【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及竖井掘进设备，尤其涉及一种能实现大直径、变断面、超深度竖井施工的扩孔掘进机以及扩孔掘进方法。
技术介绍
1、目前水利、矿山等竖井工程深度普遍在200米以上，由于支护工艺、竖井功能不同，大直径、变断面、超深竖井一般采用钻爆法施工，利用反井钻机形成竖井下排渣导井，然后用人工爆破的方法完成扩挖。
2、全断面竖井掘进机可实现掘进、支护、出渣等施工工序平行作业，具有无扰动开挖、施工安全性好、远程控制等优点，可以广泛应用于竖井工程中。但是掘进机按照固定开挖尺寸设计，面对多竖井工程不同直径的开挖需求，需要多台设备进行施工，施工成本较高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种扩孔掘进机以及扩孔掘进方法，解决目前竖井掘进机不能适应深竖井变断面开挖需求的问题，提高设备适用性并降低施工成本。
2、一方面，本专利技术提供一种扩孔掘进机，其包括：
3、中心立柱；
4、刀盘，连接在所述中心立柱的下端，所述刀盘通过驱动轴与驱动系统驱动连接，所述刀盘的外缘上可拆装地连接有至少一个扩挖模块；
5、撑靴系统，设置在所述中心立柱的外侧，所述撑靴系统与所述中心立柱之间连接有推进机构，所述撑靴系统包括沿所述中心立柱的圆周方向间隔设置且径向尺寸可调整的多个撑靴支腿。
6、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述撑靴系统还包括围设在所述中心立柱外的支撑平台，所述推进机构具有多个推进油缸，所述推进油缸铰接在所述支撑平台和所述中心立柱之间
7、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述支撑平台上沿所述中心立柱的径向方向间隔设置有多个第一定位部，所述撑靴支腿上设有与所述支撑平台的第一定位部相对应的多个第二定位部，所述第一定位部能与任一所述第二定位部相配合。
8、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述第一定位部为开设在所述支撑平台上的第一卡槽，所述第二定位部为开设在所述撑靴支腿上的第二卡槽，相互对接的所述第一卡槽和所述第二卡槽之间设有卡键。
9、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述撑靴支腿具有支腿箱体、支撑油缸和撑靴，所述支腿箱体上设有所述第二定位部，所述支撑油缸连接在所述支腿箱体和所述撑靴之间，所述支腿箱体可拆装地连接在所述支撑平台上。
10、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述撑靴支腿包括相对应的上撑靴支腿和下撑靴支腿，各所述撑靴支腿的所述上撑靴支腿和所述下撑靴支腿分别连接在所述支撑平台的上侧和所述支撑平台的下侧。
11、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述推进机构还具有多个辅推进油缸，所述辅推进油缸铰接在所述中心立柱和所述下撑靴支腿之间。
12、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述驱动轴位于所述中心立柱内，所述驱动轴的下端与所述刀盘连接，所述驱动轴的上端连接有公转结构，所述驱动系统具有多个驱动机构，多个驱动机构沿所述中心立柱的圆周方向间隔连接在所述中心立柱上，至少一个所述驱动机构与所述中心立柱可拆卸地连接，所述驱动机构上设有能与所述公转结构转动连接的旋转结构。
13、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，多个所述驱动机构包括至少一个第一驱动件和至少一个第二驱动件，至少一个所述第一驱动件与所述中心立柱可拆卸地连接，至少一个所述第二驱动件与所述中心立柱固定连接。
14、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述第一驱动件为两个，两个所述第一驱动件沿所述中心立柱的直径方向相对设置在所述中心立柱的两侧。
15、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述第二驱动件为多个，两个所述第一驱动件之间设有至少一个所述第二驱动件。
16、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述中心立柱的外侧面上设有固定基座，至少一个所述第二驱动件与所述固定基座相连。
17、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述驱动系统还具有装载壳，所述装载壳套设在所述公转结构的外侧，所述装载壳连接在所述中心立柱上，所述驱动机构可拆卸地连接在所述装载壳的外侧。
18、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述装载壳在沿所述驱动轴的周向方向上间隔开设有多个侧向开口，且所述公转结构自多个所述侧向开口与所述驱动机构驱动连接。
19、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述第一驱动件或所述第二驱动件具有至少一个驱动电机，所述驱动电机的传动轴与所述旋转结构驱动相接。
20、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述公转结构具有套接在所述驱动轴上的公转齿轮，所述旋转结构具有与所述公转齿轮啮合的驱动齿轮。
21、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述中心立柱靠近所述刀盘的端部外壁上沿所述中心立柱的圆周方向间隔连接有多个定向耳座，所述定向耳座与所述第一驱动件和所述第二驱动件沿所述中心立柱的圆周方向交错设置，所述推进机构连接在所述定向耳座上。
22、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述刀盘具有设置在所述驱动轴的外周面上的至少两块分体刀盘，所述分体刀盘以拼接成完整的所述刀盘，并且拼接后的所述刀盘具有扩挖竖井的锥形结构，所述扩挖模块包括活动安装在分体刀盘或者设在分体刀盘的连接件上的刀座以及驱动刀座向外移动的驱动装置。
23、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述刀盘包括从前到后排列设置的至少两层所述分体刀盘，各层的所述分体刀盘均包括至少两块。
24、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，各层所述分体刀盘中有至少一层所述分体刀盘连接在所述驱动轴的前端面，还有至少一层所述分体刀盘连接在所述驱动轴的外周面。
25、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述刀座铰接在所述分体刀盘或者所述连接件上，所述驱动装置包括摆动油缸。
