下排渣式竖井掘进机及竖井施工方法与流程

1.本发明涉及竖井施工技术领域，尤其涉及一种下排渣式竖井掘进机及竖井施工方法。

背景技术：

2.竖井施工是指开采地下矿床时进行的竖直井筒的掘进、砌壁(永久支护)和设备安装等作业的总称。

3.相关技术中，针对下部有已成形导井、可向下排渣的工程，采用反井钻机完成小直径的竖井开挖。反井钻机的掘进工作完成后利用爆破的方式进行扩井，扩井完成后人工对井壁进行支护。

4.然而，这种施工效率较低。

技术实现要素：

5.本发明提供一种下排渣式竖井掘进机及竖井施工方法，施工效率较高。

6.第一方面，本发明提供一种下排渣式竖井掘进机，包括刀盘系统、主驱动系统、盾体系统、支护系统和提升系统；

7.刀盘系统与主驱动系统连接，主驱动系统被配置为驱动刀盘系统运动；

8.提升系统与地面连接，且提升系统与盾体系统连接，提升系统被配置为带动盾体系统沿竖直方向移动；

9.支护系统包括支护平台、锚杆支护装置和喷混支护装置，支护平台与盾体系统连接，且位于盾体系统背离刀盘系统的一侧，锚杆支护装置和喷混支护装置沿竖直方向间隔设置，且均与支护平台可移动连接，锚杆支护装置沿支护平台的周向移动，以在井壁上设置锚杆孔，喷混支护装置沿支护平台的周向移动，以将混凝土设置在井壁上。

10.盾体系统位于主驱动系统的周侧，主驱动系统与盾体系统可移动连接，盾体系统被配置为与井壁抵接；

11.在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，支护系统还包括第一旋转组件和第二旋转组件；

12.第一旋转组件包括第一驱动件、第一传动件和第一环形轨道，第一驱动件的驱动轴与第一传动件连接，第一传动件与第一环形轨道连接，第一环形轨道与支护平台转动连接，锚杆支护装置与第一环形轨道连接，第一环形轨道的轴线与支护平台的轴线共线；

13.第二旋转组件包括第二驱动件、第二传动件和第二环形轨道，第二驱动件的驱动轴与第二传动件连接，第二传动件与第二环形轨道连接，第二环形轨道与支护平台转动连接，喷混支护装置与第二环形轨道连接，第二环形轨道的轴线与支护平台的轴线共线。

14.在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，锚杆支护装置包括连接件、凿岩机和推进器，连接件与第二环形轨道连接，推进器与连接件连接，凿岩机位于推进器靠近第一环形轨道的轴线的一侧，凿岩机与连接件滑动连接；

15.和/或，喷混支护装置包括混凝土喷射泵和与混凝土喷射泵连通的喷射臂，混凝土喷射泵与第二环形轨道固接，喷射臂与第二环形轨道铰接。

16.在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，支护系统还包括多个防倾斜组件，多个防倾斜组件沿支护平台的周侧间隔设置；

17.防倾斜组件包括导向座、第三驱动件和滚轮，导向座与支护平台连接，第三驱动件的一端与导向座连接，另一端与滚轮连接，滚轮用于与井壁抵接。

18.在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，刀盘系统包括中心块和多个滚刀组件，中心块与主驱动系统连接，多个滚刀组件沿中心块的周向间隔设置，滚刀组件与中心块可拆卸连接。

19.在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，盾体系统包括支撑架和多个撑靴组件，多个撑靴组件沿支撑架的周侧间隔设置，撑靴组件用于与井壁抵接，撑靴组件与支撑架可拆卸连接。

20.在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，盾体系统还包括多个翻转平台组件，多个翻转平台组件沿支撑架的周侧间隔设置，且翻转平台组件靠近井壁；

21.翻转平台组件包括延伸板，延伸板与支撑架铰接。

22.在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，主驱动系统包括主驱动组件和多个第四驱动件，主驱动组件与刀盘系统连接，主驱动组件被配置驱动刀盘系统绕自身轴线转动；

