1.本發(fā)明涉及豎井施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種下排渣式豎井掘進機及豎井施工方法。

背景技術(shù)：

2.豎井施工是指開采地下礦床時進行的豎直井筒的掘進、砌壁(永久支護)和設(shè)備安裝等作業(yè)的總稱。

3.相關(guān)技術(shù)中，針對下部有已成形導(dǎo)井、可向下排渣的工程，采用反井鉆機完成小直徑的豎井開挖。反井鉆機的掘進工作完成后利用爆破的方式進行擴井，擴井完成后人工對井壁進行支護。

4.然而，這種施工效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明提供一種下排渣式豎井掘進機及豎井施工方法，施工效率較高。

6.第一方面，本發(fā)明提供一種下排渣式豎井掘進機，包括刀盤系統(tǒng)、主驅(qū)動系統(tǒng)、盾體系統(tǒng)、支護系統(tǒng)和提升系統(tǒng)；

7.刀盤系統(tǒng)與主驅(qū)動系統(tǒng)連接，主驅(qū)動系統(tǒng)被配置為驅(qū)動刀盤系統(tǒng)運動；

8.提升系統(tǒng)與地面連接，且提升系統(tǒng)與盾體系統(tǒng)連接，提升系統(tǒng)被配置為帶動盾體系統(tǒng)沿豎直方向移動；

9.支護系統(tǒng)包括支護平臺、錨桿支護裝置和噴混支護裝置，支護平臺與盾體系統(tǒng)連接，且位于盾體系統(tǒng)背離刀盤系統(tǒng)的一側(cè)，錨桿支護裝置和噴混支護裝置沿豎直方向間隔設(shè)置，且均與支護平臺可移動連接，錨桿支護裝置沿支護平臺的周向移動，以在井壁上設(shè)置錨桿孔，噴混支護裝置沿支護平臺的周向移動，以將混凝土設(shè)置在井壁上。

10.盾體系統(tǒng)位于主驅(qū)動系統(tǒng)的周側(cè)，主驅(qū)動系統(tǒng)與盾體系統(tǒng)可移動連接，盾體系統(tǒng)被配置為與井壁抵接；

11.在一種可能的實現(xiàn)方式中，本發(fā)明提供的下排渣式豎井掘進機，支護系統(tǒng)還包括第一旋轉(zhuǎn)組件和第二旋轉(zhuǎn)組件；

12.第一旋轉(zhuǎn)組件包括第一驅(qū)動件、第一傳動件和第一環(huán)形軌道，第一驅(qū)動件的驅(qū)動軸與第一傳動件連接，第一傳動件與第一環(huán)形軌道連接，第一環(huán)形軌道與支護平臺轉(zhuǎn)動連接，錨桿支護裝置與第一環(huán)形軌道連接，第一環(huán)形軌道的軸線與支護平臺的軸線共線；

13.第二旋轉(zhuǎn)組件包括第二驅(qū)動件、第二傳動件和第二環(huán)形軌道，第二驅(qū)動件的驅(qū)動軸與第二傳動件連接，第二傳動件與第二環(huán)形軌道連接，第二環(huán)形軌道與支護平臺轉(zhuǎn)動連接，噴混支護裝置與第二環(huán)形軌道連接，第二環(huán)形軌道的軸線與支護平臺的軸線共線。

14.在一種可能的實現(xiàn)方式中，本發(fā)明提供的下排渣式豎井掘進機，錨桿支護裝置包括連接件、鑿巖機和推進器，連接件與第二環(huán)形軌道連接，推進器與連接件連接，鑿巖機位于推進器靠近第一環(huán)形軌道的軸線的一側(cè)，鑿巖機與連接件滑動連接；

15.和/或，噴混支護裝置包括混凝土噴射泵和與混凝土噴射泵連通的噴射臂，混凝土噴射泵與第二環(huán)形軌道固接，噴射臂與第二環(huán)形軌道鉸接。

16.在一種可能的實現(xiàn)方式中，本發(fā)明提供的下排渣式豎井掘進機，支護系統(tǒng)還包括多個防傾斜組件，多個防傾斜組件沿支護平臺的周側(cè)間隔設(shè)置；

17.防傾斜組件包括導(dǎo)向座、第三驅(qū)動件和滾輪，導(dǎo)向座與支護平臺連接，第三驅(qū)動件的一端與導(dǎo)向座連接，另一端與滾輪連接，滾輪用于與井壁抵接。

18.在一種可能的實現(xiàn)方式中，本發(fā)明提供的下排渣式豎井掘進機，刀盤系統(tǒng)包括中心塊和多個滾刀組件，中心塊與主驅(qū)動系統(tǒng)連接，多個滾刀組件沿中心塊的周向間隔設(shè)置，滾刀組件與中心塊可拆卸連接。

19.在一種可能的實現(xiàn)方式中，本發(fā)明提供的下排渣式豎井掘進機，盾體系統(tǒng)包括支撐架和多個撐靴組件，多個撐靴組件沿支撐架的周側(cè)間隔設(shè)置，撐靴組件用于與井壁抵接，撐靴組件與支撐架可拆卸連接。

20.在一種可能的實現(xiàn)方式中，本發(fā)明提供的下排渣式豎井掘進機，盾體系統(tǒng)還包括多個翻轉(zhuǎn)平臺組件，多個翻轉(zhuǎn)平臺組件沿支撐架的周側(cè)間隔設(shè)置，且翻轉(zhuǎn)平臺組件靠近井壁；

