中心立柱全斷面豎井鉆的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于礦產(chǎn)機械【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種中心立柱全斷面豎井鉆機。包括中心立柱、設(shè)備平臺、井架、掘進系統(tǒng)、人員及物料輸送系統(tǒng)、井壁支護系統(tǒng)和保障系統(tǒng)，以及操控室；在井口處安裝有井架，所述井架上設(shè)有操控室，所述中心立柱由井底直接通到井口，并與地面井架所含的滑移架連接，在設(shè)備中心立柱的前端安裝有掘進系統(tǒng)，在設(shè)備中心立柱上自后向前依次安裝有多個設(shè)備平臺，人員及物料輸送系統(tǒng)和保障系統(tǒng)分別安裝在掘進系統(tǒng)后部的設(shè)備平臺上和地面，井壁支護系統(tǒng)安裝在掘進系統(tǒng)后部的設(shè)備平臺上及其四周。本發(fā)明解決了煤礦等大型豎井的施工問題，實現(xiàn)了豎井掘進、出渣、支護、排水、通風(fēng)等一系列功能的自動化、機械化、集成化成套設(shè)備的平行施工作業(yè)，設(shè)備拆裝方便，節(jié)省準備時間，提高施工效率，降低施工成本，增加施工安全性，并且應(yīng)用范圍廣。
【專利說明】中心立柱全斷面豎井鉆機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦產(chǎn)機械【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種中心立柱全斷面豎井鉆機。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有豎井開鑿方式歷經(jīng)長期的發(fā)展，主要鑿井方式有鉆爆法、鉆井法等，施工工藝已經(jīng)成熟。豎井開鑿設(shè)備也經(jīng)歷同樣的發(fā)展歷程，設(shè)備技術(shù)已經(jīng)成熟，依然沿用傳統(tǒng)的施工方式，鑿井設(shè)備難以實現(xiàn)自動化，平行施工困難，人員勞動強度大。我國現(xiàn)有的豎井開鑿設(shè)備技術(shù)經(jīng)多次改進已經(jīng)發(fā)展成熟，通過提高單一設(shè)備的施工效率已經(jīng)難以提高豎井開鑿速度，急需全新的設(shè)備來提高施工效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是克服上述現(xiàn)有設(shè)備的不足，提供一種自動化、機械化程度高，豎井施工更加快速、安全，能夠完成大直徑、大深度的豎井施工，并且施工成本較低的中心立柱全斷面豎井鉆機。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種中心立柱全斷面豎井鉆機包括中心立柱、設(shè)備平臺、井架、掘進系統(tǒng)、人員及物料輸送系統(tǒng)、井壁支護系統(tǒng)和保障系統(tǒng)，以及操控室；在井口處安裝有井架，所述井架上設(shè)有操控室，所述中心立柱由井底直接通到井口，并與地面井架所含的滑移架連接，在設(shè)備中心立柱的前端安裝有掘進系統(tǒng)，在設(shè)備中心立柱上自后向前依次安裝有多個設(shè)備平臺，人員及物料輸送系統(tǒng)和保障系統(tǒng)分別安裝在掘進系統(tǒng)后部的設(shè)備平臺上和地面，井壁支護系統(tǒng)安裝在掘進系統(tǒng)后部的設(shè)備平臺上及其四周。
[0005]所述中心立柱由多段中空立柱主體通過法蘭及緊固件連接而成，在立柱主體的四周分布有主提升機導(dǎo)軌、副提升機導(dǎo)軌、電纜、高壓氣管、混凝土管道、凈水管、出漿管、進漿管和穩(wěn)定器安裝座，中心立柱內(nèi)中空部分形成保障系統(tǒng)所含通風(fēng)及通水模塊的風(fēng)道，保障系統(tǒng)所含通風(fēng)及通水模塊的風(fēng)機直接安裝在中心立柱內(nèi)部。
[0006]所述設(shè)備平臺包括固定平臺和安裝在襯砌模板段的伸縮平臺，所述伸縮平臺包括基礎(chǔ)平臺、小平臺、伸縮油缸和密封條，基礎(chǔ)平臺與中心立柱固定連接，在基礎(chǔ)平臺四周水平固定設(shè)有伸縮油缸，伸縮油缸所含活塞桿末端固定連接有小平臺，小平臺外端部設(shè)有密封條，密封條外端與模板接觸。
[0007]所述井架包括井架主體、滑移架、滑移立柱、舉升油缸、行走裝置、立柱吊機、立柱機械手、動力站、溜渣槽；井架主體下部安裝有行走裝置，上部安裝有滑移立柱和動力站，滑移立柱為滑移架的滑動導(dǎo)軌，舉升油缸一端安裝在滑移架上，另一端安裝在滑移立柱下端，立柱吊機安裝在井架主體上部，立柱機械手和溜渣槽傾斜安裝在井架下部。
