一种电驱移动式矿用天井掘进工作平台及其施工方法与流程

1.本发明涉及地下工程及矿山开采技术领域，特别是一种电驱移动式矿用天井掘进工作平台及其施工方法。


背景技术：

2.天井在地下工程以及矿山开采技术领域为垂直或倾斜的井或通道，按不同的使用功能，有切割天井，通风天井，人行天井，溜矿井，充填天井等。这些天井工程是进行地下矿床开采时的关键控制性工程，受限于地下有限的作业空间，天井成井的效率和安全性是工程技术人员必须面对和考虑的重要因素。目前，人们主要采用钻爆法按循环进尺分段施工天井，在每次循环进尺的工序作业前，需要人工搭建和拆卸工作平台。王成龙等提出天井掘进用支护装置及天井掘进方法（申请(专利)号：cn202010997276.7），支护装置由缆车、绳索、伞状支架构成。黄初皓提出一种天井掘进挂罐驱动装置（申请(专利)号：cn201120140106.3），其采用气缸提供动力。王建军等提出一种用于天井掘进的工作平台（申请(专利)号cn201420230698.1），该工作平台为固定工作平台，工作平台搭设采用两根平行设置的钢轨以及钢轨上铺设的木板形成。
3.天井循环进尺分段施工作业平台的灵活性、安全性是天井施工的一大难题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是提供一种设计合理，使用方便的电驱移动式矿用天井掘进工作平台及其施工方法，提高天井掘进的施工效率和安全性。
5.本发明采用以下方案实现：一种电驱移动式矿用天井掘进工作平台，包括通过固定锚杆单侧固定安装在岩石平巷和天井上盘的导轨以及能沿导轨移动的作业罐笼，所述作业罐笼侧部安装有与导轨配合的上钢轮和下钢轮，所述作业罐笼侧部安装有与导轨配合的上钢轮和下钢轮，作业罐笼底部安装有通过驱动下钢轮推动作业罐笼沿导轨移动的电力驱动装置。
6.进一步的，所述作业罐笼包括骨架、侧面钢肋网、底部钢肋网和顶部钢肋网；作业罐笼侧部焊接有用以安装上钢轮和下钢轮的悬臂，悬臂与固定锚杆分布于导轨两侧；底部钢肋网靠近钢轮侧向下倾斜并且底部钢肋网和侧面钢肋网之间的夹角与天井倾角一致。
7.进一步的，所述侧面钢肋网、底部钢肋网和顶部钢肋网均由纵向钢筋和横向钢板焊接而成；底部钢肋网的横向钢板位于纵向钢筋上方并且横向钢板上侧设有锯齿槽。
8.进一步的，纵向钢筋直径为8~10mm，间距为15~20cm，横向钢板厚度为2.5~3mm，宽度为3~3.5cm；侧面钢肋网的横向钢板的间距为20cm；顶部钢肋网的横向钢板间距为10cm；底部钢肋网的横向钢板间距为5cm。
9.进一步的，所述电力驱动装置包括驱动箱安装于驱动箱内的驱动电机，驱动箱和作业罐笼通过铰链连接，驱动电机的主轴和下钢轮的转轴通过链条和链轮传动连接。
10.一种利用上述电驱移动式矿用天井掘进工作平台的天井施工方法，包括以下步
骤：（1）在岩石平巷内向上采用钻爆法施工天井第一进尺；（2）在岩石平巷和天井上盘安装导轨，然后将作业罐笼安装在导轨上；（3）工人、设备、材料进入作业罐笼；然后电力驱动装置驱动作业罐笼移动，作业罐笼升至天井内合适高度，开始天井第二进尺的钻孔施工；（4）作业人员在作业罐笼内采用钻机向上钻凿炮孔，完成钻孔工序，并完成后续装药、爆破网络连线工作；爆破网络检查无误后，电力驱动装置驱动作业罐笼下降并移动至安全位置；（5）在安全区域起爆爆破网络，岩体爆破后，在自重的作用下聚集在天井底部，通风并确保安全后，采用铲运机完成出渣工序；（6）工人、设备、材料进入作业罐笼；然后电力驱动装置驱动作业罐笼移动，作业罐笼升至天井内合适高度，作业人员完成毛石清理工序，进行第二进尺的导轨安装并采用钻机在天井四周施工支护锚杆或锚索钻孔，安装临时支护锚杆或锚索；（7）重复上述步骤（4）~（6）进行循环进尺施工，直至天井全部贯通；（8）天井贯通后，作业人员利用作业罐笼，完成天井的永久支护锚杆安装。
