一种竖井盾构机及其刀盘系统的制作方法

1.本发明涉及竖井施工技术领域，更具体地说，涉及一种竖井盾构机及其刀盘系统。


背景技术：

2.盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建隧道之“盾”，它区别于敞开式施工法。国际上，广义盾构机也可以用于岩石地层，只是区别于敞开式隧道掘进机。而在我国，习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构机。盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构，机械式盾构。
3.煤矿竖井开挖技术至今。无论是普通凿井法还是当前的机械化掘进，都需要工人下井后，在地层中狭小的空间来操作，这种方法开挖速度慢，机械化程度低，施工人员安全性风险大，施工成本高，而且目前市面上常见的竖井盾构机开凿的出渣方法主要是向下掉渣法，但向下掉渣法需要在先在洞底开挖一条运渣通道来运输排出的渣土，使得其使用条件非常受限；不适用于岩层地质，给施工带来苛刻要求，不利于使用。


技术实现要素：

4.1.要解决的技术问题
5.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种竖井盾构机及其刀盘系统，本方案通过设置工作平台，工作平台顶部设有操作室，操作室用于对该设备的运行工作过程进行操控，平台板的顶部设有设备安装室，设备安装室用于安装维持该设备运行所需的各种机械设备，设置主梁，主梁用于连接其他各种工作机构，设置扩撑推进机构，扩撑推进机构用于对井壁进行支撑，并调整该设备的运行方向，设置管片拼装机，管片拼装机可以在开挖好的竖井壁上拼装管片，拼装好的管片既可以起到稳定井壁的作用，又能起到维持挖掘工作稳定性的作用，设置驱动装置，驱动装置用于为刀具机构的运行提供电力支持，设置刀具机构，刀具机构用于进行挖掘工作，设置渣土排出机构，渣土排出机构用于将挖出的渣土进行排出，设置泥浆机构，泥浆机构用于将挖出的渣土变成泥浆，以便将其抽出，排出竖井。
6.2.技术方案
7.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
8.一种竖井盾构机及其刀盘系统，包括工作平台，所述工作平台的顶部固定安装有操作室，所述操作室的顶部固定连接有平台板，所述平台板的顶部固定安装有设备安装室，所述工作平台的底部固定连接有主梁，所述主梁的外侧上端固定安装有扩撑推进机构，所述主梁的外侧中端固定安装有管片拼装机，所述主梁的外侧下端固定安装有驱动装置，所述驱动装置的底部固定连接有安装座，所述安装座的内部固定安装有刀具机构，所述刀具机构的内部中心固定安装有渣土排出机构，所述安装座的右侧固定安装有泥浆机构。
9.进一步的，所述扩撑推进机构包括推进油缸、推进座，所述主梁的外侧上端等间距固定安装有四组推进油缸，所述推进油缸的输出端均固定连接有推进座。
10.进一步的，所述刀具机构包括刀盘本体、安装槽、滚刀轮、开挖仓、接渣槽、排渣槽，所述安装座的内部固定安装有刀盘本体，所述刀盘本体呈圆环状，所述刀盘本体的左右两侧均开设有多组安装槽，所述安装槽的内部均固定安装有滚刀轮，所述刀盘本体的左右两侧位于滚刀轮的内侧均开设有开挖仓，所述刀盘本体的左右两侧均等间距固定连接有六组接渣槽，所述刀盘本体的中心开设有六组排渣槽，所述排渣槽与接渣槽相连通。
11.进一步的，所述渣土排出机构包括接渣漏斗、水平皮带输送机、竖直皮带输送机，所述刀具机构的内部中心固定安装有接渣漏斗，所述接渣漏斗的输出端固定安装有水平皮带输送机，所述水平皮带输送机的末端固定安装有竖直皮带输送机。
12.进一步的，所述泥浆机构包括注浆管道、抽浆管道，所述安装座的右侧固定连接有注浆管道，所述安装座的右侧位于注浆管道的外侧固定连接有抽浆管道。
13.进一步的，所述工作平台的顶部左侧固定安装有通风管道，所述通风管道的末端贯穿主梁。
14.进一步的，所述主梁的外侧位于扩撑推进机构的上方等间距固定连接有四组外撑挡板。
15.3.有益效果