21.翻轉(zhuǎn)平臺組件包括延伸板，延伸板與支撐架鉸接。

22.在一種可能的實現(xiàn)方式中，本發(fā)明提供的下排渣式豎井掘進機，主驅(qū)動系統(tǒng)包括主驅(qū)動組件和多個第四驅(qū)動件，主驅(qū)動組件與刀盤系統(tǒng)連接，主驅(qū)動組件被配置驅(qū)動刀盤系統(tǒng)繞自身軸線轉(zhuǎn)動；

23.主驅(qū)動組件與支撐架滑動連接，多個第四驅(qū)動件沿支撐架的周側(cè)間隔設(shè)置，第四驅(qū)動件的殼體與支撐架鉸接，第四驅(qū)動件的驅(qū)動軸與主驅(qū)動組件連接，第四驅(qū)動件通過主驅(qū)動組件驅(qū)動刀盤系統(tǒng)沿豎直方向移動。

24.在一種可能的實現(xiàn)方式中，本發(fā)明提供的下排渣式豎井掘進機，提升系統(tǒng)包括鋼絞線盤、導(dǎo)向架、絞線、導(dǎo)向輪、第五驅(qū)動件和夾持器，導(dǎo)向架和第五驅(qū)動件均與地面連接，鋼絞線盤與導(dǎo)向架轉(zhuǎn)動連接，導(dǎo)向輪與井口內(nèi)壁轉(zhuǎn)動連接，夾持器與支撐架連接；

25.絞線一端與鋼絞線盤連接，另一端依次經(jīng)導(dǎo)向架、第五驅(qū)動件、導(dǎo)向輪與夾持器連接。

26.第二方面，本發(fā)明提供一種豎井施工方法，采用上述第一方面提供的下排渣式豎井掘進機，豎井施工方法，包括；

27.挖設(shè)始發(fā)井；

28.在始發(fā)井內(nèi)，將下排渣式豎井掘進機的主驅(qū)動系統(tǒng)與下排渣式豎井掘進機的刀盤系統(tǒng)連接，將下排渣式豎井掘進機的盾體系統(tǒng)與主驅(qū)動系統(tǒng)連接；

29.將下排渣式豎井掘進機的提升系統(tǒng)與盾體系統(tǒng)連接；

30.刀盤系統(tǒng)沿豎直方向掘進5-15m；

31.將下排渣式豎井掘進機的支護系統(tǒng)與盾體系統(tǒng)連接；

32.刀盤系統(tǒng)沿豎直方向掘進，同時，支護系統(tǒng)的錨桿支護裝置在井壁上設(shè)置錨桿孔；

33.支護系統(tǒng)的噴混支護裝置將混凝土注入錨桿孔；

34.將錨桿插設(shè)在錨桿孔內(nèi)，將鋼筋網(wǎng)設(shè)置在錨桿上，噴混支護裝置將混凝土設(shè)置在鋼筋網(wǎng)上。

35.本發(fā)明提供的下排渣式豎井掘進機及豎井施工方法，下排渣式豎井掘進機通過設(shè)置通過刀盤系統(tǒng)、主驅(qū)動系統(tǒng)、盾體系統(tǒng)、支護系統(tǒng)和提升系統(tǒng)。刀盤系統(tǒng)與主驅(qū)動系統(tǒng)連接，主驅(qū)動系統(tǒng)被配置為驅(qū)動刀盤系統(tǒng)運動。盾體系統(tǒng)位于主驅(qū)動系統(tǒng)的周側(cè)，主驅(qū)動系統(tǒng)與盾體系統(tǒng)可移動連接，盾體系統(tǒng)被配置為與井壁抵接。提升系統(tǒng)與地面連接，且提升系統(tǒng)與盾體系統(tǒng)連接，提升系統(tǒng)被配置為帶動盾體系統(tǒng)沿豎直方向移動。支護系統(tǒng)包括支護平臺、錨桿支護裝置和噴混支護裝置，支護平臺與盾體系統(tǒng)連接，且位于盾體系統(tǒng)背離刀盤系統(tǒng)的一側(cè)，錨桿支護裝置和噴混支護裝置沿豎直方向間隔設(shè)置，且均與支護平臺可移動連接，錨桿支護裝置沿支護平臺的周向移動，在井壁上設(shè)置錨桿孔，噴混支護裝置沿支護平臺的周向移動，以將混凝土設(shè)置在井壁上。這樣，在下排渣式豎井掘進機自動掘進的過程中，錨桿支護裝置在井壁上設(shè)置多個錨桿孔。噴混支護裝置向錨桿孔注入混凝土，將錨桿插設(shè)到錨桿孔，混凝土可以將錨桿固定。在錨桿上掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，噴混支護裝置向鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，可以實現(xiàn)對井壁的支護，相比較于相關(guān)技術(shù)中的施工方式，工作效率較高。

附圖說明

36.為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

37.圖1為本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機的結(jié)構(gòu)示意圖；

38.圖2為本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機中支護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

39.圖3為本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機更換滾刀組件后的結(jié)構(gòu)示意圖；

40.圖4為本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機中盾體系統(tǒng)和主驅(qū)動系統(tǒng)的主視圖；

41.圖5為本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機中盾體系統(tǒng)和主驅(qū)動系統(tǒng)的俯視圖；

42.圖6為本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機中提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

