本发明专利技术涉及一种深井掘进装置，包括掘进机，掘进机的结构为：包括主支撑机构、回转支承、旋转刀盘和铣挖头；主支撑机构的四周设有支撑臂，主支撑机构的底部设有直线驱动机构，其固定端与主支撑机构连接，活动端与回转支承连接以驱动其升降；回转支承在水平面内绕其中心正反旋转；旋转刀盘连接于回转支承的下方，旋转刀盘中心设有驱动其在竖直平面内旋转的驱动机构，旋转刀盘的中心两端分别通过水平设置的伸缩臂安装铣挖头，铣挖头对称设置，并分别绕各自中心旋转；旋转刀盘表面上分别通过转轴安装若干切削刀。还涉及一种施工方法，施工速度快、施工周期短，作业占地面积小，能满足带水和硬岩无水作业工况，实现井内无人化施工，安全系数高。安全系数高。安全系数高。
【技术实现步骤摘要】
一种深井掘进装置及施工方法
[0001]本专利技术涉及掘进施工
，尤其是一种深井掘进装置及施工方法。
技术介绍
[0002]地下空间建筑构造开发应用广泛的深井挖掘技术，在地下立体停车库、地铁建造始发井、隧道或地铁管网的通风井、城市污水虹吸管道及深海采矿等领域均有重要的应用。现有技术中，深井开挖一般为半机械式人工施工作业方式，特别是直径超过12米的大直径深井均以传统人工开挖为主，配合现浇或预制管片井筒的施工法，存在自动化程度较低，施工深度受限，难以满足30米以上深井施工，人需要再伴随深井开挖在井底施工，施工风险大；特别是在地下水资源丰富的工况施工难度更大。深井竖向垂直度等指标控制难度大，施工作业安全性较差，综合成本高、作业周期长、对施工场地面积的要求高等情况。
技术实现思路
[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种深井掘进装置及施工方法，实现自动化掘进施工，以提高施工作业的效率以及对各类型施工环境的适应性。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种深井掘进装置，包括掘进机，所述掘进机的结构为：包括主支撑机构、回转支承、旋转刀盘和铣挖头；
[0006]所述主支撑机构的四周设有支撑臂，主支撑机构的底部设有直线驱动机构，其固定端与主支撑机构连接，活动端与所述回转支承连接以驱动其升降；回转支承在水平面内绕其中心正反旋转；
[0007]所述旋转刀盘连接于所述回转支承的下方，旋转刀盘中心设有驱动其在竖直平面内旋转的驱动机构，旋转刀盘的中心两端分别通过水平设置的伸缩臂安装铣挖头，铣挖头对称设置，并分别绕各自中心旋转；所述旋转刀盘表面上分别通过转轴安装若干切削刀。
[0008]进一步技术方案为：
[0009]所述旋转刀盘呈圆盘状，其直径为深井直径的2/3；所述切削刀沿圆周方向均匀分布于旋转刀盘两端的圆周面上，所述圆周面包括内圆面和位于内圆面外圈的外圆面；外圆面上切削刀的安装角度相对于外圆面向外倾斜，内圆面上切削刀设置在相应的安装槽中。
[0010]所述回转支承的底部连接有支架，其成对称结构，支架顶端与回转支承固连，底端两侧分别与旋转刀盘中心两端对称设置的支撑轴相连，所述伸缩臂套设在所述支撑轴内，相对支撑轴伸缩运动。
[0011]所述支架上设有安装位，所述安装位用于安装砂浆泵及驱动其升降的升降机构、或者用于安装传输带，其用于将掘进物传输至井外。
[0012]所述铣挖头呈圆柱状，其表面上沿旋进方向均布有切削头。
[0013]所述直线驱动机构的结构为：包括伸缩油缸，其沿主支撑机构外圈均匀设置，伸缩油缸的伸缩端同时连接所述回转支承的顶面；所述主支撑机构底部设有导向轴，其用于为
回转支承升降提供导向。
[0014]所述主支撑机构的支撑臂用于与构成初始衬砌的管片连接，管片内侧设有至少一个与其连接的导轨，所述导轨用于与其中一个所述支撑臂滑动配合，为掘进机提供导向；所述导轨由多个单元段沿井深方向拼接延长。
[0015]管片的内侧对称设有至少两个导轨，所述支撑臂以所述主支撑机构中心对称分布，处于对称位置的两个支撑臂分别与所述两个导轨滑动配合。
[0016]还包括放线装置，其结构包括绞线油缸，其设置在井口的环形基座上表面沿圆周均匀分布；绞线油缸通过钢线与构成深井初始井壁的管片相连。
[0017]一种深井掘进施工方法，包括以下步骤：
[0018]S1、安装初始衬砌：在井口位置浇注环形基座，使其高度与掘进机主支撑机构高度相同；沿环形基座内壁安装底部连接有钢刃的管片，形成初始衬砌单元；在所述环形基座上沿圆周均匀设置放线装置，放线装置通过钢线与管片连接；
[0019]S2、安装掘进机和导轨：沿管片内壁安装两个竖直设置的导轨，使主支撑机构的处于相对位置的两个支撑臂分别与两个导轨滑动配合，其余的支撑臂与管片连接；
[0020]S3、掘进切削：回转支承在直线驱动机构控制下步进式下降，旋转刀盘旋转，对底部地质层挖掘，形成与旋转刀盘尺寸形状匹配的挖掘区域；回转支承旋转180
°
，将挖掘区域拓展为半球型基坑；调整伸缩臂长度，利用铣挖头在半球形基坑中沿水平铣挖，拓宽深井直径；
[0021]S4、直线驱动机构完成一个行程后，停止当前掘进层的挖掘，将回转支承升起；放线装置控制钢线将初始衬砌单元及掘进机下放至完成掘进的位置，然后从上部拼接新的管片，形成新的衬砌单元，拼接导轨使其延长；