[0008]所述掘進系統(tǒng)包括背裝式刀具結(jié)構(gòu)的刀盤、伸縮護盾、護盾定環(huán)、主驅(qū)動、護盾油缸、導(dǎo)柱、換步油缸、撐靴滑環(huán)、撐靴和撐靴油缸；所述刀盤與主驅(qū)動連接，主驅(qū)動上部與導(dǎo)柱連接，導(dǎo)柱上部與中心立柱連接，主驅(qū)動與護盾定環(huán)連接，護盾定環(huán)與伸縮護盾通過伸縮套結(jié)構(gòu)及護盾油缸連接，形成可伸縮環(huán)形護盾，導(dǎo)柱上設(shè)有鍵結(jié)構(gòu)與撐靴滑環(huán)滑動連接，同時二者之間分布的多個換步油缸連接，撐靴通過伸縮滑套結(jié)構(gòu)及撐靴油缸與撐靴滑環(huán)連接，操控臺安裝撐靴上方的平臺下部。
[0009]所述人員及物料輸送系統(tǒng)包括泥漿泵、吸漿管、排漿管、一級振動篩、二級振動篩、三級振動篩、一級旋流器、二級旋流器、儲渣倉、儲漿池、快速上料裝置、吊桶、主提升機、副提升機、回漿管、輸送泵、出漿管、進漿管、一級渣漿泵、二級渣漿泵、一級泥漿池、二級泥漿池、罐籠；泥漿泵安裝在主驅(qū)動內(nèi)，吸漿管伸入到刀盤內(nèi)，排漿管進漿口與泥漿泵連接，其出漿口連接一級振動篩，一級振動篩出渣口對應(yīng)儲渣倉，其出漿口連接一級泥漿池，一級泥漿池與二級泥漿池連通，二級泥漿池底部連接一級渣漿泵，泵的進漿口連接二級泥漿池，出漿口連接一級旋流器，一級旋流器出渣口連接二級振動篩，出漿口分別連接二級泥漿池和儲漿池，二級振動篩出渣口對應(yīng)儲渣倉，出漿口連接二級泥漿池；儲漿池底部連接二級渣漿泵，泵進口連接儲漿池，出口連接二級旋流器，二級旋流器出渣口連接三級振動篩，出漿口連接儲漿池，三級振動篩出渣口對應(yīng)儲渣倉，出漿口對應(yīng)儲漿池；進漿管通過中心立柱一直延伸至地面并連接地面泥漿池，其下端與回漿管相連，回漿管同時與儲漿池連通，回漿管的出口端設(shè)置在刀盤工作面上；儲漿池下部連接有輸送泵，輸送泵上連接有出漿管，該出漿管連接安裝在中心立柱上的出漿管，出口設(shè)置在井口處并連接外部泥漿處理站；儲渣倉下部設(shè)置有快速上料裝置，中心立柱上安裝有吊桶、罐籠導(dǎo)軌，主提升機、副提升機安裝在井架上部。
[0010]所述井壁支護系統(tǒng)包括模筑系統(tǒng)和錨固系統(tǒng)，其中模筑系統(tǒng)包括輔助吊車、模板、混凝土輸送管、緩沖器、井下混凝土攪拌罐、混凝土泵、注漿管和混凝土密封環(huán)，錨固系統(tǒng)包括鉆機小車、鉆機導(dǎo)軌、升降油缸、多功能鉆機、噴漿機械手、物料吊機；模筑系統(tǒng)輔助吊車安裝在后部設(shè)備平臺，用于倒運模板，整體模板與混凝土密封環(huán)構(gòu)成澆筑空間，在混凝土輸送管上安裝有多級緩沖器，混凝土輸送管下端與混凝土攪拌罐連接，混凝土攪拌罐下部安裝有混凝土泵，該泵出口通過注漿管與整體模板注漿口連接；錨固系統(tǒng)鉆機導(dǎo)軌通過升降油缸連接于撐靴滑環(huán)，并與導(dǎo)柱滑動連接，鉆機導(dǎo)軌上安裝有鉆機小車，鉆機小車上安裝有多功能鉆機，在鉆機導(dǎo)軌上還安裝有噴漿機械手，物料吊機安裝在鋼筋綁扎平臺上方平臺的下部。
[0011]所述保障系統(tǒng)包括吊泵系統(tǒng)、電力及控制模塊、通風(fēng)及通水模塊、穩(wěn)定器、吊泵穩(wěn)車、封口平車和備用立柱，其中電力及控制模塊包括主控室、油脂泵、電器柜、變壓器、空壓機、泵站、動力電纜、通訊電纜及電纜卷筒，所述通風(fēng)及通水模塊包括風(fēng)機、中心立柱內(nèi)中空部分形成的風(fēng)道和凈水管，吊泵通過井架上部吊泵穩(wěn)車直接懸吊于設(shè)備底部，吊泵進水口穿過掘進系統(tǒng)所含伸縮護盾深入到刀盤泥水倉，電力及控制模塊分布安裝于不同的設(shè)備平臺及地面上，穩(wěn)定器安裝在中心立柱的穩(wěn)定器安裝座上，封口平車獨立安裝于地面單獨的軌道上，備用立柱放置在設(shè)備一旁備用。
[0012]所述整體模板由多組獨立模板拼裝而成，直接固定于井壁四周。
[0013]所述井壁支護系統(tǒng)還包括超前注漿系統(tǒng)和混凝土添加劑加注裝置，該超前注漿系統(tǒng)包括多功能鉆機和注漿泵，注漿泵安裝在后部設(shè)備平臺上。
[0014]本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是:
1、在結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明中心立柱全斷面豎井鉆機包括中心立柱、設(shè)備平臺、井架、掘進系統(tǒng)、人員及物料輸送系統(tǒng)、井壁支護系統(tǒng)和保障系統(tǒng)以及操控室，采用豎井開鑿的新方式，主要用于各種豎井的開鑿，實現(xiàn)豎井全斷面高效施工；本發(fā)明是集掘進、出渣、支護、排水、通風(fēng)、超前探測等功能于一體的集成化成套設(shè)備，實現(xiàn)豎井開鑿、支護、出渣等平行作業(yè)，機械自動化程度高，同時提高豎井施工效率，縮短豎井建井周期，大大節(jié)約了建井成本，減少礦場前期投入。
