる位置のスラグ吸引口３８を提供して合理的なスラグ吸引口３８の位置を研究し、内部スラグ排出枝管４８は３本設置され、各内部スラグ排出枝管４８は１つのスラグ吸引口３８に連通し、各内部スラグ排出枝管４８にはいずれも１本の送気管３９が接続され、使用時には試験方法に応じて、スラグ吸引口３８に対して、Ａスラグ吸引口３８又はＢスラグ吸引口３８又はＣスラグ吸引口３８のうちの１つを選択して、ＡＢスラグ吸引口３８、又はＡＣスラグ吸引口３８、又はＢＣスラグ吸引口３８のうちの１つを選択して、ＡＢＣスラグ吸引口３８を全て選択すように設置することができ、あるスラグ吸引口３８が今回の試験で採用しなければ、この内部スラグ排出枝管４８に接続された送気管３９へ送気されず、同時に摺動蓋板を利用してこのスラグ吸引口３８を閉鎖する。好ましくは、接続部材４６は円錐台部４６０と円柱部４６１とを含み、円錐台部４６０の上面の直径は下面の直径より小さく、円錐台部４６０の上端は接続フランジ３６及びフランジボルトによりドリルロッド３４と固定接続され、円錐台部４６０の下端は円柱部４６１の上端に接続され、円柱部４６１の下端はドリル３５に固定接続される。ドリルロッド３４は中空鋼構造円管であり、中空部内には１つの大（内部スラグ排出枝管）と２つの小（送気管３９）の中空管が内蔵され、構造が緊密である。試験過程において、異なるスラグ排出口７１の位置を選択し、給気ポンプ４７を調節して異なる気圧を発生させて、掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響を研究する。

更に、図５及び図６に示すように、試験箱３は、上段３０、下段３１及び底板３２を含み、上段３０及び下段３１はいずれも円筒構造であり、上段３０の内径は下段３１の内径と一致し、底板３２は下段３１の下端を被覆し、上段３０と下段３１との間は密封接続であり、下段３１と底板３２との間は密封接続であり、上段３０の材質は高強度強化ガラスであり、高強度強化ガラスは白色透明であり、試験箱３内のスラリーの作動状態を見やすく、下段３１は鉄筋コンクリートにより作製され、下段３１には複数の予備穴３１０が設置され、下段３１の内壁に密着して円環形状の囲み押え板５２が設置され、囲み押え板５２の材質は鋼板であり、囲み押え板５２の高さは下段３１の高さと一致し、岩石試料４２は円柱体構造であり、岩石試料４２の外径は囲み押え板５２の内径と等しく、岩石試料４２の高さは下段３１の高さより高く、岩石試料４２は囲み押え板５２内に設置され、岩石試料４２の外壁は囲み押え板５２に密着し、下段３１の外周には環状の第２の液圧シリンダ５０が設置され、第２の液圧シリンダ５０は下段３１の外壁に嵌めされ、第２の液圧シリンダ５０は複数の出力端を有し、各第２の液圧シリンダ５０の出力端は下段３１上の１つの予備穴３１０を介して囲み押え板５２に当接し、第２の液圧シリンダ５０は囲み押え板５２を介して岩石試料４２に径方向の拘束圧力を加え、監視アセンブリは圧力センサを含み、圧力センサは制御装置に接続され、圧力センサは第２の液圧シリンダ５０内に設置され、圧力センサは第２の液圧シリンダ５０が岩石試料４２に圧力を加えるデータを収集でき、制御装置は圧力センサが収集した圧力データに基づいて第２の液圧シリンダ５０を制御することができる。環状の第２の油圧シリンダ５０は、圧力センサによって拘束圧力を制御し、ダウンホールのある深さの岩石の実際の真実力受け状態をシミュレーションする。試験箱３は十分な耐圧荷重能力及び密封効果を有し、試験箱３の上段３０は高強度強化ガラスを採用して透明を確保することができ、破岩スラグ排出効果をリアルタイムで観察することができる。試験過程において、異なる岩石試料４２を選択することと、第２の液圧シリンダ５０によって異なる拘束圧力を発生させることによって、掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響を研究する。好ましくは、予備穴３１０は、下段３１に上から下まで均一に３列設置され、各列の予備穴３１０が１２個設置され、各列の予備穴３１０が下段３１の周方向に沿って均一に分布し、このように設置して第２の液圧シリンダ５０が岩石試料４２に対して均一に拘束圧力を加えることができ、岩石試料４２がより均一に受圧する。好ましくは、下段３１の高さは１ｍ～１．５ｍであり、上段３０は上から下へ設置された複数節の取付ユニット３００により構成され、各節の取付ユニット３００はいずれも円環形状であり、各節の取付ユニット３００は３枚の高強度強化ガラスを接合してなり、隣接する２節の取付ユニット３００の間は弾性撥水性材料により充填されホゾ継ぎ構造により接続され、各節の取付ユニット３００内の隣接する２枚の高強度強化ガラスの間は弾性撥水性材料により充填されホゾ継ぎ構造により接続され、このように設置することにより、取り外し及び取り付けが容易になり、接続が強固で確実で、漏れが発生しないことを保証することができ、好ましくは、各節の取付ユニット３００の高さが１ｍであり、隣接する２つの取付ユニット３００がずれて設置され、上下に貫通スリットが形成されることを回避する。好ましくは、下段３１の上端には周方向に沿ってアンカー溝３１１が設置され、アンカー溝３１１の深さは１５０ｍｍであり、上段３０の下端はアンカー溝３１１内に位置し、上段３０の下端とアンカー溝３１１の側壁との間には弾性撥水性材料が充填され、漏れの発生を防止するとともに、取り付け時に剛性接触による損傷を回避することができる。

