本发明专利技术公开一种环形刀盘包括刀架主体以及设置在刀架主体上的刀盘组件；刀盘组件包括内刀盘、外刀盘、第一伸缩件以及第二伸缩件；本发明专利技术采用内刀盘和外刀盘的形式，再通过第二伸缩件的伸缩动作能实现刀盘变径，以实现分级开挖，同时开挖成形的环槽可为管片入岩提供空间。本发明专利技术还公开了一种掘进系统，本发明专利技术通过驱动主体驱动环形刀盘在井下施工，提高施工效率和安全性。本发明专利技术还公开了一种掘进方法，本发明专利技术的掘进方法能够适用于软土或软岩到硬岩地层转换时的工况，本发明专利技术采用分级开挖的形式，外刀盘将环槽扩径至管片的外径大小，便于管片的下沉入岩，以保证施工的有序进行；采用混凝土和管片进行封闭止水，为后续开挖创造有利条件。利条件。利条件。
【技术实现步骤摘要】
一种环形刀盘、掘进系统以及掘进方法
[0001]本专利技术涉及掘进领域，具体涉及一种环形刀盘、掘进系统以及掘进方法。
技术介绍
[0002]竖井施工时，由于竖向掘进过程穿越地层多变，常常会遇到上软下硬的地层情况，当采用下沉式竖井掘进机进行开挖时，进入中风化岩层后，截齿破岩效率随着岩石强度提高成指数下降，同时由于刀具磨损加剧，需要频繁提升主机更换刀具，进一步导致施工效率降低，同时也无法满足竖井结构设计的管片入岩的要求，导致竖井掘进机的适应性大大降低，并且，当封底遇到超出设备开挖极限的硬岩地层或需要继续穿越硬岩地层时，为保证成井安全以及排水时不会出现土层从底部管片处涌入，造成地表沉降，因此管片需插入岩体嵌固。
[0003]综上所述，急需一种环形刀盘、掘进系统以及掘进方法以解决在软土或软岩地层转入硬岩地层时，如何能够安全掘进、封闭止水、为管片入岩创造有利条件的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术目的在于提供一种环形刀盘、掘进系统以及掘进方法，以解决在软土或软岩地层转入硬岩地层时，如何能够安全掘进、封闭止水、为管片入岩创造有利条件的问题，具体技术方案如下：
[0005]一种环形刀盘，包括刀架主体以及设置在刀架主体上的刀盘组件；刀盘组件包括内刀盘、外刀盘、第一伸缩件以及第二伸缩件；内刀盘以及外刀盘上均设置有用于掘进的刀具；第一伸缩件的两端分别连接内刀盘和刀架主体，第一伸缩件的伸缩方向与内刀盘的掘进方向一致；所述外刀盘活动设置在内刀盘上，第二伸缩件的两端分别连接外刀盘和内刀盘，通过第二伸缩件伸缩实现刀盘变径。
[0006]以上技术方案优选的，所述刀架主体包括中心筒以及刀梁；多组刀梁沿中心筒的周向等距固定在中心筒上，刀盘组件一一对应设置在刀梁上。
[0007]以上技术方案优选的，所述刀梁上固定设置有导向筒；第一伸缩件同轴设置在导向筒内，且第一伸缩件的一端铰接刀梁的内壁或导向筒的内壁，第一伸缩件的伸缩端与内刀盘固定连接。
[0008]以上技术方案优选的，所述导向筒的内周壁与第一伸缩件的外壁之间设置有密封件。
[0009]以上技术方案优选的，所述刀盘组件还包括设置在内刀盘上的挡板，挡板用于外刀盘的限位。
[0010]以上技术方案优选的，所述刀盘组件还包括设置在内刀盘上的渣浆泵。
[0011]一种掘进系统，包括驱动主体以及所述的环形刀盘；环形刀盘设置在驱动主体上，驱动主体用于驱动环形刀盘工作。
[0012]一种掘进方法，采用了所述的掘进系统，具体步骤如下：
[0013]步骤S1：驱动主体驱动环形刀盘转动；
[0014]步骤S2：环形刀盘的第一伸缩件带动内刀盘向下伸出，内刀盘在掌子面上切割出环槽，当环槽到达指定深度H1后，第一伸缩件缩回；
[0015]步骤S3：第二伸缩件带动外刀盘伸出，使得环形刀盘的切割直径增大；第一伸缩件带动内刀盘和外刀盘向下掘进至指定深度H2，实现环槽扩径后，第二伸缩件带动外刀盘收回，第一伸缩件带动内刀盘和外刀盘缩回；
[0016]步骤S4：管片下沉，并插入岩土内；
[0017]步骤S5：在环槽内浇筑混凝土进行封闭止水；
[0018]步骤S6：对掌子面继续开挖至施工完成。
[0019]以上技术方案优选的，所述步骤S6中，采用钻爆法继续对掌子面开挖。
[0020]以上技术方案优选的，所述步骤S6中，在对掌子面开挖前，先将井下泥浆抽排至井外。
[0021]应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：
[0022](1)本专利技术的环形刀盘包括刀架主体以及设置在刀架主体上的刀盘组件；刀盘组件包括内刀盘、外刀盘、第一伸缩件以及第二伸缩件；本专利技术的第一伸缩件提供内刀盘和外刀盘向下掘进的力，而本专利技术采用内刀盘和外刀盘的形式，再通过第二伸缩件的伸缩动作能实现刀盘变径，以实现分级开挖，减小驱动功率的要求，同时，本专利技术的环形刀盘尤其适用于上软下硬地层且地下水位较高时，开挖成形的环槽可为管片入岩提供空间，便于封闭止水，提高施工的安全系数，并且内刀盘和外刀盘均具备硬岩条件下切削环槽的能力，与全断面开挖相比，减少开挖量，能节约开挖施工成本。