[0015]2、在結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明所述中心立柱由多段中空立柱主體連接而成，中心立柱一端連接在主驅(qū)動上，一端與地面井架滑移架相連，出渣設(shè)備軌道、副提升機導(dǎo)軌、電纜、高壓氣管、混凝土輸送管、凈水管、出漿管、進漿管及穩(wěn)定器分布于中心立柱四周并由井底部通向地面；中心立柱的使用可以取消傳統(tǒng)施工方式的穩(wěn)車，設(shè)備重量由中心立柱承受，通過地面舉升油缸控制作用于井底刀盤的重力大小，控制刀盤的掘進推力，簡化井下推進裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)更加簡單；設(shè)備與地面的各種管線依附于中心立柱，實現(xiàn)地上管道延伸，管道延伸更方便，避免井下管道運輸，大大增加主提升機的出渣時間；提升設(shè)備采用剛性軌道，依附于中心立柱上，取代原穩(wěn)繩設(shè)計，剛性軌道更安全，提升速度更快，提高物料運輸速度；中心立柱中空，作為風(fēng)筒，內(nèi)部設(shè)計風(fēng)機，快速的將井下廢氣排出井筒，保證井下空氣質(zhì)量。
[0016]3、在結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明所述伸縮平臺包括基礎(chǔ)平臺、小平臺、伸縮油缸、密封條，結(jié)構(gòu)簡單，既可滿足模板的通過需要，又可快速封閉井筒斷面，防止高空墜物傷人的事故發(fā)生，設(shè)計簡單，使用可靠。
[0017]4、在結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明所述掘進系統(tǒng)包括刀盤、主驅(qū)動、伸縮護盾、護盾油缸等，實現(xiàn)豎井全斷面掘進；掘進系統(tǒng)還包括調(diào)向油缸，該油缸桿端與護盾定環(huán)滑動連接，筒端與主驅(qū)動固定連接，通過控制調(diào)向油缸調(diào)整主驅(qū)動的位置，實現(xiàn)掘進方向的調(diào)整；中心立柱一端安裝在主驅(qū)動上，一端與地面井架連接，通過井架滑移架控制設(shè)備加壓力，實現(xiàn)不同地層的快速掘進，操作使用方便。
[0018]5、在結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明所述人員及物料的輸送系統(tǒng)包括主、副提升機、吊桶、罐籠、泥漿管、渣漿泵、多級泥漿處理結(jié)構(gòu)等，實現(xiàn)井上、井下人員、渣土、鋼材等物料的運輸；人員及施工物料上、下井通過副提升機完成，其渣土的輸送分兩步完成，首先泥漿泵將攜帶渣土的泥漿經(jīng)排漿管送至泥漿處理設(shè)備，篩分出的大顆粒渣土進入儲渣倉，通過儲渣倉底部快速上料裝置將渣土裝入吊桶，通過提升機輸送至井口，由井架溜渣槽裝入渣車運輸?shù)街付ㄎ恢?；泥漿經(jīng)過多級篩分，再經(jīng)旋流器處理后進入儲漿池，通過回漿管回流至工作面，進行循環(huán)利用，儲漿池底部沉積的高濃度泥漿則進入輸送泵，由輸送泵通過出漿管將高濃度泥漿泵送至地面；地面優(yōu)質(zhì)泥漿通過進漿管輸送到井下；以上各系統(tǒng)配合使用完成井上、井下人員、物料、渣土、泥漿的輸送；整個輸送系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，人員、物料、渣土、泥漿輸送平行作業(yè)，增加設(shè)備利用率，提高工作效率。
[0019]6、在結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明所述井壁支護系統(tǒng)包括模板、混凝土輸送管、緩沖器、活塞泵、注漿泵、多功能鉆機、噴漿機械手等，實現(xiàn)井壁及時支護；還可以利用鉆機小車、鉆機油缸控制多功能鉆機進行打錨桿、超前探測及超前注漿作業(yè)；因而，井壁支護系統(tǒng)可以進行噴錨、模筑、超前注漿等多種施工平行作業(yè)，支護可靠，同時可以滿足不同地層施工的需要。
[0020]7、結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明所述保障系統(tǒng)包括電力設(shè)施、控制設(shè)施、通風(fēng)設(shè)施及通水設(shè)施等，保證井下設(shè)備工作及人員生命保障的需要，保證設(shè)備、人員的正常工作；主提升機導(dǎo)軌、副提升機導(dǎo)軌、電纜、高壓氣管、混凝土輸送管、凈水管、出漿管、進漿管、穩(wěn)定器等全部安裝在中心立柱上，隨設(shè)備向下延伸。當一根中心立柱及管線行程完成后，利用封口平車卡住中心立柱法蘭，拆除連接螺栓，上移滑移架斷開中心立柱，通過立柱吊車快速吊取備用立柱，通過立柱機械手精確控制完成立柱對接，進行中心立柱的延伸，無需將管道運至井下，全機械化操作，簡便、快捷，減小人員勞動強度，提高設(shè)備效率。
[0021]8、在結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明所述整體模板采用多組獨立模板拼接模板澆筑，可實現(xiàn)井壁連續(xù)澆筑，井壁凝固時間長，模板拆運方便，提高井壁澆筑效率及質(zhì)量。
