一种基于液压驱动的立井施工迈步式模板及其工作方法与流程

本发明涉及矿建立井施工用技术领域，尤其涉及一种基于液压驱动的立井施工迈步式模板及其工作方法。

背景技术：

目前在矿山立井掘进过程中，支护钢筋混凝土的模板大多是由人工进行移动，每完成一段距离混凝土浇筑便进行一次人工移架，这种操作方式历经时间长，极大地制约了立井掘进速度。同时，工人劳动强度大，又由于深井工作环境十分恶劣，工作人员的生命安全受到威胁。目前的相关方案中还存在一定不足：液压迈步式竖井模板支护装置（cn102305076a）系统集成度低，安装和调试不便，整体效率不高，不能形成工作循环；迈步式液压操作整体金属模板（cn101660421a）采用迈步环结构使得操作复杂，效率低；立井无悬吊分段迈步下行式整体金属模板（cn107083976a）仅能通过纵向支撑导向实现移动无法正在避免移动时上下模板的周向运动。

基于上述情况，迫切需要一种适应恶劣运行环境、能够自动移架的基于液压驱动的立井施工迈步式模板，同时能够适应恶劣环境下安装误差和机械结构的变形进行调节，进而大大缩短移架时间、减轻工人劳动强度、提高立井掘进速度、增强工作安全可靠性以保证工人生命安全。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种具有适应恶劣运行环境、立井掘进效率高、工作安全可靠性高的立井施工迈步式模板及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于液压驱动的立井施工迈步式模板，包括一对上撑靴和一对模板，上撑靴和模板均为半圆的弧形结构，两个上撑靴组成一个与立井内径相仿的环形体，两个模板组成一个与立井内径相仿的环形体；两个上撑靴拼接处设有撑靴撑紧油缸，两个上模板拼接处设有模板撑紧油缸，两个上撑靴与两个模板同侧的撑靴撑紧油缸和模板撑紧油缸处于同一纵向位置；所述上撑靴的内环与模板的内环之间设有迈步油缸；所述模板下部分离设有下托部，模板外圈与混凝土井壁之间为混凝土浇筑间隙；所述模板上还设有纵向的导轨，所述上撑靴上具有配合导轨的导向轮调节机构，所述导向轮调节机构包括导向轮、导向轮支架、弹簧调节装置，弹簧调节装置一端固定安装于模板上，导向轮支架位于弹簧调节装置另一端，导向轮安装于导向轮支架上；两个导向轮调节机构的导向轮共同夹紧一根导轨。

作为更进一步的优选方案，所述上撑靴的内环上设有迈步油缸上端法兰，所述模板的内环上设有迈步油缸下端法兰，迈步油缸的两端分别铰接于迈步油缸上端法兰与迈步油缸下端法兰。

作为更进一步的优选方案，包括至少三对平行设置的上撑靴，至少四对平行设置的模板，上下相邻的两个模板之间设有模板连接法兰。

作为更进一步的优选方案，一个模板上安装至少两根导轨。

作为更进一步的优选方案，所述模板的上边缘位置设有浇筑漏斗，混凝土通过浇筑漏斗向混凝土浇筑间隙注入。

一种基于液压驱动的立井施工迈步式模板的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：控制撑靴撑紧油缸，使撑靴撑紧油缸的活塞杆伸出，实现上撑靴撑紧混凝土井壁，为模板的向下移动提供足够大的支撑力，此时，迈步油缸的活塞杆均处于上极限位置，模板处于放置于井底状态；

步骤二：对井底进行向下的挖掘工作，挖掘深度与迈步油缸的最大长度一致，上撑靴和模板的状态保持不变；

步骤三：撑靴撑紧油缸和上撑靴的状态保持不变，控制模板撑紧油缸，使模板撑紧油缸的活塞杆收回，实现模板脱离混凝土井壁；

步骤四：以上撑靴为支点，操作迈步油缸，使迈步油缸的活塞杆伸出到下极限位置，实现模板相对于上撑靴的向下移动，直至下托部置于井底上，控制模板撑紧油缸，使模板撑紧油缸的活塞杆伸出一定距离，模板撑紧油缸的活塞杆微微伸出，实现模板对正；