更に、図４に示すように、スラリー残渣分離装置は、スラリー残渣濾過筒６と、第１のシリンダ６５と、第２のシリンダ６６と、振動棒モータ６７とを含み、第１のシリンダ６５と第２のシリンダ６６は、それぞれスラリー残渣濾過筒６の両側に位置し、スラリー残渣濾過筒６の上端には、蓋板６０が被覆され、蓋板６０には、スラリー残渣入口６１が設置され、スラリー残渣濾過筒６内には、上から下に向かって順に、第１のストレーナ６８と第２のストレーナ６９が設置され、スラリー残渣濾過筒６の両側壁には、それぞれ第１の吐出口６２と第２の排出口６３が設置され、第１のストレーナ６８と第２のストレーナ６９は、いずれも傾斜して設置され、第１のストレーナ６８の一端は、スラリー残渣濾過筒６の一方の側壁に接続され、第１のストレーナ６８の他端は、スラリー残渣濾過筒６の他方の側壁に設置された第１の吐出口６２からスラリー残渣濾過筒６の外に延伸し、第１のストレーナ６８の他端は、第１のシリンダ６５の上方に位置し、第１のストレーナ６８の一端の高さは、他端の高さより大きく、蓋板６０におけるスラリー残渣入口６１は、第１のストレーナ６８の一端の上方に設置され、外部スラグ排出管２０の他端は、スラリー残渣入口６１に接続され、第１のストレーナ６８は、外部スラグ排出管２０によって輸送されてきた岩スラグ液を１回目濾過し、第１のストレーナ６８によって濾過された粗岩スラグ粒子は、第１の吐出口６２の外側に延在する第１のストレーナ６８から第１のシリンダ６５内に落下する。第２のストレーナ６９の一端はスラリー残渣濾過筒６の他方の側壁に接続され、第２のストレーナ６９の他端はスラリー残渣濾過筒６の一側壁に設置された第２の吐出口６３からスラリー残渣濾過筒６の外に延伸し、第２のストレーナ６９の他端は第２のシリンダ６６の上方に位置し、第２のストレーナ６９の一端の高さは他端の高さより大きく、第２のストレーナ６９は第１のストレーナ６８によって濾過された岩スラグ液を２回目濾過し、第２のストレーナ６９によって濾過された中粗化岩スラグ粒子は第２の吐出口６３の外側に延在する第２のストレーナ６９から第２のシリンダ６６内に落下する。振動棒モータ６７は蓋板６０に設置され、振動棒モータ６７は第１のストレーナ６８及び第２のストレーナ６９とにいずれも接続され、振動棒モータ６７は第１のストレーナ６８及び第２のストレーナ６９を振動させるように駆動することができ、第１のストレーナ６８及び第２のストレーナ６９の振動は、岩スラグ液中の岩スラグ及びスラリーの効果的な分離に有利であり、好ましくは、蓋板６０には網状の排気口６４が設置され、排気口６４は、岩スラグ液の水気分流に用いられ、岩スラグ液中の気体は上昇し、排気口６４から排出され、岩スラグスラリーは重力の作用により下へ排出される。好ましくは、スラリー残渣を迅速に排出することに寄与するために、スラリー残渣濾過筒６の筒底は逆円錐形であり、逆円錐形を形成するスラリー残渣濾過筒６の筒底の勾配は４５°であり、スラリー残渣濾過筒６の筒底にはスラリー排出管７３の一端が連通しており、スラリー排出管７３の他端はサイクロン７０に連通しており、第１のストレーナ６８及び第２のストレーナ６９によって濾過された極細砥粒のみを含む岩スラグ液は、スラリー排出管７３によってサイクロン７０に輸送され、好ましくは、第１のストレーナ６８と水平面との間の夾角は３０°であり、第２のストレーナ６９と水平面との間の夾角は３０°であり、このように設置して第１のストレーナ６８及び第２のストレーナ６９を比較的緩やかにさせ、岩スラグが第１のストレーナ６８及び第２のストレーナ６９の上から急速に転がり落ちることはない。第１のストレーナ６８の孔径は２０ｍｍ～３０ｍｍであり、第２のストレーナ６９の孔径は４ｍｍ～６ｍｍであり、第１のストレーナ６８及び第２のストレーナ６９の孔径設置は、破岩の難易度及び試験方法に基づいて決定され、本発明の一実施例において、第１のストレーナ６８の孔径は２５ｍｍであり、第２のストレーナ６９の孔径は５ｍｍである。好ましくは、スラリー残渣濾過筒６には扉が設置され、管理に便利である。好ましくは、試験システムは、試験台８を更に含み、スラリー残渣分離装置は、試験台８に設置することにより、整然と規則化する。

