【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于竖井全断面掘进机集渣装置，具体涉及一种竖井全断面掘进机集渣装置及其控制方法。
技术介绍
1、井筒是进入矿体的重要通道，而大多数井筒采用竖井形式，采用竖井掘进机技术进行井筒开挖作业，可实现作业人员“打井不下井”的目的，可以保障作业人员的施工安全。由于机械铲挖式排渣不能运用到竖井掘进机，所以需要攻克竖井掘进机的岩渣排除难题。竖井全断面掘进机可以使得破岩过程中产生的岩渣在自重作用下以及刀盘倾角的影响下下溜集中至工作面底部，保证集渣效果的前提下就可以保证竖井反重力上排渣的排渣效率。
2、然而，竖井全断面掘进机仅依靠岩渣自重下溜进行集渣，现实的破岩作业中，产生的岩渣种类数量及粒径大小都非常复杂，仅仅依靠岩渣自重下溜的被动溜渣集渣方案并不完全可靠。若岩渣无法得到有效排除而积留在竖井掘进机开挖面上，会导致竖井掘进机破岩效率降低，积留的岩渣也会对刀盘滚刀造成不必要的磨损，影响滚刀使用寿命，以致于可能需要暂停施工并人工下井清理岩渣或更换滚刀，这样会严重耽误施工进度而影响工期，严重者甚至会发生安全生产事故。所以，竖井掘进机在掘进过程中合理高效的岩渣排除技术方法的研究意义重大。
3、基于上述竖井全断面掘进机在施工中遇到的集渣难题，需要一种比被动溜渣更可靠的主动溜渣方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种竖井全断面掘进机集渣装置及其控制方法，旨在解决现有竖井全断面掘进机作业时溜渣的问题。
2、本专利技术提供一种竖井
3、进一步地，刮渣组件包括支撑板、自转主驱动、从动支撑部件以及刮渣链条；刀盘内设有刮渣槽，刮渣槽延伸至刀盘的表面；支撑板上固定设有链条支撑框，自转主驱动和多个从动支撑部件设置于链条支撑框上，刮渣链条分别套设在自转主驱动和从动支撑部件上，并能够绕自转主驱动和从动支撑部件转动，从而进行刮渣；自转主驱动用于驱动刮渣链条自转；刮渣链条上设有刮渣小板；支撑板活动设置于刮渣槽内，并能够带动刮渣链条伸出刀盘的表面或者回缩至刀盘内。
4、进一步地，刀盘升降主驱动包括绞机和牵引绳；牵引绳包括刚性牵引绳和柔性牵引绳，柔性牵引绳设置于绞机内，并能够在绞机上伸缩；链条支撑框上设有锁定扣轨道；刚性牵引绳的一端与柔性牵引绳连接，刚性牵引绳的另一端绕设于锁定扣轨道内，并固定在链条支撑框上，从而能够带动支撑板伸出刀盘的表面或者回缩至刀盘。
5、进一步地，刀盘圆锥体或圆锥台结构；刮渣链条为刚性材料制成，刮渣链条的宽度为30cm-50cm；刮渣组件包括两组，两组刮渣组件分别对称设置于刀盘内，并分别向刀盘的两侧伸缩；两组刮渣链条的总长度大于刀盘纵剖面周长100cm-150cm；在两组刮渣链条之间设有刀盘内部集渣桶，刀盘内部集渣桶用于收集刮渣链条上的岩渣。
6、进一步地，刮渣小板为柔性材料制成；多个刮渣小板间隔45cm至55cm设置于刮渣链条上；刮渣小板与刮渣链条之间的固定角度为40°至50°；刮渣小板的一端通过球形卡扣与刮渣小板侧面的连接块连接，刮渣小板能够在球形卡扣上在0°至30°的角度范围内摆动。
7、进一步地，刮渣小板上下两个刮渣面上分别设有多条凸条和多个凹槽，凸条和凹槽间隔设置于刮渣面上。