11.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明电驱移动式矿用天井掘进工作平台设计合理，使用方便，实用性强，改进目前天井循环进尺分段施工平台搭建和拆卸的繁琐工序，提高天井掘进的施工效率和安全性，降低工人在地下有限空间作业的劳动强度，实现了天井循环进尺分段施工的灵活性和安全性。
12.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
13.图1是本发明实施例中作业罐笼处于岩石平巷内的构造示意图；图2是本发明实施例中作业罐笼处于天井内的构造示意图；图3是图2中作业罐笼构造示意图；图4是图1中
ⅰ‑ⅰ
剖视图；图5是图1中
ⅱ‑ⅱ
剖视图；图6是图1中
ⅲ‑ⅲ
剖视图；图7是本发明实施例中作业罐笼的底面钢肋网正视图；图8是本发明实施例中作业罐笼的底面钢肋网俯视图；图9是本发明实施例中作业罐笼的底面钢肋网侧视图；图10是本发明实施例施工方法步骤（1）示意图；图11是本发明实施例施工方法步骤（2）示意图；图12是本发明实施例施工方法步骤（3）示意图；图13是本发明实施例施工方法步骤（4）示意图；图14是本发明实施例施工方法步骤（6）示意图；图15是本发明实施例施工方法步骤（8）示意图；图中标号说明：1-导轨、2-电力驱动装置、3-钢轮、4-作业罐笼、5-骨架、6-顶面钢肋网、7-固定锚杆、8-侧面钢肋网、9-底面钢肋网、10-铰链、11-纵向钢筋、12-横向钢板、13-悬臂、14-锯齿槽、15-爆堆、16-天井、17-炮孔、18-作业人员、19-临时支护锚杆、20-永久支护锚杆、21-岩石平巷。
具体实施方式
14.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
15.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
16.如图1~15所示，一种电驱移动式矿用天井掘进工作平台，包括通过固定锚杆7单侧固定安装在岩石平巷21和天井16上盘的导轨1以及能沿导轨移动的作业罐笼4，所述作业罐笼4侧部安装有与导轨配合的上钢轮和下钢轮，，作业罐笼4底部安装有通过驱动下钢轮推动作业罐笼沿导轨移动的电力驱动装置2；本发明所说的天井是指矿山开采技术领域大于55度的急倾斜天井工程，包括通风天井，人行天井，溜井，充填井，切割井。施工时，先在岩石平巷内向上采用钻爆法施工天井第一进尺，然后在岩石平巷和天井上盘安装导轨，将作业罐笼安装在导轨上，利用作业罐笼上升至天井中进行循环进尺分段施工，每完成一个进尺的施工，便进行导轨安装以及临时支护锚杆或锚索的安装，待天井贯通后，完成天井的永久支护锚杆安装。本发明天井掘进工作平台改进目前天井循环进尺分段施工平台搭建和拆卸的繁琐工序，提高天井掘进的施工效率和安全性，降低工人在地下有限空间作业的劳动强度，实现了天井循环进尺分段施工的灵活性和安全性。
17.在本实施例中，所述作业罐笼4包括骨架5、侧面钢肋网8、底部钢肋网9和顶部钢肋网6；作业罐笼侧部焊接有用以安装上钢轮和下钢轮的悬臂13，悬臂与固定锚杆分布于导轨两侧；底部钢肋网靠近钢轮侧向下倾斜并且底部钢肋网和侧面钢肋网之间的夹角与天井倾角一致。作业罐笼4在岩石平巷中处于倒下状态，此时底部钢肋网9位于侧面；作业罐笼4在天井中才处于立起的工作状态，此时底部钢肋网9处于水平状态。