16.相比于现有技术，本发明的优点在于：
17.(1)本方案通过设置工作平台，工作平台顶部设有操作室，操作室用于对该设备的运行工作过程进行操控，平台板的顶部设有设备安装室，设备安装室用于安装维持该设备运行所需的各种机械设备，设置主梁，主梁用于连接其他各种工作机构，设置扩撑推进机构，扩撑推进机构用于对井壁进行支撑，并调整该设备的运行方向，设置管片拼装机，管片拼装机可以在开挖好的竖井壁上拼装管片，拼装好的管片既可以起到稳定井壁的作用，又能起到维持挖掘工作稳定性的作用，设置驱动装置，驱动装置用于为刀具机构的运行提供电力支持，设置刀具机构，刀具机构用于进行挖掘工作，设置渣土排出机构，渣土排出机构用于将挖出的渣土进行排出，设置泥浆机构，泥浆机构用于将挖出的渣土变成泥浆，以便将其抽出，排出竖井。
18.(2)设置推进油缸，推进油缸通电进行工作，即可带动推进座向外推进，以便撑在拼装好的管片上，当需要调整方向时，当需要向左偏转时，加大右侧推进油缸的推进压力，当需要向右偏转时，则加大左侧推进油缸的推进压力，以便对方向进行调整。
19.(3)设置刀盘本体，刀盘本体具有稳定的结构，刀盘本体可拆分为六块部件，以便进行拆装更换，开设安装槽，安装槽内部用于安装滚刀轮，滚刀轮用于加速刀盘本体的挖掘效率，设置开挖仓，开挖仓用于进一步提高挖掘效率，设置接渣槽，接渣槽用于将渣土进行导向收集，同时由于排渣槽与接渣槽相连通，使得挖掘产生的渣土可以通过接渣槽排入排渣槽，以便大幅提高渣土排出效率，从而提高挖掘进度。
20.(4)设置接渣漏斗，接渣漏斗内部可以暂存一定量的渣土，水平皮带输送机的一端与刀具机构内部的接渣漏斗相连通，主要用于将接渣漏斗内暂存的渣土运输到竖直皮带输送机上，竖直皮带输送机的另一端与工作平台上的操作室相连接，主要用于将渣土运输到工作平台上面的操作室中，再由运输设备进行后续排出。
21.(5)设置注浆管道，注浆管道用于向刀具机构的开挖面注入浆液或水，一方面使得底部的渣土变成泥石浆，使其以泥石浆的液体状态排出至竖井外，另一方面可以改善土质，
抽浆管道的一端连接有抽浆泵，抽浆管道的输出端延伸到刀具机构的最前端，抽浆泵通过抽浆管道将泥石浆抽出，在抽浆的过程中，泥水通过抽浆管道送达外界泥水分离站，泥水分离站对泥和水进行筛分，经泥水分离后，水通过注浆管道对刀具机构前端进行清理，在进行清洗时，还会将沾在刀具机构上的泥石冲走，水与泥石混合成泥浆，循环工作泥浆就会以这种形式进行循环排出。
22.(6)设置通风管道，通风管道用于对该设备的整体进行通风，以便保证该设备在井下可以正常进行工作，设置外撑挡板，外撑挡板使得该设备在井下进行工作时，外撑挡板可以撑住井壁，以保证该设备运行时的稳定性。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图；
24.图2为本发明的刀具机构部侧视图；
25.图3为本发明的刀具机构部主视图；
26.图4为本发明的内部结构剖视图。
27.图中标号说明：
28.1、工作平台；2、操作室；3、平台板；4、设备安装室；5、主梁；6、扩撑推进机构；601、推进油缸；602、推进座；7、管片拼装机；8、驱动装置；9、安装座；10、刀具机构；1001、刀盘本体；1002、安装槽；1003、滚刀轮；1004、开挖仓；1005、接渣槽；1006、排渣槽；11、渣土排出机构；1101、接渣漏斗；1102、水平皮带输送机；1103、竖直皮带输送机；12、泥浆机构；1201、注浆管道；1202、抽浆管道；13、通风管道；14、外撑挡板。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.实施例：
33.请参阅图1
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4，一种竖井盾构机及其刀盘系统，包括工作平台1，所述工作平台1的顶部固定安装有操作室2，所述操作室2的顶部固定连接有平台板3，所述平台板3的顶部固