43.圖7為本發(fā)明實施例提供的豎井施工方法的流程示意圖；

44.圖8為本發(fā)明實施例提供的豎井施工方法中下排渣式豎井掘進機的安裝示意圖。

45.附圖標(biāo)記說明：

46.100-刀盤系統(tǒng)；110-中心塊；120-滾刀組件；200-主驅(qū)動系統(tǒng)；210-主驅(qū)動組件；220-第四驅(qū)動件；300-盾體系統(tǒng)；310-支撐架；320-撐靴組件；330-翻轉(zhuǎn)平臺組件；400-支護系統(tǒng)；410-支護平臺；420-錨桿支護裝置；421-鑿巖機；430-噴混支護裝置；431-混凝土噴射泵；432-噴射臂；440-第一旋轉(zhuǎn)組件；450-第二旋轉(zhuǎn)組件；460-防傾斜組件；461-導(dǎo)向座；462-第三驅(qū)動件；463-滾輪；500-提升系統(tǒng)；510-鋼絞線盤；520-導(dǎo)向架；530-絞線；540-導(dǎo)向輪；550-第五驅(qū)動件；560-夾持器；600-工裝。

具體實施方式

47.在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)作廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)

部的連通或者兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

48.在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或者位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或者暗示所指的裝置或者元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

49.本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?br />
50.此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或維護工具不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或維護工具固有的其它步驟或單元。

51.為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

52.相關(guān)技術(shù)中，針對下部有已成形導(dǎo)井、可向下排渣的工程，采用反井鉆機完成小直徑的豎井開挖。反井鉆機的掘進工作完成后利用爆破的方式進行擴井，擴井完成后人工對井壁進行支護。然而，這種施工方式，工作量較大，花費的時間較長，效率較低。

53.為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種下排渣式豎井掘進機及豎井施工方法，下排渣式豎井掘進機通過設(shè)置刀盤系統(tǒng)、主驅(qū)動系統(tǒng)、盾體系統(tǒng)、支護系統(tǒng)和提升系統(tǒng)，在擴井的同時完成對井壁的支護，施工效率較高。

54.圖1為本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機的結(jié)構(gòu)示意圖。

55.參見圖1所示，本發(fā)明提供的下排渣式豎井掘進機，包括刀盤系統(tǒng)100、主驅(qū)動系統(tǒng)200、盾體系統(tǒng)300、支護系統(tǒng)400和提升系統(tǒng)500。

56.其中，刀盤系統(tǒng)100與主驅(qū)動系統(tǒng)200連接，主驅(qū)動系統(tǒng)200被配置為驅(qū)動刀盤系統(tǒng)100運動。刀盤系統(tǒng)100用于破巖，產(chǎn)生的渣土通過先導(dǎo)井向下排出。

57.其中，盾體系統(tǒng)300位于主驅(qū)動系統(tǒng)200的周側(cè)，主驅(qū)動系統(tǒng)200與盾體系統(tǒng)300可移動連接，盾體系統(tǒng)300被配置為與井壁抵接。盾體系統(tǒng)300與井壁抵接，可以起到支撐的作用。

58.其中，提升系統(tǒng)500與地面連接，且提升系統(tǒng)500與盾體系統(tǒng)300連接，提升系統(tǒng)500被配置為帶動盾體系統(tǒng)300沿豎直方向移動。

59.其中，支護系統(tǒng)400包括支護平臺410、錨桿支護裝置420和噴混支護裝置430，支護平臺410與盾體系統(tǒng)300連接，且位于盾體系統(tǒng)300背離刀盤系統(tǒng)100的一側(cè)，錨桿支護裝置420和噴混支護裝置430沿豎直方向間隔設(shè)置，且均與支護平臺410可移動連接，錨桿支護裝置420沿支護平臺410的周向移動，以在井壁上設(shè)置錨桿孔，噴混支護裝置430沿支護平臺410的周向移動，以將混凝土設(shè)置在井壁上。

60.需要說明的是，由于需要錨桿支護裝置420先在井壁打孔之后，噴混支護裝置430再開始工作，因此噴混支護裝置430位于錨桿支護裝置420背離刀盤系統(tǒng)100的一側(cè)，也就是說，參見圖1所示，噴混支護裝置430位于錨桿支護裝置420的上方。

61.具體的，下排渣式豎井掘進機掘進的過程中，錨桿支護裝置420沿支護平臺410的周向移動，在井壁上設(shè)置多個錨桿孔。噴混支護裝置430向錨桿孔注入混凝土后，將錨桿插設(shè)到錨桿孔，從而將錨桿固定。在錨桿上掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，噴混支護裝置430向鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，從而實現(xiàn)支護。

