竖井掘进机及其刀头组件的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]本发明还提出一种具有上述刀头组件的竖井掘进机。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]在一些实施例中，所述刀盘包括可替换的复合式刀盘。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]在一些实施例中，每个所述钻头上均具有多个贯穿的穿孔。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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栗，所述抽浆管道与所述先导孔的底部连通，所述抽浆栗通过所述抽浆管道将所述泥石浆抽出。
[0018]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。
[0019]在一些实施例中，所述竖井掘进机进一步包括支护系统，所述支护系统包括:盾体，与所述刀头组件固定相连且构造成圆筒形以支撑所述刀盘开挖的开挖洞壁;模板拼装系统，包括安装在所述盾体上的第一推进油缸和模板拼装机，所述模板拼装机用于将模板拼装成与所述开挖洞壁同轴的圆筒形筒壁；以及挤压混凝土系统，包括安装在所述盾体上的第二推进油缸和设在所述筒壁与所述开挖洞壁之间的压紧环，其中，所述第一推进油缸用于向上推压所述筒壁，所述第二推进油缸用于向上推压所述压紧环以浇筑混凝土，同时所述第一推进油缸和所述第二油缸向所述盾体提供向下的推进反力。
[0020]在一些实施例中，所述竖井掘进机进一步包括:辅助系统，所述辅助系统包括空气系统、电气液压系统、水循环系统、避难系统、控制辅助系统、超前探测系统中的至少一个。
[0021]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0022]图1是根据本发明实施例的竖井掘进机的示意图；
[0023]图2是图1中所示的一级钻头的示意图；
[0024]图3是图1中所示的二级钻头的示意图。
[0025]附图标记:
[0026]先导钻I;先导孔10;—级钻头101; 二级钻头102;钻杆103;刀盘2;
[0027]驱动装置3;第一驱动件301;第二驱动件302;泥浆系统4;
[0028]盾体5;挤压混凝土系统6;第二推进油缸601;压紧环602;
[0029]模板拼装系统7;第一推进油缸701;模板702;模板拼装机703。
【具体实施方式】
[0030]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0031]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此夕卜，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
[0032]下面参考图1-图3，描述根据本发明