23.主驱动组件与支撑架滑动连接，多个第四驱动件沿支撑架的周侧间隔设置，第四驱动件的壳体与支撑架铰接，第四驱动件的驱动轴与主驱动组件连接，第四驱动件通过主驱动组件驱动刀盘系统沿竖直方向移动。

24.在一种可能的实现方式中，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，提升系统包括钢绞线盘、导向架、绞线、导向轮、第五驱动件和夹持器，导向架和第五驱动件均与地面连接，钢绞线盘与导向架转动连接，导向轮与井口内壁转动连接，夹持器与支撑架连接；

25.绞线一端与钢绞线盘连接，另一端依次经导向架、第五驱动件、导向轮与夹持器连接。

26.第二方面，本发明提供一种竖井施工方法，采用上述第一方面提供的下排渣式竖井掘进机，竖井施工方法，包括；

27.挖设始发井；

28.在始发井内，将下排渣式竖井掘进机的主驱动系统与下排渣式竖井掘进机的刀盘系统连接，将下排渣式竖井掘进机的盾体系统与主驱动系统连接；

29.将下排渣式竖井掘进机的提升系统与盾体系统连接；

30.刀盘系统沿竖直方向掘进5-15m；

31.将下排渣式竖井掘进机的支护系统与盾体系统连接；

32.刀盘系统沿竖直方向掘进，同时，支护系统的锚杆支护装置在井壁上设置锚杆孔；

33.支护系统的喷混支护装置将混凝土注入锚杆孔；

34.将锚杆插设在锚杆孔内，将钢筋网设置在锚杆上，喷混支护装置将混凝土设置在钢筋网上。

35.本发明提供的下排渣式竖井掘进机及竖井施工方法，下排渣式竖井掘进机通过设置通过刀盘系统、主驱动系统、盾体系统、支护系统和提升系统。刀盘系统与主驱动系统连接，主驱动系统被配置为驱动刀盘系统运动。盾体系统位于主驱动系统的周侧，主驱动系统与盾体系统可移动连接，盾体系统被配置为与井壁抵接。提升系统与地面连接，且提升系统与盾体系统连接，提升系统被配置为带动盾体系统沿竖直方向移动。支护系统包括支护平台、锚杆支护装置和喷混支护装置，支护平台与盾体系统连接，且位于盾体系统背离刀盘系统的一侧，锚杆支护装置和喷混支护装置沿竖直方向间隔设置，且均与支护平台可移动连接，锚杆支护装置沿支护平台的周向移动，在井壁上设置锚杆孔，喷混支护装置沿支护平台的周向移动，以将混凝土设置在井壁上。这样，在下排渣式竖井掘进机自动掘进的过程中，锚杆支护装置在井壁上设置多个锚杆孔。喷混支护装置向锚杆孔注入混凝土，将锚杆插设到锚杆孔，混凝土可以将锚杆固定。在锚杆上挂设钢筋网，喷混支护装置向钢筋网喷射混凝土，可以实现对井壁的支护，相比较于相关技术中的施工方式，工作效率较高。

附图说明

36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

37.图1为本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机的结构示意图；

38.图2为本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机中支护系统的结构示意图；

39.图3为本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机更换滚刀组件后的结构示意图；

40.图4为本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机中盾体系统和主驱动系统的主视图；

41.图5为本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机中盾体系统和主驱动系统的俯视图；

42.图6为本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机中提升系统结构示意图；

43.图7为本发明实施例提供的竖井施工方法的流程示意图；

44.图8为本发明实施例提供的竖井施工方法中下排渣式竖井掘进机的安装示意图。

45.附图标记说明：

46.100-刀盘系统；110-中心块；120-滚刀组件；200-主驱动系统；210-主驱动组件；220-第四驱动件；300-盾体系统；310-支撑架；320-撑靴组件；330-翻转平台组件；400-支护系统；410-支护平台；420-锚杆支护装置；421-凿岩机；430-喷混支护装置；431-混凝土喷射泵；432-喷射臂；440-第一旋转组件；450-第二旋转组件；460-防倾斜组件；461-导向座；462-第三驱动件；463-滚轮；500-提升系统；510-钢绞线盘；520-导向架；530-绞线；540-导向轮；550-第五驱动件；560-夹持器；600-工装。

