竖井掘进机凿井技术PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 竖井作用 1

1.1.1 井工开采 1

1.1.2 废料储存 4

1.1.3 水力发电和抽水蓄能电站 4

1.1.4 交通隧道 4

1.1.5 物料储存 5

1.1.6 市政工程 5

1.2 竖井凿井综述 5

1.2.1 普通法凿井 6

1.2.2 钻井法凿井 7

1.2.3 反井钻井法凿井 7

1.3 常用凿井方法分析 7

1.3.1 普通法凿井 7

1.3.2 钻井法凿井 10

1.3.3 反井钻井法凿井 10

1.3.4 竖井掘进机法凿井 11

1.4 竖井掘进机项目来源 11

2 竖井凿井方法 14

2.1 普通法凿井 14

2.1.1 设备设施布置 15

2.1.2 井筒锁口施工 15

2.1.3 掘进循环工艺 15

2.1.4 辅助作业 21

2.1.5 凿井装备 22

2.2 钻井法凿井 32

2.2.1 竖井钻机 33

2.2.2 破岩钻进 33

2.2.3 洗井排渣 35

2.2.4 临时支护 37

2.2.5 井壁制作 37

2.2.6 井壁安装 38

2.2.7 壁后充填 38

2.3 反井钻井法凿井 40

2.3.1 反井钻机 41

2.3.2 辅助系统 43

2.3.3 反井钻井工艺 43

2.3.4 地层处理 45

2.4 凿井方法比较 47

3 竖井掘进机分类 51

3.1 下排渣式 51

3.2 上排渣式 52

3.2.1 半淹水泵吸反循环排渣式 53

3.2.2 全淹水泵吸反循环排渣式 55

3.2.3 真空泵吸排渣式 56

3.2.4 刮板链斗机械排渣式 56

3.2.5 机械抓斗排渣式 57

3.2.6 机械转轮排渣式 59

3.3 不同类型竖井掘进机分析 60

4 破岩刀具及岩石破碎 62

4.1 刮刀及刮削破岩 62

4.2 截齿及截割破岩 65

4.3 盘形滚刀及挤压破岩 67

4.4 楔齿滚刀及挤压刮削破岩 69

4.5 镶齿滚刀及挤压破岩 71

4.5.1 镶齿滚刀 72

4.5.2 单齿压入破岩 73

4.5.3 单圈齿滚刀破岩 75

5 破岩滚刀试验 79

5.1 旋转破岩试验台 80

5.1.1 主体结构 80

5.1.2 液压系统 82

5.1.3 旋转驱动系统 83

5.1.4 数据测量及控制系统 83

5.1.5 滚刀破岩试验 84

5.2 往复式破岩试验台 87

5.2.1 实验原理及参数 87

5.2.2 主体结构 88

5.2.3 加载系统 90

5.2.4 岩石试件箱 91

5.2.5 液压系统 91

5.2.6 电气及数据采集系统 92

5.2.7 滚刀破岩试验 94

5.3 滚刀密封试验台 101

5.3.1 主体结构 101

5.3.2 液压系统 102

5.3.3 滚刀密封试验 104

5.3.4 试验步骤 105

5.3.5 试验结果及分析 106

6 竖井掘进机凿井工艺 108

6.1 竖井掘进机凿井工艺 108

6.1.1 凿井准备 110

6.1.2 破岩排渣 114

6.1.3 临时支护 114

6.1.4 永久支护 115

6.1.5 辅助作业 116

6.2 竖井掘进机作业方式 117

6.2.1 普通凿井作业方式 117

6.2.2 竖井掘进机凿井作业 117

7 竖井掘进机总体方案 119

7.1 竖井掘进机结构选择 119

7.1.1 方钻杆传扭多倾斜油缸推进迈步式结构 122

7.1.2 方钻杆传扭多垂直油缸推进迈步式结构 123

7.1.3 框架传扭多油缸推进移步式结构 125

7.1.4 框架传扭单油缸推进移步式结构 126

7.1.5 竖井掘进机方案比较 128

7.2 竖井掘进机总体方案 128

7.2.1 竖井掘进机凿井循环 129

7.2.2 竖井掘进机结构总体方案 131

7.3 竖井掘进机辅助系统 135

7.3.1 辅助提升 135