更に、図４に示すように、スラリー残渣分離装置は、サイクロン７０と第３のシリンダ７２とを更に含み、スラリー排出管７３の他端はサイクロン７０に連通し、スラリー排出管７３内の岩スラグ液は接線方向に沿ってサイクロン７０に入り、スラリー排出管７３には第２のゲートバルブ７３０と圧力ポンプ７３１が設置され、第２のゲートバルブ７３０はスラリー排出管７３のオン／オフを制御し、圧力ポンプ７３１はスラリー排出管７３に十分な圧力を提供することにより、岩スラグ液をサイクロン７０にスムーズに進入させ、サイクロン７０の上端にはスラリー吐出管７６の一端が接続され、予備箱１の箱蓋１０にはスラリー戻し口１０２が設置され、スラリー吐出管７６の他端は予備箱１のスラリー戻し口１０２に連通し、サイクロン７０の下端にはスラグ排出口７１が設置され、スラグ排出口７１にはスラグ吐出管７４が接続され、第３のシリンダ７２はスラグ吐出管７４の下方に位置し、第３のシリンダ７２はサイクロン７０によって濾過された極細岩スラグ粒子を収集し、スラグ吐出管７４には出口バルブ７５が設置される。サイクロン７０の全体が作業台上に置かれ、高度が適切であり、岩スラグ液の輸送高さが短縮され、圧力ポンプ７３１の輸送圧力が緩和される。

スラリー残渣分離装置は、スラリー残渣濾過筒６とサイクロン７０とを含み、スラリー残渣分離装置は、岩スラグ液に対して岩スラグとスラリーの分離を行う。スラリー残渣濾過筒６は、異なる粒径を選別することができる２層の第１のストレーナ６８と第２のストレーナ６９が設置され、第１のストレーナ６８は粗粒子の岩スラグを濾過し、第２のストレーナ６９は中粗粒子の岩スラグを濾過し、第１のストレーナ６８と第２のストレーナ６９はいずれも３０°傾斜して設置され、且つ傾斜方向が逆になり、第１のストレーナ６８の一端と第２のストレーナ６９の一端はスラリー残渣濾過筒６の側壁に確実に接続され、岩スラグの自重により、振動棒モータ６７の振動力により高所から第１のシリンダ６５と第２のシリンダ６６にそれぞれ転動する。第２のストレーナ６９によって濾過された岩スラグ液は、スラリー残渣濾過筒６の逆円錐形の筒底を通過してスラリー排出管７３に流入し、圧力ポンプ７３１の作用により、岩スラグ液がスラリー排出管７３を介してサイクロン７０に入る。微粒岩スラグを含有する岩スラグ液が圧力でスラリー排出管７３の他端から接線方向に沿ってサイクロン７０に進入した後、岩スラグ液に回転運動が発生し、微粒岩スラグと水の密度が異なるため、密度の低いスラリーが上昇してスラリー吐出管７６から排出され、密度の大きい微粒岩スラグが底部の極細岩スラグ出口から排出され、第３のシリンダ７２内に落下する。スラリー吐出管７６内のスラリーは、予備箱１のスラリー戻し口１０２を介して予備箱１に戻され、スラリーの閉ループを実現し、「廃棄」されるスラリーの環境への汚染を防止する。