26、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，至少三块所述分体刀盘连接在所述驱动轴的外周面，相邻两块所述分体刀盘通过连接杆连接，所述连接杆为长度可变的连接杆。
27、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述连接杆包括螺纹套筒和与螺纹套筒螺接的丝杆。
28、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，连接在所述驱动轴的外周面的所述分体刀盘和所述驱动轴的外周面之间连接有刀盘扭腿，所述刀盘扭腿、所述驱动轴与所述分体刀盘之间形成三角形结构。
29、另一方面，本专利技术还提供一种扩孔掘进方法，所述扩孔掘进方法包括：
30、对隧道井筒进行扩挖，以形成扩挖环空；所述扩挖环空的外径大于所述隧道井筒的外径；
31、以所述扩挖环空的外径为基准，沿所述隧道井筒的延伸方向扩挖掘进，以形成扩挖井筒；
32、调整所述扩挖环空的外径，以形成变径环空；所述变径环空的外径大于或小于所述扩挖环空的外径；
33、以所述变径环空的外径为基准，沿所述隧道井筒的延伸方向扩挖掘进，以形成变径井筒。
34、在本专利技术的一个较佳的实施方案中，以所述扩挖环空的外径为基准，沿所述隧道井筒的延伸方向扩挖掘进，以形本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种扩孔掘进机，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述撑靴系统(30)还包括围设在所述中心立柱(10)外的支撑平台(34)，所述推进机构(40)具有多个推进油缸(41)，所述推进油缸(41)铰接在所述支撑平台(34)和所述中心立柱(10)之间，多个所述撑靴支腿(31)可拆装地连接在所述支撑平台(34)上。
3.根据权利要求2所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述支撑平台(34)上沿所述中心立柱(10)的径向方向间隔设置有多个第一定位部，所述撑靴支腿(31)上设有与所述支撑平台(34)的第一定位部相对应的多个第二定位部，所述第一定位部能与任一所述第二定位部相配合。
4.根据权利要求3所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述第一定位部为开设在所述支撑平台(34)上的第一卡槽，所述第二定位部为开设在所述撑靴支腿(31)上的第二卡槽，相互对接的所述第一卡槽和所述第二卡槽之间设有卡键(35)。
5.根据权利要求3或4所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述撑靴支腿(31)具有支腿箱体(311)、支撑油缸(312)和撑靴(
6.根据权利要求2所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述撑靴支腿(31)包括相对应的上撑靴支腿(32)和下撑靴支腿(33)，各所述撑靴支腿(31)的所述上撑靴支腿(32)和所述下撑靴支腿(33)分别连接在所述支撑平台(34)的上侧和所述支撑平台(34)的下侧。
7.根据权利要求6所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述推进机构(40)还具有多个辅推进油缸(42)，所述辅推进油缸(42)铰接在所述中心立柱(10)和所述下撑靴支腿(33)之间。
8.根据权利要求1所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述驱动轴(11)位于所述中心立柱(10)内，所述驱动轴(11)的下端与所述刀盘(20)连接，所述驱动轴(11)的上端连接有公转结构(111)，所述驱动系统(50)具有多个驱动机构(51)，多个驱动机构(51)沿所述中心立柱(10)的圆周方向间隔连接在所述中心立柱(10)上，至少一个所述驱动机构(51)与所述中心立柱(10)可拆卸地连接，所述驱动机构(51)上设有能与所述公转结构(111)转动连接的旋转结构(511)。
9.根据权利要求8所述的扩孔掘进机，其特征在于，多个所述驱动机构(51)包括至少一个第一驱动件(52)和至少一个第二驱动件(53)，至少一个所述第一驱动件(52)与所述中心立柱(10)可拆卸地连接，至少一个所述第二驱动件(53)与所述中心立柱(10)固定连接。
10.根据权利要求9所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述第一驱动件(52)为两个，两个所述第一驱动件(52)沿所述中心立柱(10)的直径方向相对设置在所述中心立柱(10)的两侧。
11.根据权利要求10所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述第二驱动件(53)为多个，两个所述第一驱动件(52)之间设有至少一个所述第二驱动件(53)。
12.根据权利要求9所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述中心立柱(10)的外侧面上设有固定基座(54)，至少一个所述第二驱动件(53)与所述固定基座(54)相连。
13.根据权利要求12所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述驱动系统(50)还具有装载壳(55)，所述装载壳(55)套设在所述公转结构(111)的外侧，所述装载壳(55)连接在所述中心立柱(10)上，所述驱动机构(51)可拆卸地连接在所述装载壳(55)的外侧。
14.根据权利要求13所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述装载壳(55)在沿所述驱动轴(11)的周向方向上间隔开设有多个侧向开口(551)，且所述公转结构(111)自多个所述侧向开口(551)与所述驱动机构(51)驱动连接。
15.根据权利要求9所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述第一驱动件(52)或所述第二驱动件(53)具有至少一个驱动电机(56)，所述驱动电机(56)的传动轴(561)与所述旋转结构(511)驱动相接。
16.根据权利要求8所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述公转结构(111)具有套接在所述驱动轴(11)上的公转齿轮(112)，所述旋转结构(511)具有与所述公转齿轮(112)啮合的驱动齿轮(512)。
17.根据权利要求9所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述中心立柱(10)靠近所述刀盘(20)的端部外壁上沿所述中心立柱(1...