8、进一步地，刀盘升降主驱动还包括活塞、液压泵站以及油箱，油箱与液压泵站连通；活塞包括上活塞和下活塞；上活塞和下活塞相对设置，且通过钢杆连接；上活塞上设有上活塞燃油反应室，下活塞上设有下活塞燃油反应室；液压泵站通过输油管分别与上活塞燃油反应室和下活塞燃油反应室连通，并能够向上活塞燃油反应室和下活塞燃油反应室供油；当需要刮渣作业时，下活塞开始工作，液压泵站通过下活塞通道带动下活塞向上运动，并带动刀盘向上运动，将刀盘提升60cm-70cm，同时将刮渣组件伸出于刀盘的表面，刮渣链条在自转与刀盘自转的协同作用下进行溜渣作业；在溜渣作业结束后，上活塞开始工作，液压泵站通过上活塞通道带动上活塞向下运动，推动刀盘向下，使刀盘接触工作面进行破岩作业。
9、进一步地，上活塞和下活塞之间设有缓冲弹簧，活塞上还设有阻滞套筒；阻滞套筒套设于活塞上，并位于上活塞的上端；当下活塞向上移动至预设位置时，能够抵接在阻滞套筒上，并限制刀盘升降主驱动带动刮渣组件伸出至刀盘表面；当上活塞向下移动至预设位置时，能够抵接在阻滞套筒上，并限制刀盘升降主驱动带动刮渣组件回缩至刀盘内；当刀盘升降主驱动与刀盘的运动被阻滞套筒阻滞时，输油管、上活塞燃油反应室以及下活塞燃油反应室均停止工作。
10、进一步地，主支撑轴上还设有掘进机储渣仓，刀盘内部集渣桶通过提升机构与掘进机储渣仓连通，并能够通过提升机构将刀盘内部集渣桶内的岩渣传输至掘进机储渣仓。
11、进一步地，主支撑轴上还设有撑靴，两个撑靴对称设置于主支撑轴的两侧，并位于刀盘的上端；刀盘的表面上还设有滚刀。
12、进一步地，主支撑轴上还设有刀盘自转驱动机构，刀盘自转驱动机构与刀盘连接，并能够驱动刀盘绕主支撑轴的轴向转动；刀盘的公转速度为30deg/s，刮渣链条自转速度为0 5m/s。
13、进一步地，主支撑轴上还设有刀盘主驱动机构，刀盘主驱动机构与刀盘连接，并能够驱动刀盘进行破岩作业。
14、相应地，结合上述方案，本专利技术还提供一种竖井全断面掘进机集渣装置的控制方法，所述控制方法包括以下过程：
15、s1：竖井全断面掘进机在刀盘主驱动机构的推进下向下进行破岩作业，在此过程中，破岩产生的部分岩渣会在自身重力与刀盘倾角的作用下自溜至刀盘的底部；
16、s2：破岩持续25min至30min后，刀盘自转停止，经过3min-5min的间歇休息，刀盘升降主驱动开始工作，驱动牵引绳收紧，带动刀盘向上提升60cm-70cm，使刀盘上的滚刀脱离工作面，同时带动刮渣组件伸出刀盘的表面；
17、s3：刮渣组件伸出后，静置3min-5min观察掘进机工况是否正常，确认一切正常后启动刀盘转动和刮渣链条自转，开始刮渣作业，使刀盘表面余留的岩渣在刮渣链条的刮渣小板的辅助下可以下溜到刀盘的底部；
18、s4：溜渣作业持续10min至20min后，刮渣链条自转驱动停止，刀盘自转停止，静置3min-5min，观察掘进机工况是否正常，确定工况正常后刀盘升降主驱动驱动牵引绳松动，带动刀盘向下运动使滚刀接触工作面，同时带动刮渣组件缩回刀盘内部；
19、s5：在刮渣链条的作用下，破岩产生的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种竖井全断面掘进机集渣装置，其特征在于，所述掘进机包括主支撑轴(15)、刀盘(6)、刮渣组件以及刀盘升降主驱动(4)；所述刀盘(6)设置于所述主支撑轴(15)上，并能够在所述主支撑轴(15)上沿竖直方向升降移动；所述刀盘(6)还能够绕所述主支撑轴(15)的轴向转动；所述刮渣组件设置于所述刀盘(6)内，并能够伸出至所述刀盘(6)的表面，从而对所述刀盘(6)的表面进行刮渣；所述刀盘升降主驱动(4)设置于所述主支撑轴(15)上，并与所述刮渣组件连接；所述刀盘升降主驱动(4)能够在带动所述刮渣组件伸出至所述刀盘(6)表面的同时带动所述刀盘(6)沿竖直方向向上移动；所述刀盘升降主驱动(4)能够在带动所述刮渣组件回缩至所述刀盘(6)内的同时带动所述刀盘(6)沿竖直方向向下移动。
