一種適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，其特征在于，包括主框架結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、破巖鉆頭、軸向推進系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、軸向推進系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)分別安裝在主框架結(jié)構(gòu)上；支撐系統(tǒng)的支撐板可以沿主框架結(jié)構(gòu)的徑向做往復(fù)運動，以便使得主框架結(jié)構(gòu)懸停在豎井中或沿豎井軸向運動；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)與破巖鉆頭驅(qū)動連接以便驅(qū)動破巖鉆頭旋轉(zhuǎn)；軸向推進系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動連接以便推動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)和破巖鉆頭一起沿豎井軸向運動。本發(fā)明掘進機適用于已鉆成導(dǎo)井且要擴大到設(shè)計直徑的豎井鉆進，適合煤礦、冶金、交通等地下工程開鑿豎井施工。
【專利說明】一種適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種豎井鉆進設(shè)備，特別涉及一種適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有巖石地層礦井建設(shè)工程，多采用普通法鑿井施工，需要工作人員下到幾百米深的狹小開挖工作面，用鉆機機具鉆爆破孔、裝炸藥、工作面爆破、將爆破破碎的巖石通過吊桶提升到地面、工作面排水、然后進行支護等作業(yè)。機械化水平低、勞動力投入多、工作環(huán)境艱苦、安全條件差、事故時有發(fā)生，且爆破對圍巖擾動較大，原巖應(yīng)力變化大，支護困難。其中裝巖、排水等工序占總施工時間的三分之一到三分之二，施工速度慢(30-40m /月)。在實際施工過程中，由于這些礦井井筒工程有約20%具有下部巷道(隧道)，因此可以采用反井鉆機施工。反井鉆井施工工藝具有勞動強度低、成井質(zhì)量好、速度快、工效高及人身安全有可靠地保障等優(yōu)點。
[0003]但是，普通反井鉆技術(shù)是通過導(dǎo)孔鉆進、擴孔鉆進完成一個小直徑的井筒(l-3m)，不能滿足井筒功能要求，需要經(jīng)過一次或多次刷井作業(yè)，其和普通法鑿井有許多類似之處，都需布置提絞設(shè)備和井架，在井內(nèi)鋪設(shè)壓風(fēng)、供水、下料等各種管線，在刷井過程中靠打眼放炮破碎巖石，進行臨時支護和永久支護。井筒中除布置吊盤外，還有封閉溜矸石孔的封口盤，其施工工序為打眼爆破-清除巖渣(巖渣通過溜矸孔溜到下水平)-臨時支護-永久支護。
[0004]目前，在有導(dǎo)井的情況下，尚沒有掘進機能夠一次鉆成設(shè)計直徑的豎井井筒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，使得在導(dǎo)井情況下能夠利用本發(fā)明掘進機一次鉆出設(shè)計直徑的豎井井筒。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，包括主框架結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、破巖鉆頭、軸向推進系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、軸向推進系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)分別安裝在主框架結(jié)構(gòu)上；支撐系統(tǒng)的支撐板可以沿主框架結(jié)構(gòu)的徑向做往復(fù)運動，以便使得主框架結(jié)構(gòu)懸停在豎井中或沿豎井軸向運動；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)與破巖鉆頭驅(qū)動連接以便驅(qū)動破巖鉆頭旋轉(zhuǎn)；軸向推進系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動連接以便推動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)和破巖鉆頭一起沿豎井軸向運動。
