豎井掘進機及其刀頭組件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及豎井挖掘技術領域，尤其是涉及一種豎井掘進機及其刀頭組件。
【背景技術】
[0002]煤礦豎井開挖技術形成至今，無論是原始的人工開挖，還是當前的機械化掘砌，都需要鑿井工人下井后在地層中、窄小的空間內操作，存在工作條件差、勞動強度大、施工進度較慢、施工成本高等問題。
[0003]相關技術中的各種開挖方法，如鉆井法、注漿法、沉井法、凍結法、爆破法等，受開挖地質的限制展現出不同的缺點。例如，有些鉆具遇到硬巖等地層開挖效率非常低，掘進開挖直徑對于鉆桿承受扭矩有硬性要求，直徑較大的立井必須通過開挖、擴孔才能實現，不能一次性完成開挖，鉆桿發生斷裂后修復起來比較麻煩，對整個施工有很大影響。又例如，有些鉆具工作之前，需要配合地層周邊冷凍打眼爆破，工人井下工作條件惡劣，安全系數低，渣土開挖后出渣效率低，地層周邊冷凍成本較高。再例如，有些掘進設備工作過程中一旦遇到富水層，地下涌水就會對整機的密封設備、刀具設備造成很大負荷，如果涌水量太大來不及處理可能會造成設備損壞或人員傷害。另外，掘進刀盤渣土處理比較麻煩，經常產生糊刀盤的問題。
【發明內容】
[0004]本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明在于提出一種豎井掘進機的刀頭組件，所述刀頭組件的可靠性高、工作效率高、掘進安全性高。
[0005]本發明還提出一種具有上述刀頭組件的豎井掘進機。
[0006]根據本發明第一方面的豎井掘進機的刀頭組件，包括:刀盤和先導鉆，所述先導鉆設在所述刀盤的下方，所述先導鉆的挖孔直徑小于所述刀盤的挖孔直徑；以及驅動裝置，所述驅動裝置與所述刀盤和所述先導鉆相連以驅動所述刀盤和所述先導鉆。
[0007]根據本發明的豎井掘進機的刀頭組件，排渣效率高、施工進度快、承受扭矩小、工作可靠性高、遇涌水安全系數高。
[0008]在一些實施例中，所述刀盤的工作面形成為從上向下橫截面逐漸減小的截圓錐形。
[0009]在一些實施例中，所述刀盤包括可替換的復合式刀盤。
[0010]在一些實施例中，所述先導鉆包括從上向下依次排布的多個鉆頭，每相鄰的兩個所述鉆頭中的位于上方的所述鉆頭的挖孔直徑大于位于下方的所述鉆頭的挖孔直徑。
[0011]在一些實施例中，至少一個所述鉆頭的工作面形成為從上向下橫截面逐漸減小的截圓錐形。
[0012]在一些實施例中，每個所述鉆頭上均具有多個貫穿的穿孔。
[0013]在一些實施例中，所述先導鉆包括空心鉆桿和連接在所述空心鉆桿上的鉆頭，所述驅動裝置與所述空心鉆桿相連以通過所述空心鉆桿驅動所述鉆頭開挖先導孔，所述空心鉆桿與所述先導孔的底部連通。
[0014]在一些實施例中，所述驅動裝置包括:第一驅動件，所述第一驅動件與刀盤相連以單獨驅動所述刀盤;和第二驅動件，所述第二驅動件與先導鉆相連以單獨驅動所述先導鉆。
[0015]根據本發明第二方面的豎井掘進機，包括根據本發明第一方面的刀頭組件;和泥漿系統，所述泥漿系統用于向所述刀盤和/或所述先導鉆的開挖面注入漿液并將開挖渣土抽出。
[0016]根據本發明的豎井掘進機，通過設置上述第一方面的刀頭組件，從而提高了豎井掘進機的整體性能，使得豎井掘進機可以克服相關技術中的各種施工缺點，能夠更快、更好地針對各種地質開展豎井挖掘施工。
[0017]在一些實施例中，所述刀盤構造成其開挖的渣土可滑入所述先導鉆開挖的先導孔內的底部，所述先導鉆構造成其開挖的渣土可滑入所述先導孔的底部，所述泥漿系統包括:注漿系統，所述注漿系統用于向所述刀盤和/或所述先導鉆的開挖面注入漿液以使開挖渣土改良成泥石漿;抽漿系統，所述抽漿系統包括抽漿管道和抽漿栗，所述抽漿管道與所述先導孔的底部連通，所述抽漿栗通過所述抽漿管道將所述泥石漿抽出。
[0018]在一些實施例中，所述先導鉆包括空心鉆桿和連接在所述空心鉆桿上的鉆頭，所述驅動裝置與所述空心鉆桿相連以通過所述空心鉆桿驅動所述鉆頭挖孔，所述抽漿管道包括所述空心鉆桿。
[0019]在一些實施例中，所述豎井掘進機進一步包括支護系統，所述支護系統包括:盾體，與所述刀頭組件固定相連且構造成圓筒形以支撐所述刀盤開挖的開挖洞壁;模板拼裝系統，包括安裝在所述盾體上的第一推進油缸和模板拼裝機，所述模板拼裝機用于將模板拼裝成與所述開挖洞壁同軸的圓筒形筒壁；以及擠壓混凝土系統，包括安裝在所述盾體上的第二推進油缸和設在所述筒壁與所述開挖洞壁之間的壓緊環，其中，所述第一推進油缸用于向上推壓所述筒壁，所述第二推進油缸用于向上推壓所述壓緊環以澆筑混凝土，同時所述第一推進油缸和所述第二油缸向所述盾體提供向下的推進反力。
[0020]在一些實施例中，所述豎井掘進機進一步包括:輔助系統，所述輔助系統包括空氣系統、電氣液壓系統、水循環系統、避難系統、控制輔助系統、超前探測系統中的至少一個。
[0021]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0022]圖1是根據本發明實施例的豎井掘進機的示意圖；
[0023]圖2是圖1中所示的一級鉆頭的示意圖；
[0024]圖3是圖1中所示的二級鉆頭的示意圖。
[0025]附圖標記:
[0026]先導鉆I;先導孔10;—級鉆頭101; 二級鉆頭102;鉆桿103;刀盤2;
[0027]驅動裝置3;第一驅動件301;第二驅動件302;泥漿系統4;
[0028]盾體5;擠壓混凝土系統6;第二推進油缸601;壓緊環602;
[0029]模板拼裝系統7;第一推進油缸701;模板702;模板拼裝機703。
【具體實施方式】
[0030]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0031]下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發明。此外，本發明可以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此夕卜，本發明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。
[0032]下面參考圖1-圖3，描述根據本發明