18.在本实施例中，所述侧面钢肋网、底部钢肋网和顶部钢肋网均由纵向钢筋11和横向钢板12焊接而成；底部钢肋网的横向钢板位于纵向钢筋上方并且横向钢板上侧设有锯齿槽14。
19.在本实施例中，纵向钢筋直径为8~10mm，间距为15~20cm，横向钢板厚度为2.5~3mm，宽度为3~3.5cm；侧面钢肋网的横向钢板的间距为20cm；顶部钢肋网的横向钢板间距为10cm；底部钢肋网的横向钢板间距为5cm。
20.在本实施例中，所述电力驱动装置为作业罐笼提供行驶动力，包括驱动箱安装于驱动箱内的驱动电机，驱动箱和作业罐笼通过铰链连接，驱动电机的主轴和下钢轮的转轴通过链条和链轮传动连接。电力驱动装置上还设置有用以卡紧或者抱紧钢轮的刹车装置或抱紧装置，保证作业罐笼能够稳定的保持在某一位置；其中刹车装置或抱紧装置为现有技术，在此不对其结构和远离做具体阐述。
21.在本实施例中，所述导轨通过固定锚杆7固定于岩石平巷和天井上盘，作业罐笼的悬臂与导轨的固定锚杆分布于导轨两侧；固定锚杆间距1.0~1.2m，导轨为空心方型钢，方型钢的一侧面为u型截面，另三个面为矩形截面，导轨分段铺设而成，每段导轨长度与天井爆破进尺匹配，长度为2.5~3.0m；所述钢轮为外周分布有齿部的齿形钢轮，导轨内设有与钢轮
上的齿部相啮合的齿道，以保证作业罐笼能够顺着导轨在天井内向上攀爬。
22.一种利用上述电驱移动式矿用天井掘进工作平台的天井施工方法，包括以下步骤：（1）在采场溜井施工区域，按照工程设计，将天井的井筒中心线进行标定和施工放线；在岩石平巷内向上采用钻爆法施工天井第一进尺，第一进尺长度2.0~2.5m，如图10所示；（2）在岩石平巷和天井上盘安装导轨，然后将作业罐笼安装在导轨上，如图11所示；（3）工人、设备、材料进入作业罐笼；然后电力驱动装置驱动作业罐笼移动，作业罐笼升至天井内合适高度，开始天井第二进尺的钻孔施工，第二进尺长度2.0~2.5m，如图12所示；（4）作业人员在作业罐笼内采用钻机向上钻凿炮孔，作业人员以作业罐笼的底板钢肋网为工作平台，钻杆透过顶部钢肋网，完成钻孔工序，并完成后续装药、爆破网络连线工作；爆破网络检查无误后，电力驱动装置驱动作业罐笼下降并移动至安全位置，如图13所示；（5）在安全区域起爆爆破网络，岩体爆破后，在自重的作用下聚集在天井底部，通风并确保安全后，采用铲运机完成出渣工序；（6）工人、设备、材料进入作业罐笼；然后电力驱动装置驱动作业罐笼移动，作业罐笼升至天井内合适高度，作业人员以作业罐笼的底板钢肋网为工作平台完成毛石清理工序，进行第二进尺的导轨安装并采用钻机在天井四周施工支护锚杆或锚索钻孔，钻杆透过侧面钢肋网，安装临时支护锚杆或锚索，锚杆支护网度为1.0~1.2m，严格按设计完成天井临时支护工序，如图14所示；（7）重复上述步骤（4）~（6）进行循环进尺施工，包括钻孔、装药、连线、起爆、通风、出渣，撬毛、安装导轨和临时支护工序，每次进尺长度为2.0~2.5m，直至天井全部贯通；（8）天井贯通后，作业人员利用作业罐笼，完成天井的永久支护锚杆安装，如图15所示。
23.上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
24.本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
25.另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
26.本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
27.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。