[0007]上述適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，主框架結(jié)構(gòu)包括上框架、下框架和立柱，立柱的一端與上框架固定連接，立柱的另一端與下框架固定連接；軸向推進系統(tǒng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)沿立柱上下滑動。
[0008]上述適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)上開設(shè)有與立柱外形相配合的滑槽，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)通過滑槽與立柱的滑動配合安裝在主框架結(jié)構(gòu)上；軸向推進系統(tǒng)為推進油缸，推進油缸的缸筒和活塞桿二者中的任意一個與主框架結(jié)構(gòu)固定連接，推進油缸的缸筒和活塞桿二者中的另一個與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)連接。[0009]上述適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，支撐系統(tǒng)包括上支撐系統(tǒng)和下支撐系統(tǒng)，上支撐系統(tǒng)安裝在上框架上，下支撐系統(tǒng)安裝在下框架上。
[0010]上述適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，上框架上固定安裝有安全保護罩，安全保護罩內(nèi)分別安裝有電控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和操作臺。
[0011]上述適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)包括電機、齒輪箱和輸出主軸，電機的動力輸出端與齒輪箱的動力輸入端驅(qū)動連接，齒輪箱的動力輸出端與輸出主軸的上端驅(qū)動連接，輸出主軸的下端與破巖鉆頭固定連接。
[0012]上述適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，上框架和下框架均為軸向中部鏤空的圓角方形框架，上框架的框架邊和下框架的框架邊上下一一對應(yīng)，立柱為四個并且均固定安裝在上框架的框架邊和下框架的框架邊之間，立柱的橫截面為棱柱或側(cè)面上設(shè)置有凸棱的棱柱，每個立柱的上端頭與其正上方的上框架的框架邊下表面固定連接、下端頭與其正下方的下框架的框架邊上表面固定連接；上支撐系統(tǒng)為四個并且分別安裝在上框架的四個框架邊上，下支撐系統(tǒng)為四個并且分別安裝在下框架的四個框架邊上；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)包括電機、齒輪箱和輸出主軸，電機的動力輸出端與齒輪箱的動力輸入端驅(qū)動連接，齒輪箱的動力輸出端與輸出主軸的上端驅(qū)動連接，輸出主軸的下端與破巖鉆頭固定連接；推進油缸為四個，其中兩個推進油缸的缸筒固定安裝在上框架的第一框架邊上，另外兩個推進油缸的缸筒固定安裝在與第一框架邊相對的上框架的第二框架邊上，推進油缸的缸筒在框架邊上均自上而下貫穿框架邊而安裝固定，推進油缸的活塞桿遠離缸筒的一端與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)連接；第一框架邊上安裝的立柱夾在第一框架邊上安裝的兩個推進油缸的缸筒之間，第二框架邊上安裝的立柱夾在第二框架邊上安裝的兩個推進油缸的缸筒之間。
[0013]上述適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，上支撐系統(tǒng)和下支撐系統(tǒng)均包括支撐板、支撐油缸和導(dǎo)向桿，支撐油缸的缸筒臨近支撐板的一端與支撐板內(nèi)側(cè)鉸接安裝在一起，支撐油缸的缸筒遠離支撐板的一端可以進入或退出框架邊上的第二導(dǎo)向孔，導(dǎo)向桿的一端也與支撐板內(nèi)側(cè)鉸接安裝在一起，導(dǎo)向桿的另一端伸入到框架邊上的第一導(dǎo)向孔中，支撐油缸的缸筒與第二導(dǎo)向孔之間以及導(dǎo)向桿與第一導(dǎo)向孔之間均為間隙配合，支撐油缸的推進桿遠離缸筒的一端穿過第二導(dǎo)向孔并通過法蘭盤與框架邊固定連接；導(dǎo)向桿為兩個，并且分別位于支撐油缸的左右兩側(cè)；導(dǎo)向桿和支撐板的鉸接軸與缸筒和支撐板的鉸接軸相互垂直；在推進桿內(nèi)且沿推進桿軸向鉆有第一進回油孔和第二進回油孔，第一進回油孔自推進桿遠離缸筒一端的端面延伸至與活塞腔流體導(dǎo)通，第二進回油孔自推進桿遠離缸筒一端的端面延伸至與活塞桿腔流體導(dǎo)通。