具体实施方式

47.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内

部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

48.在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者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，而不是指示或者暗示所指的装置或者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。

49.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

50.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或维护工具不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或维护工具固有的其它步骤或单元。

51.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

52.相关技术中，针对下部有已成形导井、可向下排渣的工程，采用反井钻机完成小直径的竖井开挖。反井钻机的掘进工作完成后利用爆破的方式进行扩井，扩井完成后人工对井壁进行支护。然而，这种施工方式，工作量较大，花费的时间较长，效率较低。

53.为了解决上述技术问题，本发明提供一种下排渣式竖井掘进机及竖井施工方法，下排渣式竖井掘进机通过设置刀盘系统、主驱动系统、盾体系统、支护系统和提升系统，在扩井的同时完成对井壁的支护，施工效率较高。

54.图1为本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机的结构示意图。

55.参见图1所示，本发明提供的下排渣式竖井掘进机，包括刀盘系统100、主驱动系统200、盾体系统300、支护系统400和提升系统500。

56.其中，刀盘系统100与主驱动系统200连接，主驱动系统200被配置为驱动刀盘系统100运动。刀盘系统100用于破岩，产生的渣土通过先导井向下排出。

57.其中，盾体系统300位于主驱动系统200的周侧，主驱动系统200与盾体系统300可移动连接，盾体系统300被配置为与井壁抵接。盾体系统300与井壁抵接，可以起到支撑的作用。

58.其中，提升系统500与地面连接，且提升系统500与盾体系统300连接，提升系统500被配置为带动盾体系统300沿竖直方向移动。

59.其中，支护系统400包括支护平台410、锚杆支护装置420和喷混支护装置430，支护平台410与盾体系统300连接，且位于盾体系统300背离刀盘系统100的一侧，锚杆支护装置420和喷混支护装置430沿竖直方向间隔设置，且均与支护平台410可移动连接，锚杆支护装置420沿支护平台410的周向移动，以在井壁上设置锚杆孔，喷混支护装置430沿支护平台410的周向移动，以将混凝土设置在井壁上。

60.需要说明的是，由于需要锚杆支护装置420先在井壁打孔之后，喷混支护装置430再开始工作，因此喷混支护装置430位于锚杆支护装置420背离刀盘系统100的一侧，也就是说，参见图1所示，喷混支护装置430位于锚杆支护装置420的上方。

61.具体的，下排渣式竖井掘进机掘进的过程中，锚杆支护装置420沿支护平台410的周向移动，在井壁上设置多个锚杆孔。喷混支护装置430向锚杆孔注入混凝土后，将锚杆插设到锚杆孔，从而将锚杆固定。在锚杆上挂设钢筋网，喷混支护装置430向钢筋网喷射混凝土，从而实现支护。

62.需要说明的是，将锚杆插设到锚杆孔中，以及在锚杆上挂设钢筋网可以采用机械手完成或者人工完成，本实施例在此不做具体限定。

63.本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机及竖井施工方法，下排渣式竖井掘进机通过设置通过刀盘系统100、主驱动系统200、盾体系统300、支护系统400和提升系统500。刀盘系统100与主驱动系统200连接，主驱动系统200被配置为驱动刀盘系统100运动。盾体系统300位于主驱动系统200的周侧，主驱动系统200与盾体系统300可移动连接，盾体系统300被配置为与井壁抵接。提升系统500与地面连接，且提升系统500与盾体系统300连接，提升系统500被配置为带动盾体系统300沿竖直方向移动。支护系统400包括支护平台410、锚杆支护装置420和喷混支护装置430，支护平台410与盾体系统300连接，且位于盾体系统300背离刀盘系统100的一侧，锚杆支护装置420和喷混支护装置430沿竖直方向间隔设置，且均与支护平台410可移动连接，锚杆支护装置420沿支护平台410的周向移动，在井壁上设置锚杆孔，喷混支护装置430沿支护平台410的周向移动，以将混凝土设置在井壁上。这样，在下排渣式竖井掘进机自动掘进的过程中，锚杆支护装置420在井壁上设置多个锚杆孔。喷混支护装置430向锚杆孔注入混凝土后，将锚杆插设到锚杆孔，从而将锚杆固定。在锚杆上挂设钢筋网，喷混支护装置430向钢筋网喷射混凝土，可以实现对井壁的支护，相比较于相关技术中的施工方式，工作效率较高。