更に、図４に示すように、計量装置は乾燥箱８１及び電子天秤８２を含み、乾燥箱８１はスラリー残渣分離装置によって分離され洗浄した粗岩スラグ、中粗岩スラグ及び極細岩スラグを乾燥し、電子天秤８２は表示画面を有し、電子天秤８２は各組の材料重量を計量し、表示画面によって示度を行い、電子天秤８２には材料トレイ８３が設置され、治具を介して乾燥した粗岩スラグ、中粗岩スラグ及び極細岩スラグをそれぞれ材料トレイ８３に置き、電子天秤８２により乾燥箱８１を計量し、試験者は示度を記録する。好ましくは、スラリー残渣分離装置及び計量装置はいずれも試験台８に設置され、破岩スラグ排出装置及び予備箱１に隣接し、乾燥箱８１、電子天秤８２及び表示画面はいずれもスラリー残渣分離装置の１側に配置され、試験システム全体のレイアウトがコンパクトであり、緊密につながり、使用しやすく、渾然一体である。

更に、監視アセンブリは、三方向力センサ、回転速度センサ及び変位センサを含み、三方向力センサ、回転速度センサ及び変位センサは、いずれもカッターホルダ４０に設置され、三方向力センサ、回転速度センサ及び変位センサは、いずれも制御装置に接続され、三方向力センサは第１の液圧シリンダ３３によって加えた圧力データを収集し、回転速度センサはドリル３５の回転速度データを収集し、変位センサはドリル３５の垂直方向の変位データを収集し、制御装置は三方向力センサ、回転速度センサ及び変位センサによって収集されたデータに基づいて、第１の液圧シリンダ３３を制御する。

監視アセンブリは、三方向力センサ、回転速度センサ、変位センサ及び圧力センサによって、破岩過程における各方向力の時間履歴、ドリル３５の回転速度、ドリル３５の垂直方向の変位及びドリルロッド３４のトルク実績を監視することができ、各方向力の時間履歴は、特定の掘削パラメータで、ホブ４１の法線方向の力、ホブ４１の接線力とホブ４１の横方向の力（縦座標）が時間（横座標）にしたがって変化するグラフであり、これは、起伏のある動的な関係曲線を反映し、制御装置は、監視アセンブリによって収集された圧力データ、ドリル３５の回転速度データ、ドリル３５の変位データ及び拘束圧力データに基づいて、第１の油圧シリンダ３３及び第２の油圧シリンダ５０を制御し、監視アセンブリによって収集されたデータを記憶する。

この試験システムは、異なる刃ピッチ、異なるドリル圧、異なる回転速度及び異なる岩石試料４２、異なるスラリー性能パラメータ、異なるスラグ排出口７１の位置、送気ポンプ４７によって生成される異なる気圧、異なる拘束圧力を選択する場合に、異なるタイプ及び異なる仕様のホブ４１に対して試験を行い、制御装置により実験レポートと実験曲線を作成し、実験レポートと実験曲線を用いて、掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素について研究する。異なるタイプ及び異なる仕様のホブ４１により試験を行い、ホブ４１の歯ピッチ、列ピッチ、貫入度及びカッター回転速度について研究することができる。歯ピッチと列ピッチは、ホブ４１の属性であり、試験研究案によって確定され、関連する要求に応じて、メーカによってカスタマイズすることができる。貫入度は試験前に設定した掘削パラメータであり、他のパラメータ又はそれにより取得した試験データを設定することにより、破岩効率を評価することができる。歯ピッチ、列ピッチ、貫入度及びカッター回転速度はいずれも、破岩メカニズムを研究する前提条件であり、破岩効率に影響する主な要因である。ホブ４１のカッターホルダ４０は、カッタヘッド３７に伴って回転するとともに、ホブ４１がカッター軸の回りに強制的に自転し、ホブ４１の自転動力はカッタヘッド３７の回転速度に依存する。カッタヘッド３７の回転速度は第１の油圧シリンダ３３の動力に依存し、これにより、ホブ４１の半径とカッターホルダ４０の位置が分かれば、ドリル３５によって連動するカッタヘッド３７の回転速度に従って、ホブ４１のカッター回転速度を推測することができる。

以上の説明から分かるように、本発明の上記実施例は、以下の技術的効果を実現する。

１、破岩スラグ排出は、掘削法の施工において密接に関連したシステムの問題であり、「破岩できること」と「排出できること」とは、互いに影響し合い、互いに補完し合っている。本発明の実施例は、異なる岩相によって配置されたスラリー性能パラメータ、破岩カッターのタイプの選択及び機械的パラメータ、例えば、ウェッジ歯ホブ４１の歯ピッチ、列ピッチ、貫入度、ドリル圧、カッタヘッド３７（ドリル３５）の回転速度、カッター回転速度及び刃ピッチの最適化配置、スラグ排出口７１の位置などのパラメータに基づいて、掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素を研究し、掘削法による坑井掘削のホブ４１の破岩スラグ排出のマッチング問題を解決し、破岩スラグ排出効率を向上させることに力を入れる。