[0014]上述適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，破巖鉆頭包括鉆頭中心軸和具有傾向側(cè)邊的翼板，鉆頭中心軸的上端頂部通過法蘭盤與輸出主軸固定連接，翼板沿鉆頭中心軸的軸線直立安裝在鉆頭中心軸的側(cè)立面上，傾向側(cè)邊自上而下逐漸靠近鉆頭中心軸，并且傾向側(cè)邊與鉆頭中心軸的距離大于零，在傾向側(cè)邊上安裝有破巖滾刀；翼板為六個且沿鉆頭中心軸的圓周方向均勻分布，沿鉆頭中心軸的圓周方向上:相鄰翼板之間的夾角為60度；鉆頭中心軸的下端頭部固定安裝有超前鉆頭，超前鉆頭包括倒立圓臺和破巖滾刀，倒立圓臺的上底面面積大于倒立圓臺的下底面面積，倒立圓臺的上底面與鉆頭中心軸的下端頭部固定連接或一體成型，安裝在倒立圓臺的下底面上的破巖滾刀為中心刀，安裝在倒立圓臺的側(cè)面上的破巖滾刀為正刀；倒立圓臺的上底面直徑與鉆頭中心軸的下端頭部直徑相等。[0015]上述適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，傾向側(cè)邊的上端安裝的兩個破巖滾刀為邊刀，兩個邊刀沿傾向側(cè)邊的寬度方向排列；自邊刀向下沿傾向側(cè)邊的長度方向安裝的破巖滾刀為正刀，正刀沿傾向側(cè)邊的長度方向自上而下一字排開；安裝在任意一個翼板的傾向側(cè)邊上的正刀與安裝在倒立圓臺的側(cè)面上且臨近這個翼板的正刀在一條直線上而形成一個正刀組；并且相鄰正刀組的正刀在鉆頭中心軸周向相間分布；邊刀與傾向側(cè)邊可拆卸連接；鉆頭中心軸與傾向側(cè)邊的夾角為45度。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明掘進機適用于已鉆成導(dǎo)井且要擴大到設(shè)計直徑的豎井鉆進，在導(dǎo)井情況下能夠利用本發(fā)明掘進機一次鉆出設(shè)計直徑的豎井井筒，適合煤礦、冶金、交通等地下工程開鑿豎井施工；尤其適用于已鉆成直徑不小于1.6m導(dǎo)井，擴大到設(shè)計直徑的豎井鉆進。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機的上支撐系統(tǒng)和下支撐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機的破巖鉆頭的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為圖1所示本發(fā)明適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機的破巖鉆頭的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5為圖1所示本發(fā)明適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機的破巖鉆頭的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:10_上框架，20-下框架，30-旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)，40-破巖鉆頭，50-上支撐系統(tǒng)，60-下支撐系統(tǒng)，70-推進油缸的缸筒，80-推進油缸的活塞桿，90-立柱，100-安全保護罩，110-操作控制臺，120-液壓系統(tǒng)，130-電控系統(tǒng)。
[0023]1-1-鉆頭中心軸，1-2-翼板，1-3-傾向側(cè)邊，1-4-邊刀，1-5-正刀，1-6-倒立圓臺，1-7-中心刀，1-8-法蘭盤，A為45度角。