步骤五：模板对正后，从浇筑漏斗开始浇筑混凝土，控制模板撑紧油缸，使模板撑紧油缸的活塞杆收回，实现模板脱离混凝土井壁，为模板相对于上撑靴的向下移动做准备；

步骤六：以模板为支点，控制迈步油缸，使迈步油缸的活塞杆收回到上极限位置，实现上撑靴相对于模板的向下移动，使上撑靴与模板的相对位置同初始状态一致，此时再次控制撑靴撑紧油缸，使撑靴撑紧油缸的活塞杆伸出，实现上撑靴撑紧混凝土井壁，等待混凝土凝固后，就可以进行下一个工作循环。

本发明的有益效果：1.很好地适应深井的恶劣运行环境。2.提高立井掘进效率。3.增强工作安全可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为上撑靴撑紧状态俯视图；

图3为图2中ⅰ的局部放大图；

图4为上撑靴缩回状态局部放大图；

图5为模板撑紧状态俯视图；

图6为图5中ⅱ的局部放大图；

图7为模板缩回状态局部放大图；

图8为本发明初始状态示意图；

图9为立井挖掘后状态示意图；

图10为模板撑紧油缸的活塞杆收缩状态示意图；

图11为迈步油缸的活塞杆伸出状态示意图；

图12为模板对正后浇注混凝土状态示意图；

图13为迈步油缸的活塞杆收缩状态示意图；

图中：1-上撑靴；2-撑靴撑紧油缸；3-迈步油缸上端法兰；4-迈步油缸；5-模板；6-模板撑紧油缸；7-迈步油缸下端法兰；8-混凝土井壁；9-浇筑漏斗；10-模板连接法兰；11-球铰；12-导轨；13-导轨法兰；14-导向轮；15-导向轮支架；16-弹簧调节装置，17-下托部。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明的一种基于液压驱动的立井施工迈步式模板，结构上包括两大部分：一是上撑靴部分，由撑靴油缸2活塞杆的伸出或收回实现两个上撑靴1相背离或相向运动，实现撑紧混凝土井壁8或脱离混凝土井壁8；二是迈步模板部分，由迈步油缸4活塞杆的伸出或收回，驱动模板5向下移动；同时模板5内的模板撑紧油缸2的伸缩能够在井壁混凝土浇筑时压模和脱模；撑靴油缸、迈步油缸和撑紧油缸的交替动作组合实现立井施工过程的自动循环。

上撑靴部分包括上称靴1、三组撑靴撑紧油缸2（每组两个）、迈步油缸上端法兰3、导向轮调节机构。上撑靴1为分体圆环结构，上撑靴1在撑紧混凝土井壁8时为模板5的上下移动提供足够大的支撑力，起到支撑固定的作用。撑靴撑紧油缸2两端在上撑靴1内将上撑靴1的分体结构连接在一起，由撑靴撑紧油缸2活塞杆的伸出或收回改变上撑靴1的周长，实现上撑靴1撑紧混凝土井壁8或脱离混凝土井壁8。迈步油缸上端法兰3通过螺栓固定在上撑靴1内壁上。导向轮调节机构包括导向轮14、导向轮支架15、弹簧调节装置16等，其作用是通过弹簧调节装置16调节导向轮15与导轨12之间的间隙。弹簧调节装置16中，调节操作旋钮，使弹簧轴在导向轴套内上下运动，推动导向轮支架15带动导向轮14相对导轨12移动，从而消除导向轮14与导轨12之间的间隙。