64.图2为本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机中支护系统的结构示意图。

65.参见图2所示，支护系统400还包括第一旋转组件440和第二旋转组件450。

66.具体的，第一旋转组件440包括第一驱动件、第一传动件和第一环形轨道，第一驱动件的驱动轴与第一传动件连接，第一传动件与第一环形轨道连接，第一环形轨道与支护平台410转动连接，锚杆支护装置420与第一环形轨道连接，第一环形轨道的轴线与支护平台410的轴线共线。

67.其中，第一驱动件可以为电机。

68.第一传动件可以为摩擦轮，第一环形轨道可以为环形摩擦轨道，第一驱动件驱动第一传动件转动，第一传动件与第一环形轨道抵接，通过摩擦力带动第一环形轨道绕自身轴线360

°

转动。

69.或者，第一传动件可以为齿轮，第一环形轨道可以为与齿轮相匹配的环形齿轨，第一驱动件驱动第一传动件转动，第一传动件与第一环形轨道啮合，第一传动件带动第一环形轨道绕自身轴线360

°

转动。

70.具体的，第二旋转组件450包括第二驱动件、第二传动件和第二环形轨道，第二驱动件的驱动轴与第二传动件连接，第二传动件与第二环形轨道连接，第二环形轨道与支护平台410转动连接，喷混支护装置430与第二环形轨道连接，第二环形轨道的轴线与支护平

台410的轴线共线。

71.其中，第二旋转组件450的结构与第一旋转组件440结构相同，本实施例在此不做赘述。

72.可以理解的是，通过设置第一旋转组件440和第二旋转组件450，实现便于锚杆支护装置420和喷混支护装置430对井壁的操作，有利于提高支护的效果。

73.锚杆支护装置420包括连接件、凿岩机421和推进器，连接件与第二环形轨道连接，推进器与连接件连接，凿岩机421位于推进器靠近第一环形轨道的轴线的一侧，凿岩机421与连接件滑动连接。

74.其中，推进器用于驱动凿岩机421朝向井壁滑动。

75.示例性的，凿岩机421可以是液压冲击式凿岩机，推进器可以是液压推进器。

76.在一些实施例中，喷混支护装置430包括混凝土喷射泵431和与混凝土喷射泵431连通的喷射臂432，混凝土喷射泵431与第二环形轨道固接，喷射臂432与第二环形轨道铰接。

77.可以理解的是，喷射臂432与第二环形轨道铰接，喷射臂432可以沿竖直方向向上或者向下转动，工作灵活性较好。

78.在一种可能的实现方式中，为了提高下排渣式竖井掘进机掘进过程中的稳定性，支护系统400还包括多个防倾斜组件460，多个防倾斜组件460沿支护平台410的周侧间隔设置。

79.具体的，防倾斜组件460包括导向座461、第三驱动件462和滚轮463，导向座461与支护平台410连接，第三驱动件462的一端与导向座461连接，另一端与滚轮463连接，滚轮463用于与井壁抵接。滚轮463可以沿井壁滚动。