[0024]2-1-支撐板，2-2-支撐油缸，2-3-導(dǎo)向桿，2-4-承載套，2-5-推進桿，2-6-法蘭盤，2-7-第-進回油孔，2-8-第二進回油孔，2-9-加強肋板。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，本實施例適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機包括主框架結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30、破巖鉆頭40、軸向推進系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30、軸向推進系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)分別安裝在主框架結(jié)構(gòu)上；支撐系統(tǒng)的支撐板2-1可以沿主框架結(jié)構(gòu)的徑向做往復(fù)運動，以便使得主框架結(jié)構(gòu)懸停在豎井中或沿豎井軸向運動；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30與破巖鉆頭40驅(qū)動連接以便驅(qū)動破巖鉆頭40旋轉(zhuǎn)；軸向推進系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30驅(qū)動連接以便推動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30和破巖鉆頭40 —起沿豎井軸向運動。主框架結(jié)構(gòu)包括上框架10、下框架20和立柱90，立柱90的一端與上框架10固定連接，立柱90的另一端與下框架20固定連接；軸向推進系統(tǒng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30沿立柱90上下滑動。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30上開設(shè)有與立柱90外形相配合的滑槽，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30通過滑槽與立柱90的滑動配合安裝在主框架結(jié)構(gòu)上；軸向推進系統(tǒng)為推進油缸，推進油缸的缸筒70和活塞桿二者中的任意一個與主框架結(jié)構(gòu)固定連接，推進油缸的缸筒70和活塞桿二者中的另一個與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30連接。本實施例的支撐系統(tǒng)包括上支撐系統(tǒng)50和下支撐系統(tǒng)60，上支撐系統(tǒng)50安裝在上框架10上，下支撐系統(tǒng)60安裝在下框架20上。上框架10上固定安裝有安全保護罩100，安全保護罩內(nèi)分別安裝有電控系統(tǒng)130、液壓系統(tǒng)120和操作臺。
[0026]在本實施例中:上框架10和下框架20均為軸向中部鏤空的圓角方形框架，上框架10的框架邊和下框架20的框架邊上下一一對應(yīng)，立柱90為四個并且均固定安裝在上框架10的框架邊和下框架20的框架邊之間，立柱90的橫截面為棱柱或側(cè)面上設(shè)置有凸棱的棱柱，每個立柱90的上端頭與其正上方的上框架10的框架邊下表面固定連接、下端頭與其正下方的下框架20的框架邊上表面固定連接；上支撐系統(tǒng)50為四個并且分別安裝在上框架10的四個框架邊上，下支撐系統(tǒng)60為四個并且分別安裝在下框架20的四個框架邊上；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30包括電機、齒輪箱和輸出主軸，電機的動力輸出端與齒輪箱的動力輸入端驅(qū)動連接，齒輪箱的動力輸出端與輸出主軸的上端驅(qū)動連接，輸出主軸的下端與破巖鉆頭40固定連接；推進油缸為四個，其中兩個推進油缸的缸筒70固定安裝在上框架10的第一框架邊上，另外兩個推進油缸的缸筒70固定安裝在與第一框架邊相對的上框架10的第二框架邊上，推進油缸的缸筒70在框架邊上均自上而下貫穿框架邊而安裝固定，推進油缸的活塞桿80遠離缸筒的一端與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30連接；第一框架邊上安裝的立柱90夾在第一框架邊上安裝的兩個推進油缸的缸筒70之間，第二框架邊上安裝的立柱90夾在第二框架邊上安裝的兩個推進油缸的缸筒70之間。