[0022]9、此外，本發(fā)明中心立柱全斷面豎井鉆機還可用于隧道、水電、核電、地下工程等豎井開鑿，打開地下施工的通道，實現(xiàn)快速、安全的地下施工，應(yīng)用范圍廣，適于推廣實施。
[0023]10、綜上，本發(fā)明全斷面豎井鉆機解決了煤礦等大型豎井的施工問題，實現(xiàn)了豎井掘進、出渣、支護、排水、通風(fēng)等一系列功能的自動化、機械化、集成化成套設(shè)備的平行施工作業(yè)，設(shè)備拆裝方便，節(jié)省準備時間，提高施工效率，降低施工成本，增加施工安全性，并且應(yīng)用范圍廣，因此，非常適于推廣實施。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明，其中:
圖1為本發(fā)明中心立柱全斷面豎井鉆機的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中心立柱全斷面豎井鉆機的立柱主體及其外設(shè)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2所示中心立柱全斷面豎井鉆機的立柱主體及其外設(shè)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明中心立柱全斷面豎井鉆機的設(shè)備平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明中心立柱全斷面豎井鉆機的井架的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明中心立柱全斷面豎井鉆機的掘進系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明中心立柱全斷面豎井鉆機的人員及物料輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為圖7所示中心立柱全斷面豎井鉆機的人員及物料輸送系統(tǒng)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為本發(fā)明中心立柱全斷面豎井鉆機的井壁支護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10為本發(fā)明中心立柱全斷面豎井鉆機的保障系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中序號:1、中心立柱，101、立柱主體，102、主提升機導(dǎo)軌，103、副提升機導(dǎo)軌，104、電纜，105、高壓氣管，106、混凝土管道，107、凈水管，108、出漿管，109、進漿管，110、穩(wěn)定器安裝座，2、設(shè)備平臺，201、固定平臺，202、伸縮平臺，202-1、基礎(chǔ)平臺，202-2、小平臺，202-3、伸縮油缸，202-4、密封條，3、井架，301、井架主體，302、滑移架，303、滑移立柱，304、舉升油缸，305、行走裝置，306、立柱吊機，307、立柱機械手，308、動力站，309、溜渣槽，4、掘進系統(tǒng)，401、刀盤，402、伸縮護盾，403、護盾定環(huán)，404、主驅(qū)動，405、操縱臺，406、護盾油缸，407、導(dǎo)柱，408、換步油缸，409、撐靴滑環(huán)，410、撐靴，411、撐靴油缸，5、人員及物料輸送系統(tǒng)，501、泥漿泵，502、吸漿管，503、排漿管，504、一級振動篩，505、二級振動篩，506、三級振動篩，507、一級旋流器，508、二級旋流器，509、儲渣倉，510、儲漿池，511、快速上料裝置，512、吊桶，513、主提升機，514、副提升機，515、回漿管，516、輸送泵，517、出漿管，518、進漿管，519、一級渣漿泵，520、二級渣漿泵，521、一級泥漿池，522、二級泥漿池，523、罐籠；6、井壁支護系統(tǒng)，601、輔助吊車，602、模板，603、混凝土輸送管，604、緩沖器，605、井下混凝土攪拌罐，606、混凝土泵，607、注漿管，608、混凝土密封環(huán)，609、鉆機小車，610、鉆機導(dǎo)軌，611、升降油缸，612、多功能鉆機，613、噴漿機械手，614、物料吊機，615、注漿泵，7、保障系統(tǒng)，701、吊泵，702、電力及控制模塊，703、通風(fēng)及通水模塊，704、穩(wěn)定器，705、吊泵穩(wěn)車，706、封口平車，707、備用立柱，8、操控室。
[0025]【具體實施方式】 實施例一:
參見圖1，圖中，本發(fā)明中心立柱全斷面豎井鉆機，該設(shè)備包括中心立柱1、設(shè)備平臺2、井架3、掘進系統(tǒng)4、人員及物料輸送系統(tǒng)5、井壁支護系統(tǒng)6和保障系統(tǒng)7、，以及操控室8，每個系統(tǒng)由獨立的設(shè)備構(gòu)成。在井口處安裝有井架，所述井架上設(shè)有操控室，所述中心立柱由井底直接通到井口，并與地面井架所含的滑移架連接，在設(shè)備中心立柱的前端安裝有掘進系統(tǒng)，在設(shè)備中心立柱上自后向前依次安裝有多個設(shè)備平臺，人員及物料輸送系統(tǒng)和保障系統(tǒng)分別安裝在掘進系統(tǒng)后部的設(shè)備平臺上，井壁支護系統(tǒng)安裝在掘進系統(tǒng)后部的設(shè)備平臺上及其四周。