２、同じ条件で岩スラグスラリー分離残留物（第１のストレーナ６８によって濾過された粗岩スラグ粒子、第２のストレーナ６９によって濾過された中粗岩スラグ粒子及びサイクロン７０によって濾過された極細岩スラグ粒子）を計量して比較することによって、多種のホブ４１モードにおける多種のスラグ吸引口３８の竪坑井ドリルビットホブ破岩効率影響要素に対する室内シミュレーションの研究試験を展開することができる。この試験システムは、室内において、掘削法ホブ４１による破岩スラグ排出の現実の場面を最大限に模擬して、極めて強い試験シミュレーション性又は「マイクロ作業シナリオ」を有し、これにより得られた破岩スラグ排出効率を分析、評価、研究した結論は、「原型」に近いために代えられない。

３、スラグ排出のみを研究するか、破岩のみを研究することによる弊害を回避し、破岩スラグ排出の有機関連を確立する。破岩又はスラグ排出の単一の研究状況による弊害を回避し、弱結合の異なる岩石試料４２に対して試験を行うことができ、異なるカッター及びそのパラメータを選択して試験を行うことができ、異なる掘削パラメータを選択して試験を行うことができ、異なるスラリー性能パラメータを設定して試験を行うことができ、異なるスラグ排出口７１、気圧を選択して試験することができ、岩石試料４２に異なる拘束圧力を設定して試験することができ、試験台８の多機能効果を最大限に発揮及び拡張することができる。現在の中国の掘削法において、施工ホブ４１のタイプが固定され、スラグ排出口７１が固定され、岩体が回転してドリル３５が回転せず、破岩のみを研究したり、岩スラグ排出のみを研究したりすると、作業状況が単一で、パラメータ指標が単一である試験の現状になるため、室内の試験と野外の作業環境との不整合による不整合モデルの差を改善する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更及び変化が可能である。本発明の精神と原則内で行われた任意の補正、等価置換、改良などは、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

１予備箱
１０箱蓋
１００スラリー供給口
１０１検出サンプリング口
１０２スラリー戻し口
１１スラリー輸送管
１２スラリー吸引ポンプ
１３洗浄水出口
１４第１のゲートバルブ
１５撹拌機
１５０撹拌軸
１５１撹拌羽根
１６液位管
１７ローラ
２枠体
２０外部スラグ排出管
２１立柱
２２天板
２３脇板
２４アンカーボルト
２５台座
３試験箱
３０上段
３００取付ユニット
３１下段
３１０予備穴
３１１アンカー溝
３２底板
３３第１の液圧シリンダ
３４ドリルロッド
３５ドリル
３６接続フランジ
３７カッタヘッド
３８スラグ吸引口
３９送気管
４０カッターホルダ
４００凹溝
４０１固定ボルト
４１ホブ
４２岩石試料
４３ベース
４４昇降機構
４５コネクタ
４６接続部材
４６０円錐台部
４６１円柱部
４７送気ポンプ
４８内部スラグ排出枝管
４９拡大ヘッド
５０第２の液圧シリンダ
５１ピット
５２囲み押え板
６スラリー残渣濾過筒
６０蓋板
６１スラリー残渣入口
６２第１の吐出口
６３第２の吐出口
６４排気口
６５第１のシリンダ
６６第２のシリンダ
６７振動棒モータ
６８第１のストレーナ
６９第２のストレーナ
７０サイクロン
７１スラグ排出口
７２第３のシリンダ
７３スラリー排出管
７３０第２のゲートバルブ
７３１圧力ポンプ
７４スラグ吐出管
７５出口バルブ
７６スラリー吐出管
８試験台
８１乾燥箱
８２電子天秤
８３材料トレイ