[0027]如圖2所示，本實施例中的上支撐系統(tǒng)50和下支撐系統(tǒng)60包括支撐板2_1、支撐油缸2-2和兩個導(dǎo)向桿2-3 ;支撐油缸2-2包括缸筒和推進桿2-5，缸筒為一個承載套2_4，承載套2-4臨近支撐板2-1的一端與支撐板2-1內(nèi)側(cè)鉸接安裝在一起，承載套2-4遠離支撐板2-1的一端可以進入或退出框架邊上的第二導(dǎo)向孔，支撐油缸2-2的推進桿2-5遠離承載套2-4的一端穿過第二導(dǎo)向孔并通過法蘭盤與框架邊固定連接；兩個導(dǎo)向桿2-3的其中一端分別與支撐板2-1內(nèi)側(cè)鉸接安裝在一起，并且兩個導(dǎo)向桿2-3分別位于支撐油缸2-2的左右兩側(cè)，兩個導(dǎo)向桿2-3的另一端分別深入到框架邊上的第一導(dǎo)向孔中，承載套2-4與第二導(dǎo)向孔之間以及導(dǎo)向桿2-3 與第一導(dǎo)向孔之間均為間隙配合【本實施例中:導(dǎo)向桿2-3的外徑與第一導(dǎo)向孔的內(nèi)徑相等，承載套2-4外徑與第二導(dǎo)向孔的內(nèi)徑相等，這樣能夠形成比較緊密的間隙配合】。兩根導(dǎo)向桿2-3起到防止支撐結(jié)構(gòu)圍繞推進桿2-5轉(zhuǎn)動的問題。在本實施例中，導(dǎo)向桿2-3和支撐板2-1的鉸接軸與承載套2-4和支撐板2-1的鉸接軸相互垂直，這樣使得本實施例支撐結(jié)構(gòu)能夠緩沖來自上、下、左、右的作用力，使得本實施例的支撐結(jié)構(gòu)在用于掘進機徑向支撐的同時，還能有效提供掘進機旋轉(zhuǎn)扭矩的平衡反力，并且能夠同時保證支撐結(jié)構(gòu)不會有較大的擺動及變形。為了使得導(dǎo)向桿能夠更好地承受力，兩個導(dǎo)向桿2-3均為鋼棒。支撐板2-1內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有加強肋板2-9，使得支撐板2-1在相同厚度的情況下其強度大大提高。在推進桿2-5內(nèi)且沿推進桿2-5軸向鉆有第一進回油孔
2-7和第二進回油孔2-8，第一進回油孔2-7自推進桿2-5遠離承載套2_4 —端的端面延伸至與活塞腔流體導(dǎo)通，用于活塞腔進、回液壓油；第二進回油孔2-8自推進桿2-5遠離承載套2-4 —端的端面延伸至與活塞桿腔流體導(dǎo)通，用于活塞桿腔進、回液壓油。另外，在支撐板2-1外側(cè)面上堆焊耐磨材料，起到支撐巖體防滑和耐磨作用。支撐油缸2-2施加推進力，滿足支撐板2-1和掘進機鉆出的孔幫接觸，并承受相應(yīng)載荷。在豎井掘進機工作過程中，承載套2-4起到將巖幫作用在支撐結(jié)構(gòu)的切向和軸向承受傳遞到豎井掘進機框架上。本實施例的支撐系統(tǒng)用于掘進機徑向支撐的同時，還能有效提供掘進機旋轉(zhuǎn)扭矩的平衡反力。另夕卜，此支撐系統(tǒng)也可以應(yīng)用于隧道(巷道)全斷面、部分斷面掘進機，控制掘進機工作姿態(tài)并達到承受工作反扭矩形成的切向荷載。
[0028]如圖3至圖5所示，破巖鉆頭40包括包括鉆頭中心軸1-1和兩個或兩個以上具有傾向側(cè)邊1-3的翼板1-2，翼板1-2沿鉆頭中心軸1-1的軸線直立安裝在鉆頭中心軸1-1的側(cè)立面上，傾向側(cè)邊1-3自上而下逐漸靠近鉆頭中心軸1-1，并且傾向側(cè)邊1-3與鉆頭中心軸1-1的距離大于零，在傾向側(cè)邊1-3上安裝有破巖滾刀；傾向側(cè)邊1-3的上端安裝的兩個破巖滾刀為邊刀1-4，兩個邊刀1-4沿傾向側(cè)邊1-3的寬度方向排列；自邊刀1-4向下沿傾向側(cè)邊1-3的長度方向安裝的破巖滾刀為正刀1-5，正刀1-5沿傾向側(cè)邊1-3的長度方向自上而下一字排開。在本實施例中，翼板1-2為六個并且翼板1-2沿鉆頭中心軸1-1的圓周方向均勻分布；即:沿鉆頭中心軸1-1的圓周方向上，相鄰翼板1-2之間的夾角為60度。
[0029]為了防止在導(dǎo)井發(fā)生偏斜的情況下，鉆出的井筒隨著導(dǎo)井的偏斜而發(fā)生偏斜，在鉆頭中心軸1-1的下端頭部固定安裝有超前鉆頭。超前鉆頭包括倒立圓臺1-6和破巖滾刀，倒立圓臺1-6的上底面面積大于倒立圓臺1-6的下底面面積，倒立圓臺1-6的上底面與鉆頭中心軸1-1的下端頭部固定連接或一體成型，安裝在倒立圓臺1-6的下底面上的破巖滾刀為中心刀1-7，安裝在倒立圓臺1-6的側(cè)面上的破巖滾刀為正刀1-5 ;安裝在任意一個翼板1-2的傾向側(cè)邊1-3上的正刀1-5與安裝在倒立圓臺1-6的側(cè)面上且臨近這個翼板1-2的正刀1-5在一條直線上而形成一個正刀1-5組；并且相鄰正刀1-5組的正刀1-5在鉆頭中心軸1-1周向相間分布，這樣對周圍巖石進行全方位破碎，不留死角，并且使得井筒內(nèi)壁比較平滑，不會在井筒內(nèi)壁上形成環(huán)形凹槽。