2.根据权利要求1所述的竖井全断面掘进机集渣装置，其特征在于，所述刮渣组件包括支撑板(14)、自转主驱动(7)、从动支撑部件(8)以及刮渣链条(9)；所述刀盘(6)内设有刮渣槽(20)，所述刮渣槽(20)延伸至所述刀盘(6)的表面；所述支撑板(14)上固定设有链条支撑框(33)，所述自转主驱动(7)
3.根据权利要求2所述的竖井全断面掘进机集渣装置，其特征在于，所述刀盘升降主驱动(4)包括绞机(31)和牵引绳；所述牵引绳包括刚性牵引绳(11)和柔性牵引绳(12)，所述柔性牵引绳(12)设置于所述绞机(31)内，并能够在所述绞机(31)上伸缩；所述链条支撑框(33)上设有锁定扣轨道(32)；所述刚性牵引绳(11)的一端与所述柔性牵引绳(12)连接，所述刚性牵引绳(11)的另一端绕设于所述锁定扣轨道(32)内，并固定在所述链条支撑框(33)上，从而能够带动所述支撑板(14)伸出所述刀盘(6)的表面或者回缩至所述刀盘(6)。
4.根据权利要求3所述的竖井全断面掘进机集渣装置，其特征在于，所述刀盘(6)圆锥体或圆锥台结构；所述刮渣链条(9)为刚性材料制成，所述刮渣链条(9)的宽度为30cm-50cm；所述刮渣组件包括两组，两组所述刮渣组件分别对称设置于所述刀盘(6)内，并分别向所述刀盘(6)的两侧伸缩；两组所述刮渣链条(9)的总长度大于所述刀盘(6)纵剖面周长100cm-150cm；在两组所述刮渣链条(9)之间设有刀盘内部集渣桶(5)，所述刀盘内部集渣桶(5)用于收集所述刮渣链条(9)上的岩渣。
5.根据权利要求2所述的竖井全断面掘进机集渣装置，其特征在于，所述刮渣小板(10)为柔性材料制成；多个所述刮渣小板(10)间隔45cm至55cm设置于所述刮渣链条(9)上；所述刮渣小板(10)与所述刮渣链条(9)之间的固定角度为40°至50°；所述刮渣小板(10)的一端通过球形卡扣(18)与所述刮渣小板(10)侧面的连接块(19)连接，所述刮渣小板(10)能够在所述球形卡扣(18)上在0°至30°的角度范围内摆动。
6.根据权利要求2所述的竖井全断面掘进机集渣装置，其特征在于，所述刮渣小板(10)上下两个刮渣面上分别设有多条凸条(16)和多个凹槽(17)，所述凸条(16)和所述凹槽(17)间隔设置于所述刮渣面上。
7.根据权利要求2所述的竖井全断面掘进机集渣装置，其特征在于，所述刀盘升降主驱动(4)还包括活塞、液压泵站(2)以及油箱(1)，所述油箱(1)与所述液压泵站(2)连通；所述活塞包括上活塞(22)和下活塞(23)；所述上活塞(22)和所述下活塞(23)相对设置，且通过钢杆连接；所述上活塞(22)上设有上活塞燃油反应室(25)，所述下活塞(23)上设有下活塞燃油反应室(26)；所述液压泵站(2)通过输油管(27)分别与所述上活塞燃油反应室(25)和所述下活塞燃油反应室(26)连通，并能够向所述上活塞燃油反应室(25)和所述下活塞燃油反应室(26)供油；当需要刮渣作业时，所述下活塞(23)开始工作，所述液压泵站(2)通过下活塞通道带动所述下活塞(23)向上运动，并带动所述刀盘(6)向上运动，将所述刀盘(6)提升60cm-70cm，同时将所述刮渣组件伸出于所述刀盘(6)的表面，所述刮渣链条(9)在自转与所述刀盘(6)自转的协同作用下进行溜渣作业；在溜渣作业结束后，所述上活...