80.其中，第三驱动件462可以为油缸、气缸或者电推杆，本实施例在此不做具体限定。

81.可以理解的是，通过设置防倾斜组件460，通过第三驱动件462的伸缩，可以调整下排渣式竖井掘进机的位置，从而有效防止下排渣式竖井掘进机倾斜导致掘进方向偏差。

82.图3为本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机更换滚刀组件后的结构示意图。

83.参见图1和图3所示，在深竖井项目施工过程中，通常有变径需求，竖井底部的井筒直径小于顶部的井筒直径。在施工过程中，可以将下排渣式竖井掘进机提升至地面，对刀盘系统100进行变径操作，缩小刀盘系统100的直径后，将下排渣式竖井掘进机下放至竖井内继续进行挖掘。或者，不同的竖井的井筒直径不同，通过对刀盘系统100进行变径操作，从而使一台下排渣式竖井掘进机满足一定范围内不同直径竖井的要求。

84.在一种可能的实现方式中，刀盘系统100包括中心块110和多个滚刀组件120，中心块110与主驱动系统200连接，多个滚刀组件120沿中心块110的周向间隔设置，滚刀组件120与中心块110可拆卸连接。

85.示例性的，滚刀组件120和中心块110可以为螺栓连接，或者螺钉连接。

86.可以理解的是，通过更换不同尺寸的滚刀组件120可以实现对刀盘系统100的变径操作。

87.其中，滚刀组件120包括分块和滚刀。分块与中心块110可拆卸连接，滚刀与分块连接。

88.在一些实施例中，刀盘系统100为锥形结构。滚刀组件120为辐条式刀盘结构。其

中，滚刀采用背装式滚刀设计，便于滚刀磨损后更换。

89.图4为本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机中盾体系统和主驱动系统的主视图，图5为本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机中盾体系统和主驱动系统的俯视图。

90.参见图4和图5所示，盾体系统300包括支撑架310和多个撑靴组件320，多个撑靴组件320沿支撑架310的周侧间隔设置，撑靴组件320用于与井壁抵接。

91.同理，为了使盾体系统300满足竖井的变径需求，撑靴组件320与支撑架310可拆卸连接。示例性的，撑靴组件320与支撑架310可以为螺栓连接，或者螺钉连接。通过将下排渣式竖井掘进机提升至地面替换滚刀组件120时，替换安装不同尺寸的撑靴组件320，从而使撑靴组件320满足一定范围内不同直径竖井的要求。

92.其中，撑靴组件320用于提供主要支撑力，将下排渣式竖井掘进机固定在井壁上，并有效防止设备倾斜导致掘进方向偏差。

93.具体的，撑靴组件320包括基座、撑靴油缸、撑靴和导向板，基座与支撑架310连接，撑靴油缸的一端与基座连接，另一端穿设过导向板后与撑靴连接，撑靴用于与井壁抵接。导向板与基座连接，导向板用于限制撑靴沿竖井的径向移动。

94.参见图1所示，当竖井的井筒直径变大，刀盘系统100的直径变大后，盾体系统300的支撑架310的边缘与井壁的距离较大，施工人员在工作时安全性较低。因此盾体系统300还包括多个翻转平台组件330，多个翻转平台组件330沿支撑架310的周侧间隔设置，且翻转平台组件330靠近井壁。

95.其中，翻转平台组件330包括延伸板，延伸板与支撑架310铰接。这样，在支撑架310的边缘与井壁的距离较大时，转动延伸板，使延伸板至少部分位于支撑架310的外侧，从而减小与井壁的空隙。当支撑架310的边缘与井壁的距离较小时，转动延伸板，使延伸板位于支撑架310内。

96.可以理解的是，翻转平台组件330与支撑架310也可以为可拆卸连接，或者滑动连接。

97.参见图4和图5所示，主驱动系统200包括主驱动组件210和多个第四驱动件220，主驱动组件210与刀盘系统100连接，主驱动组件210被配置驱动刀盘系统100绕自身轴线转动。

98.主驱动组件210与支撑架310滑动连接，多个第四驱动件220沿支撑架310的周侧间隔设置，第四驱动件220的壳体与支撑架310铰接，第四驱动件220的驱动轴与主驱动组件210连接，第四驱动件220通过主驱动组件210驱动刀盘系统100沿竖直方向移动。