[0030]由于設(shè)置了超前鉆頭，一方面可以有效地防止在導(dǎo)井發(fā)生偏斜的情況下，鉆出的井筒隨著導(dǎo)井的偏斜而發(fā)生偏斜；另一方面可以對上方落下的巖石(翼板1-2上的破巖滾刀在鉆進過程中對巖石破碎過程中產(chǎn)生的)進行二次破碎，重復(fù)破碎率高，避免大塊巖石堵塞導(dǎo)井而使鉆井過程中產(chǎn)生的渣土不能沿導(dǎo)井下落到底部巷道內(nèi)的渣土運輸車上。
[0031]為了使得鉆進過程中產(chǎn)生的渣土能夠順利地沿相鄰翼板1-2之間的空間下落到導(dǎo)井井口，在本實施例中倒立圓臺1-6的上底面直徑與鉆頭中心軸1-1的下端頭部直徑相等；使得鉆進過程中產(chǎn)生的渣土能夠順利地沿相鄰翼板之間的空間下落到導(dǎo)井井口，進而被超前鉆頭二次破碎后沿導(dǎo)井順利下落到底部巷道內(nèi)的渣土運輸車上。鉆頭中心軸1-1與傾向側(cè)邊1-3的夾角為45度，這樣更加有利于鉆井過程中產(chǎn)生的渣土下落而沿導(dǎo)井落到底部巷道內(nèi)的渣土運輸車上。另外，邊刀1-4與傾向側(cè)邊1-3可拆卸連接，以便鉆進完成進行設(shè)備拆除時，減少直徑，使鉆頭能夠順利沿豎井運出。
[0032]此外，在本實施例中的翼板1-2之間設(shè)置有檢修梯，用于鉆頭維修和破巖滾刀更換；鉆頭中心軸1-1的上端頂部固定安裝有法蘭盤1-8，豎井掘進機旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的輸出主軸下端頭與法蘭盤1-8驅(qū)動連接，以便提供給破巖鉆頭40破碎巖石的鉆壓和扭矩。
[0033]在本實施例中，米用的中心刀1-7和正刀1-5布置方式,用于破碎反井鉆機導(dǎo)井巖石變形造成導(dǎo)井直徑變化部分巖石，還具有糾正部分導(dǎo)井偏斜，以滿足工程應(yīng)用。
[0034]本實施例中的破巖鉆頭40具有如下優(yōu)點:⑴適用于有導(dǎo)井條件下鉆進豎井井筒，并且可糾正導(dǎo)井偏斜。(2)鉆頭設(shè)超前鉆頭部分，采用中心刀和正刀布置方式，用于破碎反井鉆機導(dǎo)井巖石變形造成導(dǎo)井直徑變化部分巖石，還具有糾正部分導(dǎo)井偏斜，以滿足工程應(yīng)用。(3)重復(fù)破碎率高，鉆進過程中產(chǎn)生的巖石碎塊較小。(4)鉆井過程中產(chǎn)生的渣土及巖石碎塊能夠靠自重順利地沿導(dǎo)井下落到底部巷道內(nèi)的運輸車上，避免使用升降設(shè)備沿已經(jīng)鉆好的井筒向上運送到地面，不但節(jié)約人工成本，并且工作效率大大高，加速井筒鉆進的施工進度。
[0035]本發(fā)明掘進機在豎井鉆進施工時:掘進機掘進通過破巖鉆頭40，向破巖滾刀施加破巖推力和旋轉(zhuǎn)扭矩，滾刀破巖以擠壓機械方式破碎巖石，破碎的巖屑沿井底滑動，進入導(dǎo)井，下落到下水平巷道，由下部出渣系統(tǒng)裝運；破巖鉆頭40和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30的輸出主軸以法蘭盤連接，輸出主軸對破巖鉆頭40施加推進力和旋轉(zhuǎn)扭矩；輸出主軸的旋轉(zhuǎn)扭矩來自旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)30的齒輪箱，本實施例中由四臺變頻電機帶動齒輪箱齒輪系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)減速，達到所需要輸出的轉(zhuǎn)速、扭矩；輸出主軸輸出的推進力(沿輸出主軸和豎井的軸向)，由連接在齒輪箱上的推進油缸產(chǎn)生，通過推進齒輪箱達到向輸出主軸傳遞推進力的目的；齒輪箱可以在主框架結(jié)構(gòu)內(nèi)沿立柱90上下滑動，這由推進油缸作為動力，推進油缸的缸筒和上框架10的框架邊固定連接，推進油缸的活塞桿80和齒輪箱固定連接，通過推進油缸的活塞桿80的上下運動，帶動齒輪箱上下運動；四立柱90作為齒輪箱上下運動的滑動軌道，并將齒輪箱破巖反扭矩傳遞到主框架架構(gòu)上，再通過四個上支撐系統(tǒng)50和四個下支撐系統(tǒng)60,支撐在井幫巖壁上,上支撐系統(tǒng)50和下支撐系統(tǒng)60還承受破巖反推力；完成破巖后，收回支撐系統(tǒng)的支撐板2-1，推進油缸縮回(推進油缸的缸筒70帶動主框架一起靠近破巖鉆頭40);主框架結(jié)構(gòu)沿豎井軸向向下移動一段距離，然后支撐油缸2-2推動支撐板2-1繼續(xù)支撐在巖石表面，經(jīng)找正后，繼續(xù)下一循環(huán)鉆進；掘進機上部設(shè)置的電控系統(tǒng)130、液壓系統(tǒng)120和操作控制臺110，應(yīng)用控制鉆機運行，并監(jiān)控運行狀態(tài)；設(shè)置的安全保護罩可保護工作人員安全；另外，掘進機還可以設(shè)有有害氣體探測，防止有害氣體超限；掘進機還可以設(shè)有遠控和監(jiān)控系統(tǒng)，在特殊條件下可以地面安全位置遠控操作，實現(xiàn)特殊地層條件鉆進。