62.需要說明的是，將錨桿插設(shè)到錨桿孔中，以及在錨桿上掛設(shè)鋼筋網(wǎng)可以采用機械手完成或者人工完成，本實施例在此不做具體限定。

63.本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機及豎井施工方法，下排渣式豎井掘進機通過設(shè)置通過刀盤系統(tǒng)100、主驅(qū)動系統(tǒng)200、盾體系統(tǒng)300、支護系統(tǒng)400和提升系統(tǒng)500。刀盤系統(tǒng)100與主驅(qū)動系統(tǒng)200連接，主驅(qū)動系統(tǒng)200被配置為驅(qū)動刀盤系統(tǒng)100運動。盾體系統(tǒng)300位于主驅(qū)動系統(tǒng)200的周側(cè)，主驅(qū)動系統(tǒng)200與盾體系統(tǒng)300可移動連接，盾體系統(tǒng)300被配置為與井壁抵接。提升系統(tǒng)500與地面連接，且提升系統(tǒng)500與盾體系統(tǒng)300連接，提升系統(tǒng)500被配置為帶動盾體系統(tǒng)300沿豎直方向移動。支護系統(tǒng)400包括支護平臺410、錨桿支護裝置420和噴混支護裝置430，支護平臺410與盾體系統(tǒng)300連接，且位于盾體系統(tǒng)300背離刀盤系統(tǒng)100的一側(cè)，錨桿支護裝置420和噴混支護裝置430沿豎直方向間隔設(shè)置，且均與支護平臺410可移動連接，錨桿支護裝置420沿支護平臺410的周向移動，在井壁上設(shè)置錨桿孔，噴混支護裝置430沿支護平臺410的周向移動，以將混凝土設(shè)置在井壁上。這樣，在下排渣式豎井掘進機自動掘進的過程中，錨桿支護裝置420在井壁上設(shè)置多個錨桿孔。噴混支護裝置430向錨桿孔注入混凝土后，將錨桿插設(shè)到錨桿孔，從而將錨桿固定。在錨桿上掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，噴混支護裝置430向鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，可以實現(xiàn)對井壁的支護，相比較于相關(guān)技術(shù)中的施工方式，工作效率較高。

64.圖2為本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機中支護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

65.參見圖2所示，支護系統(tǒng)400還包括第一旋轉(zhuǎn)組件440和第二旋轉(zhuǎn)組件450。

66.具體的，第一旋轉(zhuǎn)組件440包括第一驅(qū)動件、第一傳動件和第一環(huán)形軌道，第一驅(qū)動件的驅(qū)動軸與第一傳動件連接，第一傳動件與第一環(huán)形軌道連接，第一環(huán)形軌道與支護平臺410轉(zhuǎn)動連接，錨桿支護裝置420與第一環(huán)形軌道連接，第一環(huán)形軌道的軸線與支護平臺410的軸線共線。

67.其中，第一驅(qū)動件可以為電機。

68.第一傳動件可以為摩擦輪，第一環(huán)形軌道可以為環(huán)形摩擦軌道，第一驅(qū)動件驅(qū)動第一傳動件轉(zhuǎn)動，第一傳動件與第一環(huán)形軌道抵接，通過摩擦力帶動第一環(huán)形軌道繞自身軸線360

°

轉(zhuǎn)動。

69.或者，第一傳動件可以為齒輪，第一環(huán)形軌道可以為與齒輪相匹配的環(huán)形齒軌，第一驅(qū)動件驅(qū)動第一傳動件轉(zhuǎn)動，第一傳動件與第一環(huán)形軌道嚙合，第一傳動件帶動第一環(huán)形軌道繞自身軸線360

°

轉(zhuǎn)動。

70.具體的，第二旋轉(zhuǎn)組件450包括第二驅(qū)動件、第二傳動件和第二環(huán)形軌道，第二驅(qū)動件的驅(qū)動軸與第二傳動件連接，第二傳動件與第二環(huán)形軌道連接，第二環(huán)形軌道與支護平臺410轉(zhuǎn)動連接，噴混支護裝置430與第二環(huán)形軌道連接，第二環(huán)形軌道的軸線與支護平

臺410的軸線共線。

71.其中，第二旋轉(zhuǎn)組件450的結(jié)構(gòu)與第一旋轉(zhuǎn)組件440結(jié)構(gòu)相同，本實施例在此不做贅述。

72.可以理解的是，通過設(shè)置第一旋轉(zhuǎn)組件440和第二旋轉(zhuǎn)組件450，實現(xiàn)便于錨桿支護裝置420和噴混支護裝置430對井壁的操作，有利于提高支護的效果。

73.錨桿支護裝置420包括連接件、鑿巖機421和推進器，連接件與第二環(huán)形軌道連接，推進器與連接件連接，鑿巖機421位于推進器靠近第一環(huán)形軌道的軸線的一側(cè)，鑿巖機421與連接件滑動連接。

74.其中，推進器用于驅(qū)動鑿巖機421朝向井壁滑動。

75.示例性的，鑿巖機421可以是液壓沖擊式鑿巖機，推進器可以是液壓推進器。

76.在一些實施例中，噴混支護裝置430包括混凝土噴射泵431和與混凝土噴射泵431連通的噴射臂432，混凝土噴射泵431與第二環(huán)形軌道固接，噴射臂432與第二環(huán)形軌道鉸接。

77.可以理解的是，噴射臂432與第二環(huán)形軌道鉸接，噴射臂432可以沿豎直方向向上或者向下轉(zhuǎn)動，工作靈活性較好。

78.在一種可能的實現(xiàn)方式中，為了提高下排渣式豎井掘進機掘進過程中的穩(wěn)定性，支護系統(tǒng)400還包括多個防傾斜組件460，多個防傾斜組件460沿支護平臺410的周側(cè)間隔設(shè)置。

79.具體的，防傾斜組件460包括導(dǎo)向座461、第三驅(qū)動件462和滾輪463，導(dǎo)向座461與支護平臺410連接，第三驅(qū)動件462的一端與導(dǎo)向座461連接，另一端與滾輪463連接，滾輪463用于與井壁抵接。滾輪463可以沿井壁滾動。