定安装有设备安装室4，所述工作平台1的底部固定连接有主梁5，所述主梁5的外侧上端固定安装有扩撑推进机构6，所述主梁5的外侧中端固定安装有管片拼装机7，所述主梁5的外侧下端固定安装有驱动装置8，所述驱动装置8的底部固定连接有安装座9，所述安装座9的内部固定安装有刀具机构10，所述刀具机构10的内部中心固定安装有渣土排出机构11，所述安装座9的右侧固定安装有泥浆机构12。通过设置工作平台1，工作平台1顶部设有操作室2，操作室2用于对该设备的运行工作过程进行操控，平台板3的顶部设有设备安装室4，设备安装室4用于安装维持该设备运行所需的各种机械设备，设置主梁5，主梁5用于连接其他各种工作机构，设置扩撑推进机构6，扩撑推进机构6用于对井壁进行支撑，并调整该设备的运行方向，设置管片拼装机7，管片拼装机7可以在开挖好的竖井壁上拼装管片，拼装好的管片既可以起到稳定井壁的作用，又能起到维持挖掘工作稳定性的作用，设置驱动装置8，驱动装置8用于为刀具机构10的运行提供电力支持，设置刀具机构10，刀具机构10用于进行挖掘工作，设置渣土排出机构11，渣土排出机构11用于将挖出的渣土进行排出，设置泥浆机构12，泥浆机构12用于将挖出的渣土变成泥浆，以便将其抽出，排出竖井。
34.请参阅图1与图4，所述扩撑推进机构6包括推进油缸601、推进座602，所述主梁5的外侧上端等间距固定安装有四组推进油缸601，所述推进油缸601的输出端均固定连接有推进座602。设置推进油缸601，推进油缸601通电进行工作，即可带动推进座602向外推进，以便撑在拼装好的管片上，当需要调整方向时，当需要向左偏转时，加大右侧推进油缸601的推进压力，当需要向右偏转时，则加大左侧推进油缸601的推进压力，以便对方向进行调整。
35.请参阅图2
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3，所述刀具机构10包括刀盘本体1001、安装槽1002、滚刀轮1003、开挖仓1004、接渣槽1005、排渣槽1006，所述安装座9的内部固定安装有刀盘本体1001，所述刀盘本体1001呈圆环状，所述刀盘本体1001的左右两侧均开设有多组安装槽1002，所述安装槽1002的内部均固定安装有滚刀轮1003，所述刀盘本体1001的左右两侧位于滚刀轮1003的内侧均开设有开挖仓1004，所述刀盘本体1001的左右两侧均等间距固定连接有六组接渣槽1005，所述刀盘本体1001的中心开设有六组排渣槽1006，所述排渣槽1006与接渣槽1005相连通。设置刀盘本体1001，刀盘本体1001具有稳定的结构，刀盘本体1001可拆分为六块部件，以便进行拆装更换，开设安装槽1002，安装槽1002内部用于安装滚刀轮1003，滚刀轮1003用于加速刀盘本体1001的挖掘效率，设置开挖仓1004，开挖仓1004用于进一步提高挖掘效率，设置接渣槽1005，接渣槽1005用于将渣土进行导向收集，同时由于排渣槽1006与接渣槽1005相连通，使得挖掘产生的渣土可以通过接渣槽1005排入排渣槽1006，以便大幅提高渣土排出效率，从而提高挖掘进度。
36.请参阅图4，所述渣土排出机构11包括接渣漏斗1101、水平皮带输送机1102、竖直皮带输送机1103，所述刀具机构10的内部中心固定安装有接渣漏斗1101，所述接渣漏斗1101的输出端固定安装有水平皮带输送机1102，所述水平皮带输送机1102的末端固定安装有竖直皮带输送机1103。设置接渣漏斗1101，接渣漏斗1101内部可以暂存一定量的渣土，水平皮带输送机1102的一端与刀具机构10内部的接渣漏斗1101相连通，主要用于将接渣漏斗1101内暂存的渣土运输到竖直皮带输送机1103上，竖直皮带输送机1103的另一端与工作平台1上的操作室2相连接，主要用于将渣土运输到工作平台1上面的操作室2中，再由运输设备进行后续排出。
37.请参阅图1与图4，所述泥浆机构12包括注浆管道1201、抽浆管道1202，所述安装座