[0026]參見圖2-3，圖中，所述中心立柱由多段中空立柱主體101通過法蘭及緊固件連接而成；主提升機導(dǎo)軌102、副提升機導(dǎo)軌103、電纜104、高壓氣管105、混凝土管道106、凈水管107、出漿管108、進漿管109、穩(wěn)定器安裝座110均分布于立柱主體四周。
[0027]參見圖4，圖中，所述設(shè)備平臺包括固定平臺201和伸縮平臺202，其中伸縮平臺包括基礎(chǔ)平臺202-1、小平臺202-2、伸縮油缸202-3、密封條202-4。伸縮平臺202安裝在襯砌模板段，基礎(chǔ)平臺202-1與中心立柱I固定連接，伸縮油缸202-3推動小平臺202-2伸出或收回，密封條202-4防止小塊物料由平臺縫隙掉落。
[0028]參見圖5，圖中，所述井架包括井架主體301、滑移架302、滑移立柱303、舉升油缸304、行走裝置305、立柱吊機306、立柱機械手307、動力站308、溜渣槽309 ;井架主體301下部安裝有行走裝置305，上部安裝滑移立柱303、動力站308，滑移立柱303為滑移架302的滑動導(dǎo)軌，舉升油缸304 —端安裝在滑移架302上，一端安裝在滑移立柱303下端，立柱吊機306安裝在井架主體301上部，立柱機械手307、溜渣槽309傾斜安裝在井架下部。
[0029]參見圖6，圖中，所述豎井掘進系統(tǒng)包括刀盤401、伸縮護盾402、護盾定環(huán)403、主驅(qū)動404、操作臺405、護盾油缸406、導(dǎo)柱407、換步油缸408、撐靴滑環(huán)409、撐靴410、撐靴油缸411 ;所述刀盤401由主驅(qū)動404驅(qū)動，進行掘進破巖；所述伸縮護盾402有多個，且成環(huán)形結(jié)構(gòu)，通過護盾油缸406撐緊作用于巖壁，產(chǎn)生摩擦力以提供設(shè)備的反扭矩；所述導(dǎo)柱407與撐靴滑環(huán)409通過滑鍵連接，撐靴410通過撐靴油缸411撐緊于井壁，產(chǎn)生摩擦力，以固定撐靴410及撐靴滑環(huán)409，防止導(dǎo)柱407轉(zhuǎn)動，穩(wěn)定設(shè)備掘進方向，為伸縮護盾402提供輔助反扭矩，換步油缸408完成撐靴掘進過程中的換步；所述中心立柱I貫通整個豎井，連接主機設(shè)備，通過地面井架3的舉升油缸304，控制設(shè)備的推進力、掘進速度；控制護盾油缸406及撐靴油缸411的伸縮，控制主驅(qū)動404的發(fā)生偏移，實現(xiàn)刀盤401的調(diào)向控制，操縱臺405安裝于撐靴上方的平臺下方，操縱方便，舒適。該系統(tǒng)設(shè)計簡單、控制可靠，可提供快速掘進所需的推進力、扭矩，有效控制設(shè)備的掘進方向，保證成井質(zhì)量及施工效率。
[0030]參見圖7-8，圖中，所述人員及物料輸送系統(tǒng)5包括泥漿泵501、吸漿管502、排漿管503、一級振動篩504、二級振動篩505、三級振動篩506、一級旋流器507、二級旋流器508、儲渣倉509、儲漿池510、快速上料裝置511、吊桶512、主提升機513、副提升機514、回漿管515、輸送泵516、出漿管517、進漿管518、一級渣漿泵519、二級渣漿泵520、一級泥漿池521、二級泥漿池522、罐籠523等組成；人員、鋼筋等物料由副提升機514及罐籠523完成，實現(xiàn)井上、井下人員及物料的運輸；渣土的輸送分為干渣和泥漿兩部分完成，由刀盤401破碎的渣土，由泥漿攜帶，泥漿泵501通過深入刀盤的吸漿管502吸入，將渣漿經(jīng)排漿管503輸送至一級振動篩504，經(jīng)一級振動篩504分離，部分大顆粒渣土進入儲渣倉509，分離后泥漿進入一級泥漿池521，一級泥漿池521與二級泥漿池522聯(lián)通，泥漿通過聯(lián)通管道進入二級泥漿池522，二級泥漿池522底部的一級渣漿泵519，將泥漿泵送至一級旋流器507，經(jīng)一級旋流器507分離，分離后的渣土經(jīng)二級振動篩505進一步分離，干渣進入儲渣倉509，泥漿進入二級泥漿池522循環(huán)處理，經(jīng)一級旋流器507分離后的泥漿經(jīng)管道輸送至儲漿池510或二級泥漿池522，泥漿經(jīng)儲漿池510底部安裝的二級渣漿泵520泵送至二級旋流器，經(jīng)二級旋流器508分離后，渣土經(jīng)三級振動篩506進一步分離，干渣進入儲渣倉509，泥漿則進入儲漿池510，二級旋流器508分離后的泥漿進入儲漿池510，儲存使用。儲存在儲渣倉內(nèi)的渣土經(jīng)過其底部設(shè)置的快速上料裝置511，快速裝入吊桶512，經(jīng)主提升機513提出井筒，通過地面溜渣槽309裝車，運輸?shù)街付ㄎ恢谩Υ嬖趦{池510內(nèi)的泥漿通過回漿管515回流至刀盤泥水倉，進入新的循環(huán)；儲漿池底部沉積的高濃度泥漿進入輸送泵516，經(jīng)輸送泵516通過出漿管517、中心立柱出漿管108輸送至地面處理站，進行進一步的處理；井下所需的優(yōu)質(zhì)泥漿通過進漿管518、中心立柱進漿管109直接輸送至儲漿池510，以滿足設(shè)備的施工需求。該系統(tǒng)采用泥漿攜渣，干濕分離出渣，渣、物、人分離輸送，實現(xiàn)低能耗、高效率出渣，以上各系統(tǒng)配合使用完成井上、井下人員、物料、渣土、泥漿的輸送，保證高效施工的排渣、物料輸送需求。