80.其中，第三驅(qū)動件462可以為油缸、氣缸或者電推桿，本實施例在此不做具體限定。

81.可以理解的是，通過設(shè)置防傾斜組件460，通過第三驅(qū)動件462的伸縮，可以調(diào)整下排渣式豎井掘進機的位置，從而有效防止下排渣式豎井掘進機傾斜導(dǎo)致掘進方向偏差。

82.圖3為本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機更換滾刀組件后的結(jié)構(gòu)示意圖。

83.參見圖1和圖3所示，在深豎井項目施工過程中，通常有變徑需求，豎井底部的井筒直徑小于頂部的井筒直徑。在施工過程中，可以將下排渣式豎井掘進機提升至地面，對刀盤系統(tǒng)100進行變徑操作，縮小刀盤系統(tǒng)100的直徑后，將下排渣式豎井掘進機下放至豎井內(nèi)繼續(xù)進行挖掘?；蛘?，不同的豎井的井筒直徑不同，通過對刀盤系統(tǒng)100進行變徑操作，從而使一臺下排渣式豎井掘進機滿足一定范圍內(nèi)不同直徑豎井的要求。

84.在一種可能的實現(xiàn)方式中，刀盤系統(tǒng)100包括中心塊110和多個滾刀組件120，中心塊110與主驅(qū)動系統(tǒng)200連接，多個滾刀組件120沿中心塊110的周向間隔設(shè)置，滾刀組件120與中心塊110可拆卸連接。

85.示例性的，滾刀組件120和中心塊110可以為螺栓連接，或者螺釘連接。

86.可以理解的是，通過更換不同尺寸的滾刀組件120可以實現(xiàn)對刀盤系統(tǒng)100的變徑操作。

87.其中，滾刀組件120包括分塊和滾刀。分塊與中心塊110可拆卸連接，滾刀與分塊連接。

88.在一些實施例中，刀盤系統(tǒng)100為錐形結(jié)構(gòu)。滾刀組件120為輻條式刀盤結(jié)構(gòu)。其

中，滾刀采用背裝式滾刀設(shè)計，便于滾刀磨損后更換。

89.圖4為本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機中盾體系統(tǒng)和主驅(qū)動系統(tǒng)的主視圖，圖5為本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機中盾體系統(tǒng)和主驅(qū)動系統(tǒng)的俯視圖。

90.參見圖4和圖5所示，盾體系統(tǒng)300包括支撐架310和多個撐靴組件320，多個撐靴組件320沿支撐架310的周側(cè)間隔設(shè)置，撐靴組件320用于與井壁抵接。

91.同理，為了使盾體系統(tǒng)300滿足豎井的變徑需求，撐靴組件320與支撐架310可拆卸連接。示例性的，撐靴組件320與支撐架310可以為螺栓連接，或者螺釘連接。通過將下排渣式豎井掘進機提升至地面替換滾刀組件120時，替換安裝不同尺寸的撐靴組件320，從而使撐靴組件320滿足一定范圍內(nèi)不同直徑豎井的要求。

92.其中，撐靴組件320用于提供主要支撐力，將下排渣式豎井掘進機固定在井壁上，并有效防止設(shè)備傾斜導(dǎo)致掘進方向偏差。

93.具體的，撐靴組件320包括基座、撐靴油缸、撐靴和導(dǎo)向板，基座與支撐架310連接，撐靴油缸的一端與基座連接，另一端穿設(shè)過導(dǎo)向板后與撐靴連接，撐靴用于與井壁抵接。導(dǎo)向板與基座連接，導(dǎo)向板用于限制撐靴沿豎井的徑向移動。

94.參見圖1所示，當(dāng)豎井的井筒直徑變大，刀盤系統(tǒng)100的直徑變大后，盾體系統(tǒng)300的支撐架310的邊緣與井壁的距離較大，施工人員在工作時安全性較低。因此盾體系統(tǒng)300還包括多個翻轉(zhuǎn)平臺組件330，多個翻轉(zhuǎn)平臺組件330沿支撐架310的周側(cè)間隔設(shè)置，且翻轉(zhuǎn)平臺組件330靠近井壁。

95.其中，翻轉(zhuǎn)平臺組件330包括延伸板，延伸板與支撐架310鉸接。這樣，在支撐架310的邊緣與井壁的距離較大時，轉(zhuǎn)動延伸板，使延伸板至少部分位于支撐架310的外側(cè)，從而減小與井壁的空隙。當(dāng)支撐架310的邊緣與井壁的距離較小時，轉(zhuǎn)動延伸板，使延伸板位于支撐架310內(nèi)。

96.可以理解的是，翻轉(zhuǎn)平臺組件330與支撐架310也可以為可拆卸連接，或者滑動連接。

97.參見圖4和圖5所示，主驅(qū)動系統(tǒng)200包括主驅(qū)動組件210和多個第四驅(qū)動件220，主驅(qū)動組件210與刀盤系統(tǒng)100連接，主驅(qū)動組件210被配置驅(qū)動刀盤系統(tǒng)100繞自身軸線轉(zhuǎn)動。

98.主驅(qū)動組件210與支撐架310滑動連接，多個第四驅(qū)動件220沿支撐架310的周側(cè)間隔設(shè)置，第四驅(qū)動件220的殼體與支撐架310鉸接，第四驅(qū)動件220的驅(qū)動軸與主驅(qū)動組件210連接，第四驅(qū)動件220通過主驅(qū)動組件210驅(qū)動刀盤系統(tǒng)100沿豎直方向移動。