Claims

予備箱と、破岩スラグ排出装置と、スラリー残渣分離装置と、計量装置と、監視アセンブリと、制御装置と、を含む掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システムであって、
前記予備箱はスラリーが収容され、スラリー輸送管を介して前記破岩スラグ排出装置に接続され、前記破岩スラグ排出装置に試験に必要なスラリーを提供し、
前記破岩スラグ排出装置によって、破岩スラグ排出を行うことができ、前記破岩スラグ排出装置は、外部スラグ排出管を介して前記スラリー残渣分離装置に接続され、試験過程において、前記破岩スラグ排出装置により生成された岩スラグ液は、前記外部スラグ排出管を介して前記スラリー残渣分離装置内に輸送され、
前記破岩スラグ排出装置は枠体を含み、前記枠体は台座と、立柱と、天板とを含み、前記立柱は４本設置され、４本の前記立柱の下端は前記台座に固定され、前記天板はそれぞれ４本の前記立柱の上端に接続され、前記台座、４本の前記立柱及び前記天板は枠体構造を構成し、前記立柱の下端の周囲には複数の脇板が設置され、前記脇板は前記立柱と前記台座とにいずれも接続され、前記台座はアンカーボルトによって地盤基礎に固定接続され、
前記破岩スラグ排出装置は、試験箱、第１の油圧シリンダ、ドリルロッド、ドリル、カッターヘッド、カッターホルダ及び岩石試料を更に含み、
前記試験箱は前記枠体内に設置され、上方が開口した桶状構造であり、前記岩石試料は前記試験箱内に設置され、前記スラリー輸送管の出口は前記試験箱の上方に位置し、前記岩石試料は前記試験箱の底部に設置され、
前記第１の油圧シリンダの出力端が前記ドリルロッドの上端に接続され、前記ドリルロッドの下端が前記試験箱内に延伸し、前記ドリルが前記ドリルロッドの下端に取り付けられ、前記カッターヘッドの上端が前記ドリルの下端に接続され、前記カッターホルダは前記カッターヘッドの下面に取り付けられ、カッターホルダホブを取り付けるために用いられ、前記第１の油圧シリンダは前記ドリルロッドを介して前記ドリルを上下に移動及び回転させるように駆動し、前記ドリルは前記岩石試料の上方に位置し、前記ドリルが前記ホブを上下に移動及び回転させるように連動して前記岩石試料を破岩することができ、
前記カッターヘッドの下面には前記カッターヘッドの径方向に沿って凹溝が設置され、前記カッターホルダは前記凹溝を介して前記カッターヘッドに摺動可能に接続され、前記カッターホルダには固定ボルトが設置され、前記固定ボルトは前記カッターホルダの前記カッターヘッドにおける位置を固定することができ、
前記凹溝は合計６個設置され、各２つの前記凹溝は１組となり、各組の前記凹溝は前記カッターヘッドの径方向に沿って設置され、隣接する２組の前記凹溝の間の夾角は６０°であり、各組の前記凹溝には試験要求に応じて２～４個の前記カッターホルダが設置され、各前記カッターホルダにはいずれも１つの前記ホブが取り付けられ、
前記ホブは、スクレーパー、インサート歯ウェッジホブまたは球歯ホブのうちの１種であり、前記カッターホルダは、前記ホブとマッチングし、
前記破岩スラグ排出装置は、ベースと昇降機構とを更に含み、前記枠体内の地盤基礎にはピットが設置され、前記昇降機構は前記ピット内に設置され、前記ベースは前記昇降機構に設置され、前記ベースは円柱型構造であり、前記試験箱は前記ベースに設置され、前記ベースの直径は前記試験箱の外径より大きく、前記昇降機構は前記試験箱の高さを調整することができ、
前記スラリー残渣分離装置に入った前記岩スラグ液は、前記スラリー残渣分離装置内で、岩スラグとスラリーとの分離を行うことができ、
前記計量装置によって前記スラリー残渣分離装置で分離された岩スラグを乾燥及び秤量することができ、
前記監視アセンブリは前記制御装置に接続され、試験中のデータを収集することができる、
ことを特徴とする掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システム。
前記予備箱は、上方に開口した箱体構造であり、前記予備箱の上端に箱蓋が被覆され、前記箱蓋にはスラリー吸引ポンプが設置され、前記スラリー輸送管の一端が前記スラリー吸引ポンプに連通し、前記スラリー吸引ポンプの下端が前記箱蓋を通過した後に前記予備箱内のスラリーの液面以下に延伸し、
前記予備箱の底部には洗浄水出口が設置され、前記洗浄水出口には第１のゲートバルブが設置され、
前記箱蓋には撹拌機が更に設置され、前記撹拌機の撹拌軸は前記箱蓋を通過した後に前記予備箱内に延伸し、前記撹拌軸には撹拌羽根が設置され、前記撹拌機は前記撹拌軸により前記撹拌羽根を回転させるように駆動し、前記撹拌羽根の回転は前記予備箱内のスラリーを撹拌することができ、
前記予備箱の一側には液位管が設置され、前記液位管の下端は前記予備箱の底部に連通し、前記液位管の上端は前記予備箱内のスラリーの液面より高く、前記液位管には計量目盛線が設置され、