【技术特征摘要】
1.一种竖井全断面掘进机集渣装置，其特征在于，所述掘进机包括主支撑轴(15)、刀盘(6)、刮渣组件以及刀盘升降主驱动(4)；所述刀盘(6)设置于所述主支撑轴(15)上，并能够在所述主支撑轴(15)上沿竖直方向升降移动；所述刀盘(6)还能够绕所述主支撑轴(15)的轴向转动；所述刮渣组件设置于所述刀盘(6)内，并能够伸出至所述刀盘(6)的表面，从而对所述刀盘(6)的表面进行刮渣；所述刀盘升降主驱动(4)设置于所述主支撑轴(15)上，并与所述刮渣组件连接；所述刀盘升降主驱动(4)能够在带动所述刮渣组件伸出至所述刀盘(6)表面的同时带动所述刀盘(6)沿竖直方向向上移动；所述刀盘升降主驱动(4)能够在带动所述刮渣组件回缩至所述刀盘(6)内的同时带动所述刀盘(6)沿竖直方向向下移动。
2.根据权利要求1所述的竖井全断面掘进机集渣装置，其特征在于，所述刮渣组件包括支撑板(14)、自转主驱动(7)、从动支撑部件(8)以及刮渣链条(9)；所述刀盘(6)内设有刮渣槽(20)，所述刮渣槽(20)延伸至所述刀盘(6)的表面；所述支撑板(14)上固定设有链条支撑框(33)，所述自转主驱动(7)和多个所述从动支撑部件(8)设置于所述链条支撑框(33)上，所述刮渣链条(9)分别套设在所述自转主驱动(7)和所述从动支撑部件(8)上，并能够绕所述自转主驱动(7)和所述从动支撑部件(8)转动，从而进行刮渣；所述自转主驱动(7)用于驱动所述刮渣链条(9)自转；所述刮渣链条(9)上设有刮渣小板(10)；所述支撑板(14)活动设置于所述刮渣槽(20)内，并能够带动所述刮渣链条(9)伸出所述刀盘(6)的表面或者回缩至所述刀盘(6)内。
3.根据权利要求2所述的竖井全断面掘进机集渣装置，其特征在于，所述刀盘升降主驱动(4)包括绞机(31)和牵引绳；所述牵引绳包括刚性牵引绳(11)和柔性牵引绳(12)，所述柔性牵引绳(12)设置于所述绞机(31)内，并能够在所述绞机(31)上伸缩；所述链条支撑框(33)上设有锁定扣轨道(32)；所述刚性牵引绳(11)的一端与所述柔性牵引绳(12)连接，所述刚性牵引绳(11)的另一端绕设于所述锁定扣轨道(32)内，并固定在所述链条支撑框(33)上，从而能够带动所述支撑板(14)伸出所述刀盘(6)的表面或者回缩至所述刀盘(6)。
4.根据权利要求3所述的竖井全断面掘进机集渣装置，其特征在于，所述刀盘(6)圆锥体或圆锥台结构；所述刮渣链条(9)为刚性材料制成，所述刮渣链条(9)的宽度为30cm-50cm；所述刮渣组件包括两组，两组所述刮渣组件分别对称设置于所述刀盘(6)内，并分别向所述刀盘(6)的两侧伸缩；两组所述刮渣链条(9)的总长度大于所述刀盘(6)纵剖面周长100cm-150cm；在两组所述刮渣链条(9)之间设有刀盘内部集渣桶(5)，所述刀盘内部集渣桶(5)用于收集所述刮渣链条(9)上的岩渣。
5.根据权利要求2所述的竖井全断面掘进机集渣装置，其特征在于，所述刮渣小板(10)为柔性材料制成；多个所述刮渣小板(10)间隔45cm至55cm设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨立云，刘杨越，刘康，杨仁树，康一强，李健豪，张劭凯，郑洁，樊瑾豪，赵超，犹竣熊，白桦林，张啟强，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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