9的右侧固定连接有注浆管道1201，所述安装座9的右侧位于注浆管道1201的外侧固定连接有抽浆管道1202。设置注浆管道1201，注浆管道1201用于向刀具机构10的开挖面注入浆液或水，一方面使得底部的渣土变成泥石浆，使其以泥石浆的液体状态排出至竖井外，另一方面可以改善土质，抽浆管道1202的一端连接有抽浆泵，抽浆管道1202的输出端延伸到刀具机构10的最前端，抽浆泵通过抽浆管道1202将泥石浆抽出，在抽浆的过程中，泥水通过抽浆管道1202送达外界泥水分离站，泥水分离站对泥和水进行筛分，经泥水分离后，水通过注浆管道1201对刀具机构10前端进行清理，在进行清洗时，还会将沾在刀具机构10上的泥石冲走，水与泥石混合成泥浆，循环工作泥浆就会以这种形式进行循环排出。
38.请参阅图1与图4，所述工作平台1的顶部左侧固定安装有通风管道13，所述通风管道13的末端贯穿主梁5。设置通风管道13，通风管道13用于对该设备的整体进行通风，以便保证该设备在井下可以正常进行工作。
39.请参阅图1与图4，所述主梁5的外侧位于扩撑推进机构6的上方等间距固定连接有四组外撑挡板14。设置外撑挡板14，外撑挡板14使得该设备在井下进行工作时，外撑挡板14可以撑住井壁，以保证该设备运行时的稳定性。
40.本发明中的工作平台1顶部设有操作室2，操作室2用于对该设备的运行工作过程进行操控，平台板3的顶部设有设备安装室4，设备安装室4用于安装维持该设备运行所需的各种机械设备，工作人员首先启动控制系统、再启动通风系统、液压系统、电气设备、最后启动刀具机构10和渣土排出机构11进行工作，刀盘本体1001推进压力、速度、方向的调整都由操作室2中的中央计算机进行控制，在掘进时，使用刀盘本体1001对竖井进行挖掘，刀盘本体1001在驱动装置8和扩撑推进机构6的作用下切削土体，并且采用管片拼装机7在开挖好的竖井壁上拼装管片，拼装好的管片既可以起到稳定井壁的作用，又能起到维持挖掘工作稳定性的作用，其中推进油缸601的输出端推压在拼装好的管片上，推进油缸601持续工作，推动刀盘本体1001向下掘进，当推进油缸601的输出端完全伸出之后，将会缩回，管片拼装机7开始拼装新的管片，当需要调整方向时，当需要向左偏转时，加大右侧推进油缸601的推进压力，当需要向右偏转时，则加大左侧推进油缸601的推进压力，以便对方向进行调整，刀盘本体1001具有稳定的结构，刀盘本体1001可拆分为六块部件，以便进行拆装更换，开设安装槽1002，安装槽1002内部用于安装滚刀轮1003，滚刀轮1003用于加速刀盘本体1001的挖掘效率，设置开挖仓1004，开挖仓1004用于进一步提高挖掘效率，设置接渣槽1005，接渣槽1005用于将渣土进行导向收集，同时由于排渣槽1006与接渣槽1005相连通，使得挖掘产生的渣土可以通过接渣槽1005排入排渣槽1006，以便大幅提高渣土排出效率，从而提高挖掘进度，接渣漏斗1101内部可以暂存一定量的渣土，水平皮带输送机1102的一端与刀具机构10内部的接渣漏斗1101相连通，主要用于将接渣漏斗1101内暂存的渣土运输到竖直皮带输送机1103上，竖直皮带输送机1103的另一端与工作平台1上的操作室2相连接，主要用于将渣土运输到工作平台1上面的操作室2中，再由运输设备进行后续排出，注浆管道1201用于向刀具机构10的开挖面注入浆液或水，一方面使得底部的渣土变成泥石浆，使其以泥石浆的液体状态排出至竖井外，另一方面可以改善土质，抽浆管道1202的一端连接有抽浆泵，抽浆管道1202的输出端延伸到刀具机构10的最前端，抽浆泵通过抽浆管道1202将泥石浆抽出，在抽浆的过程中，泥水通过抽浆管道1202送达外界泥水分离站，泥水分离站对泥和水进行筛分，经泥水分离后，水通过注浆管道1201对刀具机构10前端进行清理，在进行清洗时，
还会将沾在刀具机构10上的泥石冲走，水与泥石混合成泥浆，循环工作泥浆就会以这种形式进行循环排出，相比于现有技术，该设备的整体结构机械化程度高，大大减少了劳动强度，降低了刀盘本体1001的制造成本，提高了生产和施工过程中的安全性，采用管片拼装机7支护，地质适应性广，可应用于各种复杂地层，集开挖、出渣、支护于一体，可大幅度缩短施工时间，提高施工效率。
41.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。