前記予備箱は鉄筋コンクリート構造又は鋼構造であり、前記液位管の材質は有機ガラスであり、
前記箱蓋には、前記箱蓋にスラリーを補充するスラリー添加口と、前記予備箱内のスラリーをサンプリングする検出サンプリング口とが更に設置され、
前記予備箱の箱底は逆円錐形であり、逆円錐形を構成する前記予備箱の箱底の勾配は８％～１２％であり、前記予備箱の底部にはローラーが設置され、
前記試験システムは、前記検出サンプリング口により取得されたスラリーの性能を検出することができる検出器を更に備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システム。
前記破岩スラグ排出装置は、コネクタと、接続部材と、送気ポンプと、送気管と、内部スラグ排出総管と、内部スラグ排出枝管とを更に含み、前記送気ポンプ及び前記コネクタは、いずれも前記天板に設置され、前記ドリルロッドは、中空の筒状構造であり、前記内部スラグ排出総管及び前記送気管は、いずれも前記ドリルロッド内に設置され、前記第１の油圧シリンダは、前記コネクタを介して前記ドリルロッドに接続され、前記内排出スラグ排出総管の上端は、前記コネクタを介して前記外部スラグ排出管の一端に連通し、前記外部スラグ排出管の他端は、前記スラリー残渣分離装置に連通し、前記ドリルロッドは、前記接続部材を介して前記ドリルに接続され、前記接続部材内には、拡大ヘッドが設置され、
前記カッターヘッドにはスラグ吸引口が設置され、前記内部スラグ排出枝管の上端は前記拡大ヘッドを介して前記内部スラグ排出総管の下端に連通し、前記内部スラグ排出枝管の下端は前記ドリルビットを通過して前記カッターヘッドにおける前記スラグ吸引口に連通し、前記送気管の上端は前記送気ポンプに接続され、前記内部スラグ排出枝管には送気口が設置され、前記送気管の下端は前記送気口を介して前記内部スラグ排出枝管に連通し、
前記スラグ吸引口は３つ設置され、前記カッターヘッドの横断面は円形であり、３つの前記スラグ吸引口はそれぞれ前記カッターヘッドの円心、前記カッターヘッドの半径の１／２の位置、前記カッターヘッドに近い辺縁位置に位置し、前記内部スラグ排出枝管は３本設置され、各前記内部スラグ排出枝管は１つの前記スラグ吸引口に連通し、各前記内部スラグ排出枝管にはいずれも１本の前記送気管が接続され、
前記接続部材は円錐台部と円柱部とを含み、前記円錐台部の上面の直径は下面の直径より小さく、前記円錐台部の上端は接続フランジ及びフランジボルトにより前記ドリルロッドに固定接続され、前記円錐台部の下端は前記円柱部の上端に接続され、前記円柱部の下端は前記ドリルに固定接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システム。
前記試験箱は上段、下段及び底板を含み、前記上段及び前記下段はいずれも円筒構造であり、前記上段の内径と前記下段の内径とは一致し、前記底板は前記下段の下端を被覆し、前記上段と前記下段との間は密封接続であり、前記下段と前記底板との間は密封接続であり、前記上段の材質は高強度強化ガラスであり、前記下段は鉄筋コンクリートにより製成され、前記下段には複数の予備穴が設置され、前記下段に密着する内壁には円環形状の囲み押え板が設置され、前記囲み押え板の材質は鋼板であり、前記囲み押え板の高さは前記下段の高さと一致し、前記岩石試料は円柱体構造であり、前記岩石試料の外径は前記囲み押え板の内径と等しく、前記岩石試料の高さは前記下段の高さより高く、前記岩石試料は前記囲み押え板内に設置され、
前記下段の外周には、環状の第２の液圧シリンダが設置され、前記第２の液圧シリンダは、複数の出力端を有し、各前記第２の液圧シリンダの出力端は、前記下段上の１つの前記予備穴を介して前記囲み押え板に当接し、前記第２の液圧シリンダは、前記囲み押え板を介して前記岩石試料に拘束圧力を加え、
前記監視アセンブリは圧力センサーを含み、前記圧力センサーは前記制御装置に接続され、
前記圧力センサは、前記第２の油圧シリンダ内に設置され、前記圧力センサは、前記第２の油圧シリンダが前記岩石試料に圧力を加えるデータを収集することができ、前記制御装置は、前記圧力センサが収集した圧力データに基づいて前記第２の油圧シリンダを制御することができ、
前記予備穴は、前記下段に上から下まで均一に３列設置され、各列の前記予備穴が１２個設置され、各列の前記予備穴が前記下段の周方向に均一に分布し、
前記下段の高さは１ｍ～１．５ｍであり、前記上段は上から下に設置された複数節の取付ユニットにより構成され、各節の前記取付ユニットはいずれも円環形状であり、各節の前記取付ユニットは３枚の高強度強化ガラスを接合してなり、隣接する２節の前記取付ユニットの間は弾性撥水性材料により充填されホゾ継ぎ構造により接続され、各節の前記取付ユニット内に隣接する２枚の高強度強化ガラスの間は弾性撥水性材料により充填されホゾ継ぎ構造により接続され、
