竖井掘进机及竖井施工方法技术

本发明专利技术为一种竖井掘进机及竖井施工方法，该竖井掘进机包括：刀盘、中空立柱、稳定器装置、撑靴装置和推进装置，中空立柱与刀盘相连，稳定器装置与刀盘和/或中空立柱连接，稳定器装置上设置有第一靴板；撑靴装置能沿中空立柱的轴向移动地设置于中空立柱上，撑靴装置上设置有第二靴板；推进装置设置于稳定器装置与撑靴装置之间，当第二靴板与井筒的内壁相抵时，推进装置推动稳定器装置、刀盘和中空立柱上向移动，刀盘对地层进行掘进；当第一靴板与井筒的内壁相抵时，推进装置拉动撑靴装置向上移动。本发明专利技术解决了由下至上的竖井施工复杂度高，且掘进机姿态稳定性差的技术问题。且掘进机姿态稳定性差的技术问题。且掘进机姿态稳定性差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
竖井掘进机及竖井施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，进一步，涉及一种竖井掘进机及竖井施工方法，尤其涉及一种由下至上进行掘进的硬岩竖井掘进机及竖井施工方法。

技术介绍

[0002]随着经济的高速发展，竖井的建设也在快速增长。竖井施工通常为从地面向下开挖，需提供一种由下至上进行掘进的竖井施工方式，以满足施工场地影响及隐蔽工程的需要。
[0003]现阶段，由下至上的竖井施工多采用管片提供支撑，管片拼装过程比较繁琐，施工效率低；同时竖井施工过程中，由于地质及操作等原因容易出现掘进机姿态不稳造成竖井垂直度不满足设计要求等问题；而针对较稳定的硬岩地层，可采用锚杆支护的方式(无需拼装管片)，能够降低施工工序的复杂度。
[0004]针对相关技术中由下至上的竖井施工复杂度高，且掘进机姿态稳定性差的问题，目前尚未给出有效的解决方案。
[0005]由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种竖井掘进机及竖井施工方法，以克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种竖井掘进机及竖井施工方法，提高掘进机由下至上竖井施工的稳定性，采用锚杆支护方式降低了施工工序的复杂度，提高竖井施工效率。
[0007]本专利技术的目的可采用下列方案来实现：
[0008]本专利技术提供了一种竖井掘进机，包括：
[0009]刀盘，所述刀盘的顶部形成有掘进面；
[0010]中空立柱，所述中空立柱的顶部与所述刀盘的底部相连；
[0011]稳定器装置，所述稳定器装置与所述刀盘和/或所述中空立柱连接，所述稳定器装置上设置有能与井筒的内壁相抵的第一靴板；
[0012]撑靴装置，所述撑靴装置能沿所述中空立柱的轴向移动地设置于所述中空立柱上，所述撑靴装置上设置有能与所述井筒的内壁相抵的第二靴板；
[0013]推进装置，所述推进装置设置于所述稳定器装置与所述撑靴装置之间，当所述第二靴板与所述井筒的内壁相抵时，所述推进装置推动所述稳定器装置、所述刀盘和所述中空立柱上向移动，并通过所述刀盘的掘进面对地层进行掘进；当所述第一靴板与所述井筒的内壁相抵时，所述推进装置拉动所述撑靴装置向上移动。
[0014]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述推进装置包括多个推进组，所述多个推进组沿所述井筒的周向间隔分布；
[0015]每个所述推进组包括至少两个驱动缸，所述两个驱动缸的两端分别与所述稳定器装置的底部和所述撑靴装置的顶部连接，每个所述推进组中，所述两个驱动缸的顶部之间
的距离与所述两个驱动缸的底部之间的距离逐渐增大或减小。
[0016]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述竖井掘进机还包括锚喷支护装置，所述锚喷支护装置能沿所述中空立柱的轴向移动地设置于所述中空立柱上。
[0017]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述刀盘包括刀盘本体和多个刀具，所述多个刀具设置于所述刀盘本体的顶部，以在所述刀盘本体的顶部形成所述掘进面，所述刀盘本体底部设置有出渣口，所述刀盘本体的横截面积由所述掘进面至所述出渣口方向逐渐缩小。
[0018]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述稳定器装置包括稳定器本体和多个第一靴板，所述稳定器本体为环状结构，所述稳定器本体的顶部与所述刀盘本体的出渣口能转动地连接，所述稳定器本体的底部与所述中空立柱的顶部连接，以连通所述刀盘本体的出渣口和所述中空立柱；
[0019]所述多个第一靴板沿所述稳定器本体的周向分布，所述多个第一靴板与所述稳定器本体之间分别连接有第一驱动装置，所述第一驱动装置可推动对应的所述第一靴板向靠近所述井筒的内壁方向移动至与所述井筒的内壁相抵。
[0020]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述稳定器本体的顶部设置有多个第一连接件，所述刀盘的底部设置有与所述多个第一连接件位置相对的多个第二连接件，所述多个第一连接件与对应的所述第二连接件之间分别设置有第二驱动装置，以在所述第一靴板与所述井筒的内壁相抵状态下推动所述刀盘往复转动。