99.可以理解的是，支撐架310通過撐靴組件320固定在井壁上，第四驅(qū)動件220的殼體與支撐架310鉸接，第四驅(qū)動件220的驅(qū)動軸與主驅(qū)動組件210連接，第四驅(qū)動件220通過主驅(qū)動組件210驅(qū)動刀盤系統(tǒng)100沿豎直方向移動，可以為刀盤系統(tǒng)100提供向下掘進的推進力。

100.其中，第四驅(qū)動件220可以為油缸、氣缸或者電推桿，本實施例在此不做具體限定。

101.圖6為本發(fā)明實施例提供的下排渣式豎井掘進機中提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

102.參見圖6所示，提升系統(tǒng)500包括鋼絞線盤510、導(dǎo)向架520、絞線530、導(dǎo)向輪540、第五驅(qū)動件550和夾持器560，導(dǎo)向架520和第五驅(qū)動件550均與地面連接，鋼絞線盤510與導(dǎo)向架520轉(zhuǎn)動連接，導(dǎo)向輪540與井口內(nèi)壁轉(zhuǎn)動連接，夾持器560與支撐架310連接；

103.絞線530一端與鋼絞線盤510連接，另一端依次經(jīng)導(dǎo)向架520、第五驅(qū)動件550、導(dǎo)向輪540與夾持器560連接。

104.示例性的，第五驅(qū)動件550可以為千斤頂油缸。

105.其中，導(dǎo)向輪540可以對絞線530起導(dǎo)向作用，部件結(jié)構(gòu)精簡，且能很好地實現(xiàn)牽引件出線角度的調(diào)節(jié)，防止絞線530在豎井井口伴隨下排渣式豎井掘進機掘進時發(fā)生彎折而損壞。

106.圖7為本發(fā)明實施例提供的豎井施工方法的流程示意圖。

107.參見圖7所示，本發(fā)明提供一種豎井施工方法，采用上述實施例提供的下排渣式豎井掘進機，豎井施工方法，包括；

108.s101、挖設(shè)始發(fā)井；

109.具體的，采用定向鉆機，沿所設(shè)計的方向?qū)嵤┒ㄏ驅(qū)Э足@進作業(yè)。

110.利用反井鉆井設(shè)備將定向?qū)Э讛U挖為滿足施工所需直徑的先導(dǎo)井。其中先導(dǎo)井開挖時，破巖渣土向下排出。

111.使用挖機等工程用車，在導(dǎo)井上部進行人工開挖，擴挖出直徑為5-10m，深度為5-10m的始發(fā)井筒，擴挖渣土落入先導(dǎo)井內(nèi)排出。示例性的，直徑為8m，深度為6m。

112.利用混凝土回填支護方式對擴挖圍巖進行臨時支護。

113.s102、在始發(fā)井內(nèi)，將下排渣式豎井掘進機的主驅(qū)動系統(tǒng)與下排渣式豎井掘進機的刀盤系統(tǒng)100連接，將下排渣式豎井掘進機的盾體系統(tǒng)與主驅(qū)動系統(tǒng)連接。

114.具體的，圖8為本發(fā)明實施例提供的豎井施工方法中下排渣式豎井掘進機的安裝示意圖。

115.參見圖8所示，在始發(fā)井內(nèi)提前布置支撐刀盤系統(tǒng)100的工裝，利用吊車將刀盤系統(tǒng)100吊運至工裝600上。然后，利用吊車依次組裝主驅(qū)動系統(tǒng)200和盾體系統(tǒng)300。

116.在一些實施例中，刀盤系統(tǒng)100、主驅(qū)動系統(tǒng)200和盾體系統(tǒng)300安裝后，需要與地面液壓、電氣設(shè)備連接管線，對下排渣式豎井掘進機進行調(diào)試。

117.s103、將下排渣式豎井掘進機的提升系統(tǒng)與盾體系統(tǒng)連接。

118.具體的，在地面平臺安裝提升系統(tǒng)500，下放絞線530，絞線530經(jīng)第五驅(qū)動件550，導(dǎo)向輪540后插入到夾持器560內(nèi)，反復(fù)對絞線530預(yù)緊，確保每根絞線530在掘進過程中不會松散脫落。

119.s104、刀盤系統(tǒng)沿豎直方向掘進5-15m。

120.拆除工裝600，始發(fā)掘進，掘進過程中，刀盤系統(tǒng)100破碎巖石，巖渣落入先導(dǎo)井內(nèi)，完成巖渣排除。

121.示例性的，始發(fā)掘進的深度可以為10m，或者8m。

122.s105、將下排渣式豎井掘進機的支護系統(tǒng)與盾體系統(tǒng)連接。

123.具體的，地面組裝調(diào)試好支護系統(tǒng)400，重新將井下設(shè)備與地面平臺液壓流體系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)組裝調(diào)試。

124.用吊車配合完成支護系統(tǒng)400與盾體系統(tǒng)300的連接。安裝時，需注意避開絞線530位置。

125.可以理解的是，刀盤系統(tǒng)100、主驅(qū)動系統(tǒng)200和盾體系統(tǒng)300安裝后進行掘進，然后再安裝支護系統(tǒng)400。這樣，始發(fā)井深度可以降低，從而減小工作量，提高施工效率。