各節の前記取付ユニットの高さは１ｍであり、
前記下段の上端には周方向に沿ってアンカー溝が設置され、前記アンカー溝の深さは１５０ｍｍであり、前記上段の下端は前記アンカー溝内に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システム。
前記スラリー残渣分離装置は、スラリー残渣濾過筒と、第１のシリンダと、第２のシリンダと、振動棒モーターとを含み、前記第１のシリンダと前記第２のシリンダがそれぞれ前記スラリー残渣濾過筒の両側に位置し、前記スラリー残渣濾過筒の上端には蓋板が被覆され、前記蓋板にはスラリー残渣入口が設置され、
前記スラリー残渣濾過筒内には、上から下に向かって順に第１のストレーナと第２のストレーナが設置され、前記スラリー残渣濾過筒の両側壁には、それぞれ第１の吐出口と第２の吐出口が設置され、前記第１のストレーナと前記第２のストレーナはいずれも傾斜して設置され、前記第１のストレーナの一端は前記スラリー残渣濾過筒の一方の側壁に接続され、前記第１のストレーナの他端は前記第１の吐出口から前記スラリー残渣濾過筒の外に延伸し、前記第１のストレーナの他端は前記第１のシリンダの上方に位置し、前記第１のストレーナの一端の高さは他端の高さより大きく、前記スラリー残渣入口は前記第１のストレーナの一端の上方に設置され、前記外部スラグ排出管の他端は前記スラリー残渣入口に接続され、
前記第２のストレーナの一端は前記スラリー残渣濾過筒の他方の側壁に接続され、前記第２のストレーナの他端は前記第２の吐出口から前記スラリー残渣濾過筒の外に延伸し、前記第２のストレーナの他端は前記第２のシリンダの上方に位置し、前記第２のストレーナの一端の高さは他端の高さより高く、
前記振動棒モータは前記蓋板に設置され、前記振動棒モータは前記第１のストレーナと前記第２のストレーナとにいずれも接続され、前記振動棒モータは前記第１のストレーナと前記第２のストレーナを振動させるように駆動することができ、
前記蓋板には排気口が設置され、
前記スラリー残渣濾過筒の筒底は逆円錐形であり、逆円錐形を形成する前記スラリー残渣濾過筒の筒底の勾配は４５°であり、
前記第１のストレーナと水平面との間の夾角は３０°であり、前記第２のストレーナと水平面との間の夾角は３０°であり、前記第１のストレーナの孔径は２０ｍｍ～３０ｍｍであり、前記第２のストレーナの孔径は４ｍｍ～６ｍｍであり、
前記試験システムは、前記スラリー残渣分離装置が設置される試験台を更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システム。
前記スラリー残渣分離装置はサイクロンと第３のシリンダを更に含み、前記スラリー残渣濾過筒の筒底にはスラリー排出管の一端が連通し、前記スラリー排出管の他端は前記サイクロンに連通し、前記スラリー排出管には第２のゲートバルブと圧力ポンプが設置され、
前記サイクロンの上端にはスラリー吐出管の一端が接続され、前記予備箱にはスラリー戻し口が設置され、前記スラリー吐出管の他端は前記予備箱の前記スラリー戻し口に連通し、
前記サイクロンの下端にはスラグ排出口が設置され、前記スラグ排出口にはスラグ吐出管が接続され、前記第３のシリンダは前記スラグ吐出管の下方に位置し、前記スラグ吐出管には出口バルブが設置されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システム。
前記計量装置は乾燥箱と電子天秤を含み、前記乾燥箱は前記スラリー残渣分離装置で分離された岩スラグを乾燥し、
前記電子天秤は表示画面を有し、前記電子天秤には材料トレイが設置され、前記電子天秤は前記乾燥箱によって乾燥された岩スラグを秤量することができ、
前記計量装置は、前記試験台に設置される、
ことを特徴とする請求項５に記載の掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システム。
前記監視アセンブリは、三方向力センサ、回転速度センサ及び変位センサを含み、前記三方向力センサ、前記回転速度センサ及び前記変位センサは、いずれも前記カッターホルダに設置され、前記三方向力センサ、前記回転速度センサ及び前記変位センサは、いずれも前記制御装置に接続され、
前記三方向力センサは、前記第１の油圧シリンダによって加えた圧力データを収集し、前記回転速度センサは、前記ドリルの回転速度データを収集し、前記変位センサは、前記ドリルの垂直変位データを収集し、前記制御装置は、前記三方向力センサ、前記回転速度センサ及び前記変位センサによって収集されたデータに基づいて、前記第１の油圧シリンダを制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の掘削法竪坑井ホブ破岩スラグ排出効率影響要素の研究試験システム。