[0031]參見圖9，圖中，所述井壁支護系統(tǒng)6包括模筑系統(tǒng)和錨固系統(tǒng)，其中模筑系統(tǒng)包括輔助吊車601、模板602、混凝土輸送管603、緩沖器604、井下混凝土攪拌罐605、混凝土泵606、注漿管607、混凝土密封環(huán)608 ;錨固系統(tǒng)包括鉆機小車609、鉆機導(dǎo)軌610、升降油缸611、多功能鉆機612、噴漿機械手613、物料吊機614 ;還包括超前注漿系統(tǒng)和混凝土添加劑加注裝置，所述超前注漿系統(tǒng)包括多功能鉆機612和注漿泵615 ;模筑系統(tǒng)輔助吊車601安裝在上部設(shè)備平臺，用于倒運模板，整體模板602由多組獨立模板拼裝而成，直接固定與井壁四周，模板下部鋼筋網(wǎng)進行人工綁扎，井下用的鋼筋、鋼拱架等物料由副提升機513運送至設(shè)備下部后，由物料吊機614轉(zhuǎn)運至施工位置；當鋼筋綁扎完成后，拆除最上層模板，由輔助吊車601運輸?shù)较虏苛⒛Ｎ恢?，進行立模，并安裝混凝土密封環(huán)608，完成后將注漿管607連接到模板的注漿孔；混凝土由地面通過中心立柱混凝土管道106、混凝土輸送管603、緩沖器604輸送到井下混凝土攪拌罐內(nèi)，進行攪拌，保證混凝土質(zhì)量，之后利用混凝土泵606通過注漿管607將混凝土泵送如模板602內(nèi)部，完成井壁澆筑；井壁噴錨主要有多功能鉆機612與噴漿機械手613完成，兩者通過鉆機小車609安裝在鉆機導(dǎo)軌610上，進行圓周運動，完成井壁四周錨桿、注漿、噴漿的工作，升降油缸611可控制設(shè)備的升降，以完成不同高度的使用需求。當遇到不穩(wěn)定地質(zhì)時，多功能鉆機612可以轉(zhuǎn)換角度同注漿泵615共同完成設(shè)備前方及周邊的注漿工作，進行超前地質(zhì)加固，防止事故的發(fā)生。
[0032]參見圖10，圖中，所述保障系統(tǒng)7包括吊栗701、電力及控制I旲塊702、通風(fēng)及通水模塊703、穩(wěn)定器704、吊泵穩(wěn)車705、封口平車706、備用立柱707等組成，其中電力及控制模塊702包括主控室、油脂泵、電器柜、變壓器、空壓機、泵站、動力電纜、通訊電纜及電纜卷筒，為整機設(shè)備提供能源動力、系統(tǒng)控制、密封潤滑等；通風(fēng)及通水模塊703包括風(fēng)機、中心立柱內(nèi)中空部分形成的風(fēng)道和凈水管，風(fēng)機安裝在中心立柱內(nèi)部，以中心立柱作為風(fēng)筒，將井下污濁的空氣迅速的排出井筒，設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊、通風(fēng)高效，水管、電纜等管線直接安裝在中心立柱周圍，隨中心立柱一同延伸，管道延伸更簡單、快捷；吊泵701通過井架上部吊泵穩(wěn)車705直接懸吊于設(shè)備底部，吊泵701擁有獨立的懸吊系統(tǒng)、，獨立的運輸通道，吊泵701進水口穿過伸縮護盾深入刀盤泥水倉，進行緊急排水；穩(wěn)定器704安裝在中心立柱穩(wěn)定器安裝座上，在設(shè)備的掘進過程中穩(wěn)定中心立柱及整機設(shè)備；封口平車706獨立安裝于地面單獨的軌道上，用于封閉井口，在中心立柱延伸時，承受設(shè)備重量，利用立柱吊機306吊起備用立柱707進行管道延伸。
[0033]本發(fā)明的工作過程如下:
主機設(shè)備通過中心立柱I懸吊與地面固定的井架3上，通過井架舉升油缸304、滑移架302、滑移立柱303控制整機的上、下移動，實現(xiàn)設(shè)備的提升或掘進。掘進時伸縮護盾402由護盾油缸406撐緊于巖壁，以穩(wěn)定刀盤401，提供設(shè)備反扭矩；撐靴油缸411將撐靴410撐緊于井壁，為伸縮護盾提供輔助反扭矩，防止設(shè)備在掘進過程中發(fā)生轉(zhuǎn)動；啟動主驅(qū)動404驅(qū)動刀盤401進行破巖掘進，利用地面舉升油缸304控制刀盤401的加壓力，實現(xiàn)高效掘進。刀盤401切削下的巖屑有高速流動的泥漿攜帶，由泥漿泵501泵送至泥漿處理站，經(jīng)過一級振動篩504、二級振動篩505、三級振動篩506、一級旋流器507、二級旋流器508的分離，分別將渣土、泥漿儲存在儲渣倉509、儲漿池510內(nèi)，渣土經(jīng)儲渣倉509底部的快速上料裝置裝入吊桶512，由主提升機513提出地面，經(jīng)溜渣槽309裝入渣車運輸?shù)街付ㄎ恢茫瑑Υ嬖趦{池510內(nèi)的泥漿則經(jīng)過回漿管515回流至刀盤處，進入新的循環(huán)，實現(xiàn)連續(xù)出渣，儲漿池510底部沉積的高濃度泥漿由輸送泵516輸送至地面處理站，長期使用后井下泥漿惡化，需要新的優(yōu)質(zhì)泥漿則通過中心立柱進漿管109、進漿管518輸送至井下儲漿池，惡化后的泥漿經(jīng)輸送泵516泵出，完成泥漿的置換，以滿足施工的需要。