[0023](2)本专利技术的刀架主体包括中心筒以及刀梁；本专利技术的刀盘组件与刀梁一一对应设置，通过设置多组刀盘组件提高施工效率。
[0024](3)本专利技术的导向筒便于对第一伸缩件的伸缩进行导向，以保证掘进时的稳定。
[0025](4)本专利技术的密封件能保证本专利技术的环形刀盘能在水下施工，即本专利技术的环形刀盘适用富水地层，实用性好。
[0026](5)本专利技术的挡板以及内刀盘能够在外刀盘向下掘进时起到抵触限位的作用，需要说明的是，本专利技术中内刀盘为外刀盘提供其转动路径上的支撑反力，而挡板在外刀盘掘进时提供竖向的支撑反力，以保证结构的稳定，并且本专利技术中，在外刀盘掘进时，第二伸缩件并不受力，结构更加稳定，且能显著提升第二伸缩件的寿命。
[0027](6)本专利技术的渣浆泵主要功能是将渣土从井底抽送至井上，便于环形刀盘开挖工作的有序进行。
[0028](7)本专利技术还公开了一种掘进系统，包括驱动主体以及所述的环形刀盘；环形刀盘设置在驱动主体上，本专利技术通过驱动主体驱动环形刀盘在井下施工，无需人员下井作业，提高施工效率和安全性。
[0029](8)本专利技术还公开了一种掘进方法，采用了所述的掘进系统，具体包括步骤S1至步骤S6，本专利技术的掘进方法能够适用于软土或软岩到硬岩地层转换时的工况，本专利技术采用分级开挖的形式，减小驱动功率的要求，即首先采用内刀盘切割出环槽，外刀盘对环槽进行扩径，外刀盘将环槽扩径至管片的外径大小，便于管片的下沉入岩，以避免土层从底部管片处涌入，造成地表沉降，以保证施工的有序进行；在切割出环槽后，采用混凝土和管片进行封
闭止水，为后续开挖创造有利条件，此处的有利条件具体指：a、岩石和软土界限范围的突涌薄弱点被嵌入的管片隔挡，降低突涌风险；b、环槽浇筑混凝土，将管片与岩层嵌固，进一步保证管片的稳定性和密封性；c、浇筑的混凝土凝固之后，便于将井内泥浆排除。
[0030](9)本专利技术的方法在进行封闭止水后，采用钻爆法继续开挖，能够对硬岩地质进行有效施工，并且能避免在硬岩地质采用刀具掘进施工给刀具带来损耗。
[0031]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0032]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0033]在附图中：
[0034]图1是本实施例中的驱动主体采用截割设备开挖的示意图；
[0035]图2是本实施例中的驱动主体采用环形刀盘开挖的示意图(示意了采用第一切割直径开挖)；
[0036]图3是本实施例中的驱动主体采用环形刀盘开挖的示意图(示意了采用第二切割直径开挖)；
[0037]图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种环形刀盘，其特征在于，包括刀架主体(1)以及设置在刀架主体(1)上的刀盘组件(2)；刀盘组件(2)包括内刀盘(2.1)、外刀盘(2.2)、第一伸缩件(2.3)以及第二伸缩件(2.4)；内刀盘(2.1)以及外刀盘(2.2)上均设置有用于掘进的刀具(3)；第一伸缩件(2.3)的两端分别连接内刀盘(2.1)和刀架主体(1)，第一伸缩件(2.3)的伸缩方向与内刀盘(2.1)的掘进方向一致；所述外刀盘(2.2)活动设置在内刀盘(2.1)上，第二伸缩件(2.4)的两端分别连接外刀盘(2.2)和内刀盘(2.1)，通过第二伸缩件(2.4)伸缩实现刀盘变径。2.根据权利要求1所述的环形刀盘，其特征在于，所述刀架主体(1)包括中心筒(1.1)以及刀梁(1.2)；多组刀梁(1.2)沿中心筒(1.1)的周向等距固定在中心筒(1.1)上，刀盘组件(2)一一对应设置在刀梁(1.2)上。3.根据权利要求2所述的环形刀盘，其特征在于，所述刀梁(1.2)上固定设置有导向筒(4)；第一伸缩件(2.3)同轴设置在导向筒(4)内，且第一伸缩件(2.3)的一端铰接刀梁(3)的内壁或导向筒(4)的内壁，第一伸缩件(2.3)的伸缩端与内刀盘(2.1)固定连接。4.根据权利要求3所述的环形刀盘，其特征在于，所述导向筒(4)的内周壁与第一伸缩件(2.3)的外壁之间设置有密封件。5.根据权利要求1
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4任意一项所述的环形刀盘，其特征在于，所述刀盘组件(2)还包括设置在内刀盘上的挡板(2....
【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞香，文威，姚满，范岚，唐崇茂，陈亮，李建芳，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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