99.可以理解的是，支撑架310通过撑靴组件320固定在井壁上，第四驱动件220的壳体与支撑架310铰接，第四驱动件220的驱动轴与主驱动组件210连接，第四驱动件220通过主驱动组件210驱动刀盘系统100沿竖直方向移动，可以为刀盘系统100提供向下掘进的推进力。

100.其中，第四驱动件220可以为油缸、气缸或者电推杆，本实施例在此不做具体限定。

101.图6为本发明实施例提供的下排渣式竖井掘进机中提升系统结构示意图。

102.参见图6所示，提升系统500包括钢绞线盘510、导向架520、绞线530、导向轮540、第五驱动件550和夹持器560，导向架520和第五驱动件550均与地面连接，钢绞线盘510与导向架520转动连接，导向轮540与井口内壁转动连接，夹持器560与支撑架310连接；

103.绞线530一端与钢绞线盘510连接，另一端依次经导向架520、第五驱动件550、导向轮540与夹持器560连接。

104.示例性的，第五驱动件550可以为千斤顶油缸。

105.其中，导向轮540可以对绞线530起导向作用，部件结构精简，且能很好地实现牵引件出线角度的调节，防止绞线530在竖井井口伴随下排渣式竖井掘进机掘进时发生弯折而损坏。

106.图7为本发明实施例提供的竖井施工方法的流程示意图。

107.参见图7所示，本发明提供一种竖井施工方法，采用上述实施例提供的下排渣式竖井掘进机，竖井施工方法，包括；

108.s101、挖设始发井；

109.具体的，采用定向钻机，沿所设计的方向实施定向导孔钻进作业。

110.利用反井钻井设备将定向导孔扩挖为满足施工所需直径的先导井。其中先导井开挖时，破岩渣土向下排出。

111.使用挖机等工程用车，在导井上部进行人工开挖，扩挖出直径为5-10m，深度为5-10m的始发井筒，扩挖渣土落入先导井内排出。示例性的，直径为8m，深度为6m。

112.利用混凝土回填支护方式对扩挖围岩进行临时支护。

113.s102、在始发井内，将下排渣式竖井掘进机的主驱动系统与下排渣式竖井掘进机的刀盘系统100连接，将下排渣式竖井掘进机的盾体系统与主驱动系统连接。

114.具体的，图8为本发明实施例提供的竖井施工方法中下排渣式竖井掘进机的安装示意图。

115.参见图8所示，在始发井内提前布置支撑刀盘系统100的工装，利用吊车将刀盘系统100吊运至工装600上。然后，利用吊车依次组装主驱动系统200和盾体系统300。

116.在一些实施例中，刀盘系统100、主驱动系统200和盾体系统300安装后，需要与地面液压、电气设备连接管线，对下排渣式竖井掘进机进行调试。

117.s103、将下排渣式竖井掘进机的提升系统与盾体系统连接。

118.具体的，在地面平台安装提升系统500，下放绞线530，绞线530经第五驱动件550，导向轮540后插入到夹持器560内，反复对绞线530预紧，确保每根绞线530在掘进过程中不会松散脱落。

119.s104、刀盘系统沿竖直方向掘进5-15m。

120.拆除工装600，始发掘进，掘进过程中，刀盘系统100破碎岩石，岩渣落入先导井内，完成岩渣排除。

121.示例性的，始发掘进的深度可以为10m，或者8m。

122.s105、将下排渣式竖井掘进机的支护系统与盾体系统连接。

123.具体的，地面组装调试好支护系统400，重新将井下设备与地面平台液压流体系统、电气系统组装调试。

124.用吊车配合完成支护系统400与盾体系统300的连接。安装时，需注意避开绞线530位置。

125.可以理解的是，刀盘系统100、主驱动系统200和盾体系统300安装后进行掘进，然后再安装支护系统400。这样，始发井深度可以降低，从而减小工作量，提高施工效率。