[0022]重复步骤S3至步骤S4，直到到达设定的掘进深度；
[0023]S5、对深井底部进行封底。
[0024]本专利技术的有益效果如下：
[0025]1、施工作业难度小、施工速度快、施工周期短，并且减小了作业的占地面积；满足带水和硬岩无水作业工况，井内无人化施工，安全系数高。
[0026]2、旋转刀盘与铣挖头组合式结构，使掘进机整体受力均匀平衡，反作用力小。
[0027]3、回转支承为承载主体，具备中心轴旋转、上下步进等功能，实现掘进机持续向前施工作业，效率高。
[0028]4、施工过程中管片始终受上端绞线油缸的控制，掘进机与衬砌位移均被有效监控。
[0029]5、通过导轨为主支撑臂提供导向，方便掘进机出井维护时快速移动以及进井后的快速定位。
[0030]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例的施工状态的结构示意图(主剖视图)。
[0032]图2为本专利技术实施例的施工状态的立体结构示意图(半剖图)。
[0033]图3为本专利技术实施例的衬砌结构的侧视图(半剖图)。
[0034]图4为本专利技术实施例的掘进机的结构示意图。
[0035]图5为图4的另一视角。
[0036]图中：1、旋转刀盘；2、铣挖头；3、伸缩臂；4、砂浆泵；5、升降油缸；6、主支撑机构；7、回转支承；8、导轨；9、管片；10、绞线油缸；11、绞线座；12、钢刃；13、管道架；14、环形基座；15、砂浆管道；16、泥水分离站；17、回水管道；101、切削刀；102、外圆面；103、内圆面；1031、安装槽；301、支撑轴；501、导向立柱；701、支架；702、伸缩油缸；703、导向轴。
具体实施方式
[0037]以下结合附图说明本专利技术的具体实施方式。
[0038]如图1所示，本实施例的深井掘进装置，包括掘进机，如图4、图5所示，掘进机的结构为：包括主支撑机构6、回转支承7、旋转刀盘1和铣挖头2；
[0039]主支撑机构6的四周设有支撑臂，主支撑机构6的底部设有直线驱动机构，直线驱动机构的固定端与主支撑机构6连接，活动端与回转支承7连接驱动其升降；回转支承7在水平面内绕其中心正反旋转；旋转刀盘1连接于回转支承7的下方，旋转刀盘1中心设有驱动其在竖直平面内旋转的驱动机构，旋转刀盘1的中心两端分别通过水平设置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种深井掘进装置，其特征在于，包括掘进机，所述掘进机的结构为：包括主支撑机构(6)、回转支承(7)、旋转刀盘(1)和铣挖头(2)；所述主支撑机构(6)的四周设有支撑臂，主支撑机构(6)的底部设有直线驱动机构，其固定端与主支撑机构(6)连接，活动端与所述回转支承(7)连接以驱动其升降；回转支承(7)在水平面内绕其中心正反旋转；所述旋转刀盘(1)连接于所述回转支承(7)的下方，旋转刀盘(1)中心设有驱动其在竖直平面内旋转的驱动机构，旋转刀盘(1)的中心两端分别通过水平设置的伸缩臂(3)安装铣挖头(2)，铣挖头(2)对称设置，并分别绕各自中心旋转；所述旋转刀盘(1)表面上分别通过转轴安装若干切削刀(101)。2.根据权利要求1所述的深井掘进装置，其特征在于，所述旋转刀盘(1)呈圆盘状，其直径为深井直径的2/3；所述切削刀(101)沿圆周方向均匀分布于旋转刀盘(1)两端的圆周面上，所述圆周面包括内圆面(103)和位于内圆面(103)外圈的外圆面(102)；外圆面(102)上切削刀(101)的安装角度相对于外圆面(102)向外倾斜，内圆面(103)上切削刀(101)设置在相应的安装槽(1031)中。3.根据权利要求1所述的深井掘进装置，其特征在于，所述回转支承(7)的底部连接有支架(701)，其呈对称结构，支架(701)顶端与回转支承(7)固连，底端两侧分别与旋转刀盘(1)中心两端对称设置的支撑轴(301)相连，所述伸缩臂(3)套设在所述支撑轴(301)内，相对支撑轴(301)伸缩运动。4.根据权利要求3所述的深井掘进装置，其特征在于，所述支架(701)上设有安装位，所述安装位用于安装砂浆泵(4)及驱动其升降的升降机构、或者用于安装传输带，其用于将掘进物传输至井外。5.根据权利要求1所述的深井掘进装置，其特征在于，所述铣挖头(2)呈圆柱状，其表面上沿旋进方向均布有切削头。6.根据权利要求1所述的深井掘进装置，其特征在于，所述直线驱动机构的结构为：包括伸缩油缸(702)，其沿主支撑机构(6)外圈均匀设置，伸缩油缸(702)的伸缩端同时连接所述回转支承(7)的顶面；所述主支撑机构(6)底部设有导向轴(7...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏善珍，谢正春，王丽，徐昊朗，
申请(专利权)人：建湖富力智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。