迈步模板部分包括模板5（四块）、模板连接法兰10、迈步油缸下端法兰7、四组迈步油缸4（每组一个）、四组模板撑紧油缸6（每组一个）、球铰11、浇筑漏斗9、导轨12、导轨法兰13，模板5（四块）通过模板连接法兰10依次固定连接，并在浇筑混凝土时起到临时支护的作用，迈步油缸下端法兰7通过螺栓固定在模板5内壁上，迈步油缸4上端与迈步油缸上端法兰3用球铰11连接，迈步油缸4下端与迈步油缸下端法兰7也用球铰11连接，以保证上撑靴1或模板5缩回时迈步油缸4分别与迈步油缸上端法兰3和迈步油缸下端法兰7绕球心相对转动，此外，由迈步油缸4活塞杆的伸出或收回实现模板5向下移动或向上移动，模板撑紧油缸6两端分别将分体圆结构的模板5连接成环，由模板撑紧油缸6活塞杆的伸缩实现模板5对正和周长调节，并由其活塞杆的收回实现模板5脱离混凝土井壁8，浇筑漏斗9在模板5对正后可进行混凝土浇筑。导轨法兰13用于连接导轨12与模板5内壁。导轨12两侧与导向轮14接触，上撑靴1或模板5的运动使得导向轮14在导轨12两侧滚动，在使用球铰11的情况下，避免上撑靴1和模板5发生相对转动。

若干模板5的外圈之间是相互密封拼接的，下托部17位于最下部的模板5下方立井内活动，当模板5定位后，与混凝土井壁8之间存在间隙时，下托部17也抵住混凝土井壁8，此时，从上部注入混凝土，可将混凝土保持在间隙内，等待混凝土凝固。

一种基于液压驱动的立井施工迈步式模板，其工作原理如下：

一．控制撑靴撑紧油缸2，使撑靴撑紧油缸2的活塞杆伸出，实现上撑靴1撑紧混凝土井壁8，为模板5的向下移动提供足够大的支撑力，此时，4组迈步油缸4（每组1个）的活塞杆均处于上极限位置，模板5处于放置于井底状态。如图8所示；

二．对井底进行向下的挖掘工作，迈步油缸4的行程与一次挖掘深度一致，上撑靴1和模板5的状态保持不变，下托部17随开挖过程下放到新形成的工作面，如图9所示；

三．撑靴撑紧油缸2和上撑靴1的状态保持不变，控制模板撑紧油缸6，使模板撑紧油缸6的活塞杆收回，实现模板5脱离混凝土井壁8，如图10所示；

四．以上撑靴1为支点，操作迈步油缸4，使迈步油缸4的活塞杆伸出到下极限位置，实现模板5相对于上撑靴1的向下移动，控制模板撑紧油缸6，使模板撑紧油缸6的活塞杆伸出一定距离，模板撑紧油缸6的活塞杆微微伸出，实现模板5对正，如图11所示；

五．模板5对正后，从浇筑漏斗9开始浇筑混凝土，控制撑靴撑紧油缸2，使撑靴撑紧油缸2的活塞杆收回，实现上撑靴1脱离混凝土井壁8，为上撑靴1相对于模板5的向下移动做准备，如图12所示；

六．同时以模板5为支点，控制迈步油缸4，使迈步油缸4的活塞杆收回到上极限位置，实现上撑靴1相对于模板5的向下移动，使上撑靴1与模板5的相对位置同初始状态一致，此时再次控制撑靴撑紧油缸2，使撑靴撑紧油缸2的活塞杆伸出，实现上撑靴1撑紧混凝土井壁8，等待混凝土凝固后，就可以进行下一个工作循环，如图13所示；

整体结构安装时，在弹簧调节装置16中调节操作旋钮，使弹簧轴在导向轴套内上下运动，推动导向轮支架15带动导向轮14相对导轨12移动，从而消除导向轮14与导轨12之间的间隙。迈步油缸4伸出或缩回时，导向轮14在导轨接触面上滚动，限制了上撑靴1或模板5的周向运动。

操作时，上撑靴1在下放时可以通过驱动系统调节上撑靴1与井壁8的正压力，使得上撑靴1和迈步油缸4受到向上的拉力，避免迈步油缸4受压导致活塞杆旋转。

优选的，撑靴油缸2、迈步油缸4、撑紧油缸6、导轨12、导向轮调节机构的布置数量可以根据模板5的大小和重量灵活选择。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。