126.s106、刀盘系统沿竖直方向掘进，同时，支护系统的锚杆支护装置在井壁上设置锚杆孔。

127.具体的，锚杆支护装置420沿第一环形轨道移动，在井壁上设置多个锚杆孔。

128.s107、支护系统的喷混支护装置将混凝土注入锚杆孔。

129.喷混支护装置430沿第二环形轨道移动，将混凝土注入锚杆孔。

130.其中，混凝土注入量可以为孔深的三分之二。

131.s108、将锚杆插设在锚杆孔内，将钢筋网设置在锚杆上，喷混支护装置将混凝土设置在钢筋网上。

132.具体的，施工人员将锚杆插设在锚杆孔内，可以对锚杆孔的孔口混凝土不满部分进行补灌，再用混凝土将孔口抹平。

133.施工人员将钢筋网挂设在锚杆上，喷混支护装置430向钢筋网喷射混凝土完成井壁的支护。

134.需要说明的是，锚杆、混凝土、钢筋网等物料可采用施工配套的吊装设备进行运输，也可设置单独的物料提升系统进行运输，本实施例在此不做具体限定。

135.在一些实施例中，在完成竖井的全程掘进后，采用滑膜衬砌对井筒进行二次支护，加固井壁，达到永久支护的效果。

136.或者，二次支护可通过普通模板进行边掘进边支护的方式进行。

137.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。技术特征：

1.一种下排渣式竖井掘进机，其特征在于，包括刀盘系统、主驱动系统、盾体系统、支护系统和提升系统；所述刀盘系统与所述主驱动系统连接，所述主驱动系统被配置为驱动所述刀盘系统运动；所述盾体系统位于所述主驱动系统的周侧，所述主驱动系统与所述盾体系统可移动连接，所述盾体系统被配置为与井壁抵接；所述提升系统与地面连接，且所述提升系统与所述盾体系统连接，所述提升系统被配置为带动所述盾体系统沿竖直方向移动；所述支护系统包括支护平台、锚杆支护装置和喷混支护装置，所述支护平台与所述盾体系统连接，且位于所述盾体系统背离所述刀盘系统的一侧，所述锚杆支护装置和所述喷混支护装置沿竖直方向间隔设置，且均与所述支护平台可移动连接，所述锚杆支护装置沿所述支护平台的周向移动，以在所述井壁上设置锚杆孔，所述喷混支护装置沿所述支护平台的周向移动，以将混凝土设置在所述井壁上。2.根据权利要求1所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述支护系统还包括第一旋转组件和第二旋转组件；所述第一旋转组件包括第一驱动件、第一传动件和第一环形轨道，所述第一驱动件的驱动轴与所述第一传动件连接，所述第一传动件与所述第一环形轨道连接，所述第一环形轨道与所述支护平台转动连接，所述锚杆支护装置与所述第一环形轨道连接，所述第一环形轨道的轴线与所述支护平台的轴线共线；所述第二旋转组件包括第二驱动件、第二传动件和第二环形轨道，所述第二驱动件的驱动轴与所述第二传动件连接，所述第二传动件与所述第二环形轨道连接，所述第二环形轨道与所述支护平台转动连接，所述喷混支护装置与所述第二环形轨道连接，所述第二环形轨道的轴线与所述支护平台的轴线共线。3.根据权利要求2所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述锚杆支护装置包括连接件、凿岩机和推进器，所述连接件与所述第二环形轨道连接，所述推进器与所述连接件连接，所述凿岩机位于所述推进器靠近所述第一环形轨道的轴线的一侧，所述凿岩机与所述连接件滑动连接；和/或，所述喷混支护装置包括混凝土喷射泵和与所述混凝土喷射泵连通的喷射臂，所述混凝土喷射泵与所述第二环形轨道固接，所述喷射臂与所述第二环形轨道铰接。4.根据权利要求1至3任一项所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述支护系统还包括多个防倾斜组件，多个所述防倾斜组件沿所述支护平台的周侧间隔设置；所述防倾斜组件包括导向座、第三驱动件和滚轮，所述导向座与所述支护平台连接，所述第三驱动件的一端与所述导向座连接，另一端与所述滚轮连接，所述滚轮用于与所述井壁抵接。5.根据权利要求1至3任一项所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述刀盘系统包括中心块和多个滚刀组件，所述中心块与所述主驱动系统连接，多个所述滚刀组件沿所述中心块的周向间隔设置，所述滚刀组件与所述中心块可拆卸连接。6.根据权利要求1至3任一项所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述盾体系统包括支撑架和多个撑靴组件，多个所述撑靴组件沿所述支撑架的周侧间隔设置，所述撑靴

