一种沉井潜入式竖井掘进机结构设计与研究

为解决传统竖井施工中机械化程度低、人力消耗大、安全风险高等问题，研发了一种沉井潜入式竖井掘进机。该掘进机可以实现开挖、出渣、支护同步作业，自动、高效施工。针对沉井潜入式竖井掘进机的相关结构进行研究： 1）系统阐述沉井潜入式竖井掘进机的结构组成和工作原理； 2）基于受力特性和运动特性，分别对其工作装置进行力学特性分析和运动学特性分析，构建其运动学分析简易模型； 3）采用有限元法对关键部件进行静强度分析，得到其对应的应力云图和变形量云图，验证关键部件在强度和刚度方面符合设计要求； 4）基于虚拟样机技术对其关键部件以及关键位置处进行运动学研究和动力学研究，得到其位移和受力曲线图。结果表明： 该竖井掘进机结构设计、力学特性分析以及运动学分析合理，有限元法和虚拟样机技术运用可行。     

上排渣型全断面竖井掘进机凿井工艺及工业试验

为解决传统钻爆法和钻井法在大深度和盲竖井施工中的局限和不足，研究并提出上排渣型全断面竖井掘进机机械化凿井工艺，即采用全断面钻进、机械式上排渣，实现一次性成井。首先，介绍上排渣型全断面竖井掘进机的设计理念，并对整机的开挖系统、出渣系统、支护系统、导向系统以及纠偏系统的工作原理和整机的具体性能参数进行介绍； 然后，针对竖井掘进机施工应用时的始发井修建要求、设备组装顺序、调试步骤、井身段施工的具体工艺流程、拆机顺序等各工序的施工技术要点进行详细说明，并进一步总结上排渣型全断面竖井掘进机的工法优势及应用前景； 最后，基于上排渣型全断面竖井掘进机在宁海抽水蓄能电站竖井施工中的工业试验，分析竖井掘进机的施工进度并阐述竖井掘进机穿越不良地层中的应对措施。     

全断面竖井掘进机上排渣关键技术研究与试验

为解决竖井掘进机施工过程中竖向排干渣的难题，提出全断面竖井掘进机上排渣技术。首先，介绍上排渣系统的技术原理和排渣能力；然后，针对岩渣粒径控制技术、刮板输送机刮渣技术、刮渣盲区清渣技术、斗式提升机转渣技术进行研究；最后，进行不同推力和转速等多种工况下的掘进试验。结果表明： 上排渣技术可行，岩渣粒径可控，排渣系统运转正常。全断面竖井掘进机上排渣技术，为竖井掘进机机械化连续排渣提供了一种可行可靠的方法，有利于促进竖井掘进施工技术的进步。     

上排渣式全断面竖井掘进机凿井技术与应用

为验证全断面竖井掘进机凿井技术的可靠性，依托宁海抽水蓄能排风竖井工程，解析上排渣式全断面竖井掘进机上排渣系统、开挖系统、姿态调整系统及井下动态实时监控系统等关键系统的设计及应用。应用表明： 1）在井壁上布置环向导水槽和优化掘进排渣参数，保证了竖井掘进机在凝灰岩含水地层的顺利通过； 2）采用前装刀设计满足使用要求，通过刀盘支地系统和刀具更换工装，实现了竖井掘进机前装刀的安全更换； 3）采用竖井掘进机独特的姿态调整方法，满足了井筒掘进的精度要求； 4）基于渣土称重和热成像原理，解决了粉尘环境下吊桶装渣的可视化作业； 5）采用基于UWB技术的竖井掘进机分层平面定位系统，实现了竖井作业区域内人员的实时定位。