[0021]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述撑靴装置位于所述稳定器装置的下方，所述撑靴装置包括撑靴本体、位置调节装置和多个第二靴板，所述撑靴本体和所述位置调节装置均为环状结构，所述位置调节装置能沿所述中空立柱的轴向移动地套设于所述中空立柱上，所述撑靴本体环设于所述位置调节装置的外侧，所述撑靴本体上沿所述撑靴本体的周向间隔设置有多个靴板容置通孔，所述多个靴板容置通孔内分别设置有第二靴板，所述第二靴板与所述位置调节装置的外壁之间连接有第三驱动装置，所述第三驱动装置可推动对应的所述第二靴板向靠近所述井筒的内壁方向移动至与所述井筒的内壁相抵。
[0022]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述位置调节装置包括滑动件和球铰接结构，所述滑动件和所述球铰接结构均为环状结构，所述球铰接结构的外壁的横截面呈弧形面，所述滑动件的内壁上设有与所述球铰接结构的外壁形状相配合的凹槽，所述球铰接结构位于所述滑动件的内侧且所述球铰接结构上的弧形面能转动地嵌设于所述滑动件的内壁上的所述凹槽内；
[0023]所述滑动件和所述球铰接结构均能沿所述中空立柱的轴向移动地套设于所述中空立柱上。
[0024]本专利技术提供了一种竖井施工方法，包括如下步骤：
[0025]步骤S1：在预设位置上开挖硐室；
[0026]步骤S2：在所述硐室内依次安装刀盘、稳定器装置、中空立柱位于顶端的一节和撑靴装置；
[0027]步骤S3：所述撑靴装置上的第二靴板向靠近井筒内壁的方向伸出并与所述井筒的内壁相抵，所述刀盘在所述井筒的周向上往复转动，同时推进装置推动所述稳定器装置、所述刀盘和所述中空立柱上向移动，以通过所述刀盘的掘进面对地层进行掘进预设距离；
[0028]步骤S4：所述刀盘向上移动预设距离后，所述刀盘停止转动，同时所述推进装置停
止推进，所述稳定器装置上的第一靴板向靠近所述井筒内壁的方向伸出并与所述井筒的内壁相抵，所述撑靴装置上的第二靴板向远离所述井筒内壁的方向收回并与所述井筒内壁分离；
[0029]步骤S5：通过所述推进装置上提所述撑靴装置向上移动所述预设距离；
[0030]步骤S6：在已安装的所述中空立柱的底部加装下一节中空立柱；
[0031]步骤S7：在所述中空立柱的外周安装锚喷支护装置；
[0032]步骤S8：重复所述步骤S3至所述步骤S6，完成竖井施工。
[0033]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述步骤S3和所述步骤S8中，通过调节不同的所述推进装置中驱动缸的行程，对所述刀盘的姿态进行调整。
[0034]由上所述，本专利技术的竖井掘进机及竖井施工方法的特点及优点是：中空立柱的顶部设置有刀盘，稳定器装置与刀盘和/或中空立柱连接，稳定器装置上设置有能与井筒的内壁相抵的第一靴板；在中空立柱上设置有能沿中空立柱的轴向移动的撑靴装置，撑靴装置上设置有能与井筒的内壁相抵的第二靴板，在稳定器装置与撑靴装置之间设置有推进装置，在施工过程中，第二靴板与第一靴板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种竖井掘进机，其特征在于，包括：刀盘，所述刀盘的顶部形成有掘进面；中空立柱，所述中空立柱的顶部与所述刀盘的底部相连；稳定器装置，所述稳定器装置与所述刀盘和/或所述中空立柱连接，所述稳定器装置上设置有能与井筒的内壁相抵的第一靴板；撑靴装置，所述撑靴装置能沿所述中空立柱的轴向移动地设置于所述中空立柱上，所述撑靴装置上设置有能与所述井筒的内壁相抵的第二靴板；推进装置，所述推进装置设置于所述稳定器装置与所述撑靴装置之间，当所述第二靴板与所述井筒的内壁相抵时，所述推进装置推动所述稳定器装置、所述刀盘和所述中空立柱上向移动，并通过所述刀盘的掘进面对地层进行掘进；当所述第一靴板与所述井筒的内壁相抵时，所述推进装置拉动所述撑靴装置向上移动。2.如权利要求1所述的竖井掘进机，其特征在于，所述推进装置包括多个推进组，所述多个推进组沿所述井筒的周向间隔分布；每个所述推进组包括至少两个驱动缸，所述两个驱动缸的两端分别与所述稳定器装置的底部和所述撑靴装置的顶部连接，每个所述推进组中，所述两个驱动缸的顶部之间的距离与所述两个驱动缸的底部之间的距离逐渐增大或减小。3.如权利要求1所述的竖井掘进机，其特征在于，所述竖井掘进机还包括锚喷支护装置，所述锚喷支护装置能沿所述中空立柱的轴向移动地设置于所述中空立柱上。4.如权利要求1所述的竖井掘进机，其特征在于，所述刀盘包括刀盘本体和多个刀具，所述多个刀具设置于所述刀盘本体的顶部，以在所述刀盘本体的顶部形成所述掘进面，所述刀盘本体底部设置有出渣口，所述刀盘本体的横截面积由所述掘进面至所述出渣口方向逐渐缩小。5.如权利要求1所述的竖井掘进机，其特征在于，所述稳定器装置包括稳定器本体和多个第一靴板，所述稳定器本体为环状结构，所述稳定器本体的顶部与所述刀盘本体的出渣口能转动地连接，所述稳定器本体的底部与所述中空立柱的顶部连接，以连通所述刀盘本体的出渣口和所述中空立柱；所述多个第一靴板沿所述稳定器本体的周向分布，所述多个第一靴板与所述稳定器本体之间分别连接有第一驱动装置，所述第一驱动装置可推动对应的所述第一靴板向靠近所述井筒的内壁方向移动至与所述井筒的内壁相抵。6.如权利要求5所述的竖井掘进机，其特征在于，所述稳定器本体的顶部设置有多个第一连接件，所述刀盘的底部设置有与所述多个第一连接件位置相对的多个第二连接件，所述多个第一连接件与对应的所述第二连接件之间分别设置有第二驱动装置，以在所述第一靴...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺飞，贾涛，吕旦，齐志冲，赵子辉，张朋真，肖晶娜，邓飞，崔磊，陈真，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：