【技术特征摘要】
1.一种扩孔掘进机，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述撑靴系统(30)还包括围设在所述中心立柱(10)外的支撑平台(34)，所述推进机构(40)具有多个推进油缸(41)，所述推进油缸(41)铰接在所述支撑平台(34)和所述中心立柱(10)之间，多个所述撑靴支腿(31)可拆装地连接在所述支撑平台(34)上。
3.根据权利要求2所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述支撑平台(34)上沿所述中心立柱(10)的径向方向间隔设置有多个第一定位部，所述撑靴支腿(31)上设有与所述支撑平台(34)的第一定位部相对应的多个第二定位部，所述第一定位部能与任一所述第二定位部相配合。
4.根据权利要求3所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述第一定位部为开设在所述支撑平台(34)上的第一卡槽，所述第二定位部为开设在所述撑靴支腿(31)上的第二卡槽，相互对接的所述第一卡槽和所述第二卡槽之间设有卡键(35)。
5.根据权利要求3或4所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述撑靴支腿(31)具有支腿箱体(311)、支撑油缸(312)和撑靴(313)，所述支腿箱体(311)上设有所述第二定位部，所述支撑油缸(312)连接在所述支腿箱体(311)和所述撑靴(313)之间，所述支腿箱体(311)可拆装地连接在所述支撑平台(34)上。
6.根据权利要求2所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述撑靴支腿(31)包括相对应的上撑靴支腿(32)和下撑靴支腿(33)，各所述撑靴支腿(31)的所述上撑靴支腿(32)和所述下撑靴支腿(33)分别连接在所述支撑平台(34)的上侧和所述支撑平台(34)的下侧。
7.根据权利要求6所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述推进机构(40)还具有多个辅推进油缸(42)，所述辅推进油缸(42)铰接在所述中心立柱(10)和所述下撑靴支腿(33)之间。
8.根据权利要求1所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述驱动轴(11)位于所述中心立柱(10)内，所述驱动轴(11)的下端与所述刀盘(20)连接，所述驱动轴(11)的上端连接有公转结构(111)，所述驱动系统(50)具有多个驱动机构(51)，多个驱动机构(51)沿所述中心立柱(10)的圆周方向间隔连接在所述中心立柱(10)上，至少一个所述驱动机构(51)与所述中心立柱(10)可拆卸地连接，所述驱动机构(51)上设有能与所述公转结构(111)转动连接的旋转结构(511)。
9.根据权利要求8所述的扩孔掘进机，其特征在于，多个所述驱动机构(51)包括至少一个第一驱动件(52)和至少一个第二驱动件(53)，至少一个所述第一驱动件(52)与所述中心立柱(10)可拆卸地连接，至少一个所述第二驱动件(53)与所述中心立柱(10)固定连接。
10.根据权利要求9所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述第一驱动件(52)为两个，两个所述第一驱动件(52)沿所述中心立柱(10)的直径方向相对设置在所述中心立柱(10)的两侧。
11.根据权利要求10所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述第二驱动件(53)为多个，两个所述第一驱动件(52)之间设有至少一个所述第二驱动件(53)。
12.根据权利要求9所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述中心立柱(10)的外侧面上设有固定基座(54)，至少一个所述第二驱动件(53)与所述固定基座(54)相连。
13.根据权利要求12所述的扩孔掘进机，其特征在于，所述驱动系统(50)还具有装载壳(55)，所述装载壳(55)套设在所述公转结构(111)的外侧，所述装载壳(55)连接在所述中心立柱(10)上，所述驱动机构(51)可拆卸地连接在所述装载壳(55)的外侧。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵子辉，齐志冲，贾涛，吕旦，邓飞，陈真，张朋真，肖晶娜，崔磊，
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：
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