126.s106、刀盤系統(tǒng)沿豎直方向掘進，同時，支護系統(tǒng)的錨桿支護裝置在井壁上設(shè)置錨桿孔。

127.具體的，錨桿支護裝置420沿第一環(huán)形軌道移動，在井壁上設(shè)置多個錨桿孔。

128.s107、支護系統(tǒng)的噴混支護裝置將混凝土注入錨桿孔。

129.噴混支護裝置430沿第二環(huán)形軌道移動，將混凝土注入錨桿孔。

130.其中，混凝土注入量可以為孔深的三分之二。

131.s108、將錨桿插設(shè)在錨桿孔內(nèi)，將鋼筋網(wǎng)設(shè)置在錨桿上，噴混支護裝置將混凝土設(shè)置在鋼筋網(wǎng)上。

132.具體的，施工人員將錨桿插設(shè)在錨桿孔內(nèi)，可以對錨桿孔的孔口混凝土不滿部分進行補灌，再用混凝土將孔口抹平。

133.施工人員將鋼筋網(wǎng)掛設(shè)在錨桿上，噴混支護裝置430向鋼筋網(wǎng)噴射混凝土完成井壁的支護。

134.需要說明的是，錨桿、混凝土、鋼筋網(wǎng)等物料可采用施工配套的吊裝設(shè)備進行運輸，也可設(shè)置單獨的物料提升系統(tǒng)進行運輸，本實施例在此不做具體限定。

135.在一些實施例中，在完成豎井的全程掘進后，采用滑膜襯砌對井筒進行二次支護，加固井壁，達到永久支護的效果。

136.或者，二次支護可通過普通模板進行邊掘進邊支護的方式進行。

137.最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。技術(shù)特征：

1.一種下排渣式豎井掘進機，其特征在于，包括刀盤系統(tǒng)、主驅(qū)動系統(tǒng)、盾體系統(tǒng)、支護系統(tǒng)和提升系統(tǒng)；所述刀盤系統(tǒng)與所述主驅(qū)動系統(tǒng)連接，所述主驅(qū)動系統(tǒng)被配置為驅(qū)動所述刀盤系統(tǒng)運動；所述盾體系統(tǒng)位于所述主驅(qū)動系統(tǒng)的周側(cè)，所述主驅(qū)動系統(tǒng)與所述盾體系統(tǒng)可移動連接，所述盾體系統(tǒng)被配置為與井壁抵接；所述提升系統(tǒng)與地面連接，且所述提升系統(tǒng)與所述盾體系統(tǒng)連接，所述提升系統(tǒng)被配置為帶動所述盾體系統(tǒng)沿豎直方向移動；所述支護系統(tǒng)包括支護平臺、錨桿支護裝置和噴混支護裝置，所述支護平臺與所述盾體系統(tǒng)連接，且位于所述盾體系統(tǒng)背離所述刀盤系統(tǒng)的一側(cè)，所述錨桿支護裝置和所述噴混支護裝置沿豎直方向間隔設(shè)置，且均與所述支護平臺可移動連接，所述錨桿支護裝置沿所述支護平臺的周向移動，以在所述井壁上設(shè)置錨桿孔，所述噴混支護裝置沿所述支護平臺的周向移動，以將混凝土設(shè)置在所述井壁上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下排渣式豎井掘進機，其特征在于，所述支護系統(tǒng)還包括第一旋轉(zhuǎn)組件和第二旋轉(zhuǎn)組件；所述第一旋轉(zhuǎn)組件包括第一驅(qū)動件、第一傳動件和第一環(huán)形軌道，所述第一驅(qū)動件的驅(qū)動軸與所述第一傳動件連接，所述第一傳動件與所述第一環(huán)形軌道連接，所述第一環(huán)形軌道與所述支護平臺轉(zhuǎn)動連接，所述錨桿支護裝置與所述第一環(huán)形軌道連接，所述第一環(huán)形軌道的軸線與所述支護平臺的軸線共線；所述第二旋轉(zhuǎn)組件包括第二驅(qū)動件、第二傳動件和第二環(huán)形軌道，所述第二驅(qū)動件的驅(qū)動軸與所述第二傳動件連接，所述第二傳動件與所述第二環(huán)形軌道連接，所述第二環(huán)形軌道與所述支護平臺轉(zhuǎn)動連接，所述噴混支護裝置與所述第二環(huán)形軌道連接，所述第二環(huán)形軌道的軸線與所述支護平臺的軸線共線。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的下排渣式豎井掘進機，其特征在于，所述錨桿支護裝置包括連接件、鑿巖機和推進器，所述連接件與所述第二環(huán)形軌道連接，所述推進器與所述連接件連接，所述鑿巖機位于所述推進器靠近所述第一環(huán)形軌道的軸線的一側(cè)，所述鑿巖機與所述連接件滑動連接；和/或，所述噴混支護裝置包括混凝土噴射泵和與所述混凝土噴射泵連通的噴射臂，所述混凝土噴射泵與所述第二環(huán)形軌道固接，所述噴射臂與所述第二環(huán)形軌道鉸接。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的下排渣式豎井掘進機，其特征在于，所述支護系統(tǒng)還包括多個防傾斜組件，多個所述防傾斜組件沿所述支護平臺的周側(cè)間隔設(shè)置；所述防傾斜組件包括導(dǎo)向座、第三驅(qū)動件和滾輪，所述導(dǎo)向座與所述支護平臺連接，所述第三驅(qū)動件的一端與所述導(dǎo)向座連接，另一端與所述滾輪連接，所述滾輪用于與所述井壁抵接。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的下排渣式豎井掘進機，其特征在于，所述刀盤系統(tǒng)包括中心塊和多個滾刀組件，所述中心塊與所述主驅(qū)動系統(tǒng)連接，多個所述滾刀組件沿所述中心塊的周向間隔設(shè)置，所述滾刀組件與所述中心塊可拆卸連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的下排渣式豎井掘進機，其特征在于，所述盾體系統(tǒng)包括支撐架和多個撐靴組件，多個所述撐靴組件沿所述支撐架的周側(cè)間隔設(shè)置，所述撐靴