[0036]上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對本發(fā)明創(chuàng)造【具體實施方式】的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造權(quán)利要求的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，其特征在于，包括主框架結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、破巖鉆頭、軸向推進系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、軸向推進系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)分別安裝在主框架結(jié)構(gòu)上；支撐系統(tǒng)的支撐板可以沿主框架結(jié)構(gòu)的徑向做往復(fù)運動，以便使得主框架結(jié)構(gòu)懸停在豎井中或沿豎井軸向運動；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)與破巖鉆頭驅(qū)動連接以便驅(qū)動破巖鉆頭旋轉(zhuǎn)；軸向推進系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動連接以便推動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)和破巖鉆頭一起沿豎井軸向運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，其特征在于，主框架結(jié)構(gòu)包括上框架、下框架和立柱，立柱的一端與上框架固定連接，立柱的另一端與下框架固定連接；軸向推進系統(tǒng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)沿立柱上下滑動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，其特征在于，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)上開設(shè)有與立柱外形相配合的滑槽，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)通過滑槽與立柱的滑動配合安裝在主框架結(jié)構(gòu)上；軸向推進系統(tǒng)為推進油缸，推進油缸的缸筒和活塞桿二者中的任意一個與主框架結(jié)構(gòu)固定連接，推進油缸的缸筒和活塞桿二者中的另一個與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，其特征在于，支撐系統(tǒng)包括上支撐系統(tǒng)和下支撐系統(tǒng)，上支撐系統(tǒng)安裝在上框架上，下支撐系統(tǒng)安裝在下框架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，其特征在于，上框架上固定安裝有安全保護罩，安全保護罩內(nèi)分別安裝有電控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和操作臺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，其特征在于，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)包括電機、齒輪箱和輸出主軸，電機的動力輸出端與齒輪箱的動力輸入端驅(qū)動連接，齒輪箱的動力輸出端與輸出主軸的上端驅(qū)動連接，輸出主軸的下端與破巖鉆頭固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，其特征在于，上框架和下框架均