7.3.2 井筒内设备悬吊 135

7.3.3 支护系统 136

8 竖井掘进机技术参数 139

8.1 竖井掘进机参数确定依据 139

8.1.1 应用领域 139

8.1.2 地质条件 140

8.1.3 井筒深度范围 141

8.1.4 井筒有效直径 141

8.1.5 井筒用途及偏斜 142

8.1.6 井筒支护方式 142

8.2 竖井掘进机受力特点 142

8.3 竖井掘进机主要技术参数 143

8.3.1 钻井直径 143

8.3.2 钻井深度 144

8.3.3 钻头井底角 144

8.3.4 导井直径 145

8.3.5 滚刀覆盖系数 146

8.3.6 钻进速度 147

8.3.7 钻进作业循环 148

8.3.8 钻压和推力 150

8.3.9 输出转速 151

8.3.10 输出扭矩 151

8.3.11 系统功率 152

8.4 竖井掘进机主要参数汇总 153

9 竖井掘进机支撑推进系统 154

9.1 支撑推进结构形式 154

9.2 支撑结构受力 159

9.2.1 结构简化及坐标系建立 159

9.2.2 受力模型 161

9.3 支撑结构强度 165

9.3.1 支撑工况 165

9.3.2 结构校核 166

9.3.3 不同工况对比 172

9.4 支撑推进系统加工 179

9.4.1 材料准备 180

9.4.2 组件焊接 180

9.4.3 精加工 182

9.4.4 系统组装 185

10 竖井掘进机旋转驱动系统 189

10.1 驱动系统主要技术参数 189

10.1.1 行星减速 191

10.1.2 齿轮减速 191

10.2 驱动系统结构 192

10.2.1 减速箱箱体 192

10.2.2 主轴和齿轮 196

10.2.3 密封和轴承 196

10.2.4 强制润滑 197

10.3 齿轮箱体强度 199

10.3.1 建模和网格划分 199

10.3.2 应力分布 200

10.3.3 齿轮箱变形分布 201

10.4 驱动系统加工 202

10.4.1 齿轮箱体 202

10.4.2 主轴 205

10.4.3 大小齿轮 207

10.4.4 系统装配 207

11 竖井掘进机破岩系统 213

11.1 钻头结构 214

11.1.1 中心管 216

11.1.2 翼板 217

11.1.3 超前纠偏钻头 217

11.2 钻头滚刀布置 221

11.2.1 破岩滚刀 221

11.2.2 滚刀布置 223

11.3 钻头加工 224

11.3.1 中心管加工 224

11.3.2 翼板加工 225

11.3.3 钻头体组装 226

11.3.4 钻头体精加工 226

11.3.5 刀座焊接及滚刀安装 228

12 竖井掘进机控制系统 230

12.1 液压系统 230

12.1.1 执行元件 231

12.1.2 液压原理 233

12.1.3 液压泵站及布置 237

12.1.4 液压油泵控制 240

12.2 电气控制 241

12.2.1 用电负荷 241

12.2.2 供电系统 242

12.2.3 进线配电 243

12.2.4 无功补偿 243

12.2.5 备用配电 244

12.2.6 电气控制柜布置 245

12.3 系统控制 247

12.3.1 控制总体框架 247

12.3.2 操作控制台 251

12.3.3 监测及显示 254

12.3.4 远程操作 257

12.3.5 旋转驱动控制 259

12.3.6 推进及支撑控制 260

13 姿态控制及整机调试 263

13.1 竖井掘进机姿态 263

13.2 竖井掘进机姿态测量 266

13.3 竖井掘进机姿态调整 269

13.3.1 位移纠偏 269

13.3.2 角度纠偏 271

13.3.3 纠偏曲线的绘制 273

13.4 联机调试 274

13.4.1 液压系统调试 274

13.4.2 电气控制系统调试 275

13.4.3 整机调试 277

参考文献 281