[发明专利]竖井掘进机及其刀头组件

说明书

技术领域

本发明涉及竖井挖掘技术领域，尤其是涉及一种竖井掘进机及其刀头组件。

背景技术

煤矿竖井开挖技术形成至今，无论是原始的人工开挖，还是当前的机械化掘砌，都需 要凿井工人下井后在地层中、窄小的空间内操作，存在工作条件差、劳动强度大、施工进 度较慢、施工成本高等问题。

相关技术中的各种开挖方法，如钻井法、注浆法、沉井法、冻结法、爆破法等，受开 挖地质的限制展现出不同的缺点。例如，有些钻具遇到硬岩等地层开挖效率非常低，掘进 开挖直径对于钻杆承受扭矩有硬性要求，直径较大的立井必须通过开挖、扩孔才能实现， 不能一次性完成开挖，钻杆发生断裂后修复起来比较麻烦，对整个施工有很大影响。又例 如，有些钻具工作之前，需要配合地层周边冷冻打眼爆破，工人井下工作条件恶劣，安全 系数低，渣土开挖后出渣效率低，地层周边冷冻成本较高。再例如，有些掘进设备工作过 程中一旦遇到富水层，地下涌水就会对整机的密封设备、刀具设备造成很大负荷，如果涌 水量太大来不及处理可能会造成设备损坏或人员伤害。另外，掘进刀盘渣土处理比较麻烦， 经常产生糊刀盘的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种竖 井掘进机的刀头组件，所述刀头组件的可靠性高、工作效率高、掘进安全性高。

本发明还提出一种具有上述刀头组件的竖井掘进机。

根据本发明第一方面的竖井掘进机的刀头组件，包括：刀盘和先导钻，所述先导钻设 在所述刀盘的下方，所述先导钻的挖孔直径小于所述刀盘的挖孔直径；以及驱动装置，所 述驱动装置与所述刀盘和所述先导钻相连以驱动所述刀盘和所述先导钻。

根据本发明的竖井掘进机的刀头组件，排渣效率高、施工进度快、承受扭矩小、工作 可靠性高、遇涌水安全系数高。

在一些实施例中，所述刀盘的工作面形成为从上向下横截面逐渐减小的截圆锥形。

在一些实施例中，所述刀盘包括可替换的复合式刀盘。

在一些实施例中，所述先导钻包括从上向下依次排布的多个钻头，每相邻的两个所述 钻头中的位于上方的所述钻头的挖孔直径大于位于下方的所述钻头的挖孔直径。

在一些实施例中，至少一个所述钻头的工作面形成为从上向下横截面逐渐减小的截圆 锥形。

在一些实施例中，每个所述钻头上均具有多个贯穿的穿孔。

在一些实施例中，所述先导钻包括空心钻杆和连接在所述空心钻杆上的钻头，所述驱 动装置与所述空心钻杆相连以通过所述空心钻杆驱动所述钻头开挖先导孔，所述空心钻杆 与所述先导孔的底部连通。

在一些实施例中，所述驱动装置包括：第一驱动件，所述第一驱动件与刀盘相连以单 独驱动所述刀盘；和第二驱动件，所述第二驱动件与先导钻相连以单独驱动所述先导钻。

根据本发明第二方面的竖井掘进机，包括根据本发明第一方面的刀头组件；和泥浆系 统，所述泥浆系统用于向所述刀盘和/或所述先导钻的开挖面注入浆液并将开挖渣土抽出。

根据本发明的竖井掘进机，通过设置上述第一方面的刀头组件，从而提高了竖井掘进 机的整体性能，使得竖井掘进机可以克服相关技术中的各种施工缺点，能够更快、更好地 针对各种地质开展竖井挖掘施工。

在一些实施例中，所述刀盘构造成其开挖的渣土可滑入所述先导钻开挖的先导孔内的 底部，所述先导钻构造成其开挖的渣土可滑入所述先导孔的底部，所述泥浆系统包括：注 浆系统，所述注浆系统用于向所述刀盘和/或所述先导钻的开挖面注入浆液以使开挖渣土改 良成泥石浆；抽浆系统，所述抽浆系统包括抽浆管道和抽浆泵，所述抽浆管道与所述先导 孔的底部连通，所述抽浆泵通过所述抽浆管道将所述泥石浆抽出。

在一些实施例中，所述先导钻包括空心钻杆和连接在所述空心钻杆上的钻头，所述驱 动装置与所述空心钻杆相连以通过所述空心钻杆驱动所述钻头挖孔，所述抽浆管道包括所 述空心钻杆。