组件用于与所述井壁抵接，所述撑靴组件与所述支撑架可拆卸连接。7.根据权利要求6所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述盾体系统还包括多个翻转平台组件，多个所述翻转平台组件沿所述支撑架的周侧间隔设置，且所述翻转平台组件靠近所述井壁；所述翻转平台组件包括延伸板，所述延伸板与所述支撑架铰接。8.根据权利要求6所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述主驱动系统包括主驱动组件和多个第四驱动件，所述主驱动组件与所述刀盘系统连接，所述主驱动组件被配置驱动所述刀盘系统绕自身轴线转动；所述主驱动组件与所述支撑架滑动连接，多个所述第四驱动件沿所述支撑架的周侧间隔设置，所述第四驱动件的壳体与所述支撑架铰接，所述第四驱动件的驱动轴与所述主驱动组件连接，所述第四驱动件通过所述主驱动组件驱动所述刀盘系统沿竖直方向移动。9.根据权利要求6所述的下排渣式竖井掘进机，其特征在于，所述提升系统包括钢绞线盘、导向架、绞线、导向轮、第五驱动件和夹持器，所述导向架和所述第五驱动件均与地面连接，所述钢绞线盘与所述导向架转动连接，所述导向轮与井口内壁转动连接，所述夹持器与所述支撑架连接；所述绞线一端与所述钢绞线盘连接，另一端依次经所述导向架、所述第五驱动件、所述导向轮与所述夹持器连接。10.一种竖井施工方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的下排渣式竖井掘进机，所述竖井施工方法，包括；挖设始发井；在所述始发井内，将所述下排渣式竖井掘进机的主驱动系统与所述下排渣式竖井掘进机的刀盘系统连接，将所述下排渣式竖井掘进机的盾体系统与所述主驱动系统连接；将所述下排渣式竖井掘进机的提升系统与所述盾体系统连接；所述刀盘系统沿竖直方向掘进5-15m；将所述下排渣式竖井掘进机的支护系统与所述盾体系统连接；所述刀盘系统沿竖直方向掘进，同时，所述支护系统的锚杆支护装置在井壁上设置锚杆孔；所述支护系统的喷混支护装置将混凝土注入所述锚杆孔；将锚杆插设在所述锚杆孔内，将钢筋网设置在所述锚杆上，所述喷混支护装置将混凝土设置在所述钢筋网上。

技术总结

本发明提供一种下排渣式竖井掘进机及竖井施工方法。下排渣式竖井掘进机包括刀盘系统、主驱动系统、盾体系统、支护系统和提升系统；刀盘系统与主驱动系统连接，盾体系统位于主驱动系统的周侧，主驱动系统与盾体系统可移动连接，提升系统与地面连接，且提升系统与盾体系统连接，支护系统包括支护平台、锚杆支护装置和喷混支护装置，支护平台与盾体系统连接，且位于盾体系统背离刀盘系统的一侧，锚杆支护装置和喷混支护装置沿竖直方向间隔设置，且均与支护平台可移动连接。本发明提供的下排渣式竖井掘进机，施工效率较高。施工效率较高。施工效率较高。

技术研发人员：刘飞香 贝承龙 丁张飞 姚满 刘学 马海成 乔硕 赵旭东

受保护的技术使用者：中国铁建重工集团股份有限公司

技术研发日：2023.03.02

技术公布日：2023/5/5