[0034]在設(shè)備掘進的同時，進行綁扎鋼筋、打錨桿、噴漿、井壁澆筑等施工。利用副提升機514將井壁支護所需的物料輸送至井下，利用物料吊機614將物料分送至施工位置，利用多功能鉆機612進行錨桿施工，進行人工鋼筋綁扎、立鋼拱架，完成后利用噴漿機械手613進行井壁的噴漿支護，以防止井壁坍塌等事故的發(fā)生；在設(shè)備的后部進行二襯鋼筋的綁扎，并安裝混凝土密封環(huán)608，利用輔助吊車601將模板602運送至立模位置，進行立模，之后連接注漿管607，混凝土由地面經(jīng)中心立柱混凝土管道106、混凝土輸送管603、緩沖器604輸送至井下混凝土攪拌罐605，之后利用混凝土泵606將混凝土泵送至模板內(nèi)，完成井壁澆筑。
[0035]在施工過程中，可利用多功能鉆機612進行超前地質(zhì)探測，遇到特殊地層時利用多功能鉆機612、注漿泵615對井壁四周及設(shè)備前方進行注漿加固，改良地質(zhì)條件，保證施工安全。
[0036]隨著設(shè)備的不斷向下掘進，舉升油缸304、中心立柱I及附屬管道的行程使用完后，需要進行中心立柱的延伸，利用封口平車706卡住中心立柱I法蘭，拆除連接螺栓，上移滑移架302斷開中心立柱1，通過立柱吊機306快速吊取備用立柱707，通過立柱機械手307精確控制完成立柱對接，進行中心立柱I及其他管線的延伸，無需將管道運至井下，操作方便、聞效。
[0037]本發(fā)明中心立柱全斷面豎井鉆機實現(xiàn)了豎井開鑿、襯砌、出渣等施工的平行作業(yè)，提高了豎井的施工效率，適用性廣泛、施工安全，縮短施工工期，節(jié)約施工成本，具有大范圍推廣的意義。[0038] 以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明構(gòu)思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種中心立柱全斷面豎井鉆機，包括中心立柱、設(shè)備平臺、井架、掘進系統(tǒng)、人員及物料輸送系統(tǒng)、井壁支護系統(tǒng)和保障系統(tǒng)，以及操控室，其特征是:在井口處安裝有井架，所述井架上設(shè)有操控室，所述中心立柱由井底直接通到井口，并與地面井架所含的滑移架連接，在設(shè)備中心立柱的前端安裝有掘進系統(tǒng)，在設(shè)備中心立柱上自后向前依次安裝有多個設(shè)備平臺，人員及物料輸送系統(tǒng)和保障系統(tǒng)分別安裝在掘進系統(tǒng)后部的設(shè)備平臺上和地面，井壁支護系統(tǒng)安裝在掘進系統(tǒng)后部的設(shè)備平臺上及其四周。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心立柱全斷面豎井鉆機，其特征是:所述中心立柱由多段中空立柱主體通過法蘭及緊固件連接而成，在立柱主體的四周分布有主提升機導(dǎo)軌、副提升機導(dǎo)軌、電纜、高壓氣管、混凝土管道、凈水管、出漿管、進漿管和穩(wěn)定器安裝座，中心立柱內(nèi)中空部分形成保障系統(tǒng)所含通風(fēng)及通水模塊的風(fēng)道，保障系統(tǒng)所含通風(fēng)及通水模塊的風(fēng)機直接安裝在中心立柱內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心立柱全 斷面豎井鉆機，其特征是:所述設(shè)備平臺包括固定平臺和安裝在襯砌模板段的伸縮平臺，所述伸縮平臺包括基礎(chǔ)平臺、小平臺、伸縮油缸和密封條，基礎(chǔ)平臺與中心立柱固定連接，在基礎(chǔ)平臺四周水平固定設(shè)有伸縮油缸，伸縮油缸所含活塞桿末端固定連接有小平臺，小平臺外端部設(shè)有密封條，密封條外端與襯砌模板接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心立柱全斷面豎井鉆機，其特征是:所述井架包括井架主體、滑移架、滑移立柱、舉升油缸、行走裝置、立柱吊機、立柱機械手、動力站、溜渣槽；井架主體下部安裝有行走裝置，上部安裝有滑移立柱和動力站，滑移立柱為滑移架的滑動導(dǎo)軌，舉升油缸一端安裝在滑移架上，另一端安裝在滑移立柱下端，立柱吊機安裝在井架主體上部，立柱機械手和溜渣槽傾斜安裝在井架下部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心立柱全斷面豎井鉆機，其特征是:所述掘進系統(tǒng)包括背裝式刀具結(jié)構(gòu)的刀盤、伸縮護盾、護盾定環(huán)、主驅(qū)動、護盾油缸、導(dǎo)柱、換步油缸、撐靴滑環(huán)、撐靴和撐靴油缸；所述刀盤與主驅(