為軸向中部鏤空的圓角方形框架，上框架的框架邊和下框架的框架邊上下一一對應(yīng)，立柱為四個并且均固定安裝在上框架的框架邊和下框架的框架邊之間，立柱的橫截面為棱柱或側(cè)面上設(shè)置有凸棱的棱柱，每個立柱的上端頭與其正上方的上框架的框架邊下表面固定連接、下端頭與其正下方的下框架`的框架邊上表面固定連接；上支撐系統(tǒng)為四個并且分別安裝在上框架的四個框架邊上，下支撐系統(tǒng)為四個并且分別安裝在下框架的四個框架邊上；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)包括電機、齒輪箱和輸出主軸，電機的動力輸出端與齒輪箱的動力輸入端驅(qū)動連接，齒輪箱的動力輸出端與輸出主軸的上端驅(qū)動連接，輸出主軸的下端與破巖鉆頭固定連接；推進油缸為四個，其中兩個推進油缸的缸筒固定安裝在上框架的第一框架邊上，另外兩個推進油缸的缸筒固定安裝在與第一框架邊相對的上框架的第二框架邊上，推進油缸的缸筒在框架邊上均自上而下貫穿框架邊而安裝固定，推進油缸的活塞桿遠離缸筒的一端與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)連接；第一框架邊上安裝的立柱夾在第一框架邊上安裝的兩個推進油缸的缸筒之間，第二框架邊上安裝的立柱夾在第二框架邊上安裝的兩個推進油缸的缸筒之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，其特征在于，上支撐系統(tǒng)和下支撐系統(tǒng)均包括支撐板、支撐油缸和導(dǎo)向桿，支撐油缸的缸筒臨近支撐板的一端與支撐板內(nèi)側(cè)鉸接安裝在一起，支撐油缸的缸筒遠離支撐板的一端可以進入或退出框架邊上的第二導(dǎo)向孔，導(dǎo)向桿的一端也與支撐板內(nèi)側(cè)鉸接安裝在一起，導(dǎo)向桿的另一端伸入到框架邊上的第一導(dǎo)向孔中，支撐油缸的缸筒與第二導(dǎo)向孔之間以及導(dǎo)向桿與第一導(dǎo)向孔之間均為間隙配合，支撐油缸的推進桿遠離缸筒的一端穿過第二導(dǎo)向孔并通過法蘭盤與框架邊固定連接；導(dǎo)向桿為兩個，并且分別位于支撐油缸的左右兩側(cè)；導(dǎo)向桿和支撐板的鉸接軸與缸筒和支撐板的鉸接軸相互垂直；在推進桿內(nèi)且沿推進桿軸向鉆有第一進回油孔和第二進回油孔，第一進回油孔自推進桿遠離缸筒一端的端面延伸至與活塞腔流體導(dǎo)通，第二進回油孔自推進桿遠離缸筒一端的端面延伸至與活塞桿腔流體導(dǎo)通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，其特征在于，破巖鉆頭包括鉆頭中心軸和具有傾向側(cè)邊的翼板，鉆頭中心軸的上端頂部通過法蘭盤與輸出主軸固定連接，翼板沿鉆頭中心軸的軸線直立安裝在鉆頭中心軸的側(cè)立面上，傾向側(cè)邊自上而下逐漸靠近鉆頭中心軸，并且傾向側(cè)邊與鉆頭中心軸的距離大于零，在傾向側(cè)邊上安裝有破巖滾刀；翼板為六個且沿鉆頭中心軸的圓周方向均勻分布，沿鉆頭中心軸的圓周方向上:相鄰翼板之間的夾角為60度；鉆頭中心軸的下端頭部固定安裝有超前鉆頭，超前鉆頭包括倒立圓臺和破巖滾刀，倒立圓臺的上底面面積大于倒立圓臺的下底面面積，倒立圓臺的上底面與鉆頭中心軸的下端頭部固定連接或一體成型，安裝在倒立圓臺的下底面上的破巖滾刀為中心刀，安裝在倒立圓臺的側(cè)面上的破巖滾刀為正刀；倒立圓臺的上底面直徑與鉆頭中心軸的下端頭部直徑相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的適合有導(dǎo)井鉆進豎井的掘進機，其特征在于，傾向側(cè)邊的上端安裝的兩個破巖滾刀為邊刀，兩個邊刀沿傾向側(cè)邊的寬度方向排列；自邊刀向下沿傾向側(cè)邊的長度方向安裝的破巖滾刀為正刀，正刀沿傾向側(cè)邊的長度方向自上而下一字排開；安裝在任意一個翼板的傾向側(cè)邊上的正刀與安裝在倒立圓臺的側(cè)面上且臨近這個翼板的正刀在一條直線上而形成一個正刀組；并且相鄰正刀組的正刀在鉆頭中心軸周向相間分布；邊刀與傾向側(cè)邊可拆卸·連接；鉆頭中心軸與傾向側(cè)邊的夾角為45度。
【文檔編號】E21D1/06GK103850685SQ201310589628
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】劉志強, 李維遠, 王新, 周立, 王強, 韓云龍, 譚昊, 張廣宇, 荊國業(yè), 徐廣龍, 李志
申請人:北京中煤礦山工程有限公司