組件用于與所述井壁抵接，所述撐靴組件與所述支撐架可拆卸連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的下排渣式豎井掘進機，其特征在于，所述盾體系統(tǒng)還包括多個翻轉(zhuǎn)平臺組件，多個所述翻轉(zhuǎn)平臺組件沿所述支撐架的周側(cè)間隔設(shè)置，且所述翻轉(zhuǎn)平臺組件靠近所述井壁；所述翻轉(zhuǎn)平臺組件包括延伸板，所述延伸板與所述支撐架鉸接。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的下排渣式豎井掘進機，其特征在于，所述主驅(qū)動系統(tǒng)包括主驅(qū)動組件和多個第四驅(qū)動件，所述主驅(qū)動組件與所述刀盤系統(tǒng)連接，所述主驅(qū)動組件被配置驅(qū)動所述刀盤系統(tǒng)繞自身軸線轉(zhuǎn)動；所述主驅(qū)動組件與所述支撐架滑動連接，多個所述第四驅(qū)動件沿所述支撐架的周側(cè)間隔設(shè)置，所述第四驅(qū)動件的殼體與所述支撐架鉸接，所述第四驅(qū)動件的驅(qū)動軸與所述主驅(qū)動組件連接，所述第四驅(qū)動件通過所述主驅(qū)動組件驅(qū)動所述刀盤系統(tǒng)沿豎直方向移動。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的下排渣式豎井掘進機，其特征在于，所述提升系統(tǒng)包括鋼絞線盤、導(dǎo)向架、絞線、導(dǎo)向輪、第五驅(qū)動件和夾持器，所述導(dǎo)向架和所述第五驅(qū)動件均與地面連接，所述鋼絞線盤與所述導(dǎo)向架轉(zhuǎn)動連接，所述導(dǎo)向輪與井口內(nèi)壁轉(zhuǎn)動連接，所述夾持器與所述支撐架連接；所述絞線一端與所述鋼絞線盤連接，另一端依次經(jīng)所述導(dǎo)向架、所述第五驅(qū)動件、所述導(dǎo)向輪與所述夾持器連接。10.一種豎井施工方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至9任一項所述的下排渣式豎井掘進機，所述豎井施工方法，包括；挖設(shè)始發(fā)井；在所述始發(fā)井內(nèi)，將所述下排渣式豎井掘進機的主驅(qū)動系統(tǒng)與所述下排渣式豎井掘進機的刀盤系統(tǒng)連接，將所述下排渣式豎井掘進機的盾體系統(tǒng)與所述主驅(qū)動系統(tǒng)連接；將所述下排渣式豎井掘進機的提升系統(tǒng)與所述盾體系統(tǒng)連接；所述刀盤系統(tǒng)沿豎直方向掘進5-15m；將所述下排渣式豎井掘進機的支護系統(tǒng)與所述盾體系統(tǒng)連接；所述刀盤系統(tǒng)沿豎直方向掘進，同時，所述支護系統(tǒng)的錨桿支護裝置在井壁上設(shè)置錨桿孔；所述支護系統(tǒng)的噴混支護裝置將混凝土注入所述錨桿孔；將錨桿插設(shè)在所述錨桿孔內(nèi)，將鋼筋網(wǎng)設(shè)置在所述錨桿上，所述噴混支護裝置將混凝土設(shè)置在所述鋼筋網(wǎng)上。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供一種下排渣式豎井掘進機及豎井施工方法。下排渣式豎井掘進機包括刀盤系統(tǒng)、主驅(qū)動系統(tǒng)、盾體系統(tǒng)、支護系統(tǒng)和提升系統(tǒng)；刀盤系統(tǒng)與主驅(qū)動系統(tǒng)連接，盾體系統(tǒng)位于主驅(qū)動系統(tǒng)的周側(cè)，主驅(qū)動系統(tǒng)與盾體系統(tǒng)可移動連接，提升系統(tǒng)與地面連接，且提升系統(tǒng)與盾體系統(tǒng)連接，支護系統(tǒng)包括支護平臺、錨桿支護裝置和噴混支護裝置，支護平臺與盾體系統(tǒng)連接，且位于盾體系統(tǒng)背離刀盤系統(tǒng)的一側(cè)，錨桿支護裝置和噴混支護裝置沿豎直方向間隔設(shè)置，且均與支護平臺可移動連接。本發(fā)明提供的下排渣式豎井掘進機，施工效率較高。施工效率較高。施工效率較高。

技術(shù)研發(fā)人員：劉飛香 貝承龍 丁張飛 姚滿 劉學(xué) 馬海成 喬碩 趙旭東

受保護的技術(shù)使用者：中國鐵建重工集團股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2023.03.02

技術(shù)公布日：2023/5/5