qū)動連接，主驅(qū)動上部與導(dǎo)柱連接，導(dǎo)柱上部與中心立柱連接，主驅(qū)動與護盾定環(huán)連接，護盾定環(huán)與伸縮護盾通過伸縮套結(jié)構(gòu)及護盾油缸連接，形成可伸縮環(huán)形護盾，導(dǎo)柱上設(shè)有鍵結(jié)構(gòu)與撐靴滑環(huán)滑動連接，同時二者之間通過四周分布的多個換步油缸連接，撐靴通過伸縮滑套結(jié)構(gòu)及撐靴油缸與撐靴滑環(huán)連接，操控臺安裝撐靴上方的平臺下部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心立柱全斷面豎井鉆機，其特征是:所述人員及物料輸送系統(tǒng)包括泥漿泵、吸漿管、排漿管、一級振動篩、二級振動篩、三級振動篩、一級旋流器、二級旋流器、儲渣倉、儲漿池、快速上料裝置、吊桶、主提升機、副提升機、回漿管、輸送泵、出漿管、進漿管、一級渣漿泵、二級渣漿泵、一級泥漿池、二級泥漿池、罐籠；泥漿泵安裝在主驅(qū)動內(nèi)，吸漿管伸入到刀盤內(nèi)，排漿管進漿口與泥漿泵連接，其出漿口連接一級振動篩，一級振動篩出渣口對應(yīng)儲渣倉，其出漿口連接一級泥漿池，一級泥漿池與二級泥漿池連通，二級泥漿池底部連接一級渣漿泵，泵的進漿口連接二級泥漿池，出漿口連接一級旋流器，一級旋流器出渣口連接二級振動篩，出漿口分別連接二級泥漿池和儲漿池，二級振動篩出渣口對應(yīng)儲渣倉，出漿口連接二級泥漿池；儲漿池底部連接二級渣漿泵，泵進口連接儲漿池，出口連接二級旋流器，二級旋流器出渣口連接三級振動篩，出漿口連接儲漿池，三級振動篩出渣口對應(yīng)儲渣倉，出漿口對應(yīng)儲漿池；進漿管通過中心立柱一直延伸至地面并連接地面泥漿池，其下端與回漿管相連，回漿管同時與儲漿池連通，回漿管的出口端設(shè)置在刀盤工作面上；儲漿池下部連接有輸送泵，輸送泵上連接有出漿管，該出漿管連接安裝在中心立柱上的出漿管，出口設(shè)置在井口處并連接外部泥漿處理站；儲渣倉下部設(shè)置有快速上料裝置，中心立柱上安裝有吊桶、罐籠導(dǎo)軌，主提升機、副提升機安裝在井架上部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心立柱全斷面豎井鉆機，其特征是:所述井壁支護系統(tǒng)包括模筑系統(tǒng)和錨固系統(tǒng)，其中模筑系統(tǒng)包括輔助吊車、模板、混凝土輸送管、緩沖器、井下混凝土攪拌罐、混凝土泵、注漿管和混凝土密封環(huán)，錨固系統(tǒng)包括鉆機小車、鉆機導(dǎo)軌、升降油缸、多功能鉆機、噴漿機械手、物料吊機；模筑系統(tǒng)輔助吊車安裝在后部設(shè)備平臺，用于倒運模板，整體模板與混凝土密封環(huán)構(gòu)成澆筑空間，在混凝土輸送管上安裝有多級緩沖器，混凝土輸送管下端與混凝土攪拌罐連接，混凝土攪拌罐下部安裝有混凝土泵，該泵出口通過注漿管與整體模板注漿口連接；錨固系統(tǒng)鉆機導(dǎo)軌通過升降油缸連接于撐靴滑環(huán)，并與導(dǎo)柱滑動連接，鉆機導(dǎo)軌上安裝有鉆機小車，鉆機小車上安裝有多功能鉆機，在鉆機導(dǎo)軌上還安裝有噴漿機械手，物料吊機安裝在鋼筋綁扎操作平臺上方平臺的下部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心立柱全斷面豎井鉆機，其特征是:所述保障系統(tǒng)包括吊泵系統(tǒng)、電力及控制模塊、通風(fēng)及通水模塊、穩(wěn)定器、吊泵穩(wěn)車、封口平車和備用立柱，其中電力及控制模塊包括主控室、油脂泵、電器柜、變壓器、空壓機、泵站、動力電纜、通訊電纜及電纜卷筒，所述通風(fēng)及通水模塊包括風(fēng)機、中心立柱內(nèi)中空部分形成的風(fēng)道和凈水管，吊泵通過井架上部吊泵穩(wěn)車直接懸吊于設(shè)備底部，吊泵進水口穿過掘進系統(tǒng)所含伸縮護盾深入刀盤泥水倉，電力及控制模塊分布安裝于不同的設(shè)備平臺和地面上，穩(wěn)定器安裝在中心立柱的穩(wěn)定器安裝座上，封口平車獨立安裝于地面單獨的軌道上，備用立柱放置在設(shè)備一旁備用。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中心立柱全斷面豎井鉆機，其特征是:所述整體模板由多組獨立模板拼裝而成，直接固定于井壁四周。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中心立柱全斷面豎井鉆機，其特征是:所述井壁支護系統(tǒng)還包括超前注漿系統(tǒng)和混凝土添加劑加注裝置，該超前注漿系統(tǒng)包括多功能鉆機和注漿泵，注漿泵安裝在后部設(shè)備平臺上。
【文檔編號】E21D7/00GK103924977SQ201410068510
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】李建斌, 尼古勞斯·K, 趙華, 張寧川, 肖威, 卓興建, 王杜娟, 賈連輝, 董艷萍, 周倩 申請人:中鐵工程裝備集團有限公司