CN116556983A - 一种抽水蓄能电站斜井tbm开挖的电动出渣装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置及使用方法，电动出渣装置包括弧形段及凹槽，弧形段的外壁通过撑靴支撑在斜井内壁上，弧形段的内壁上设置有间隔的凹槽，凹槽内设置电动装置和滚轮；电动装置用于驱动滚轮旋转或/和振动，使滚轮上方及两侧接触的物料沿斜井向下运动；撑靴，使电动出渣装置支撑于长斜井的井壁上；电动装置及滚轮，电动装置通过连接件与滚轮串联，电动装置带动滚轮作业，滚轮的滚动、振动作用使开挖料顺利下溜出渣；凹槽，外侧与撑靴连接，内侧用于固定滚轮与电动装置的连接件；通过放入本发明，启动本发明，实现电动出渣，辅助斜井坡度较缓的情况下作业。

Description

一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置及使用方法

技术领域

本发明涉及抽水蓄能的电站斜井开挖技术领域，具体涉及一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置。

背景技术

目前,抽水蓄能电站是新型电力***中绿色低碳、经济可靠的储能电源，是目前最具大规模开发条件的充电宝；斜井的施工往往是抽水蓄能电站的重难点部位，容易成为控制工期的关键线路，采用TBM进行抽水蓄能电站斜井施工可以提高施工效率、降低施工风险、缩短引水***建设工期，针对将多级短斜井合并成一级长斜井进行TBM施工，可减少引水***的水力损失，但长斜井缓倾角出渣成为关键技术难题；

TBM是"隧道掘进机"(Tunnel Boring Machine)的缩写；TBM是一种用于地下隧道和管道施工的专用机械设备；它能够在地下开挖直径较大的隧道，从而减少了传统***或手工挖掘所需的人力和时间；

TBM通常由一个圆形的切割头(也称为盾构机)和一个位于后方的推进***组成；切割头具有旋转刀盘，可以通过地下岩石或土壤，将其切割成小块，并通过输送***将碎石或泥土从隧道中移除；同时，推进***将整个机器推向前进，使切割头持续地开挖隧道；

TBM的使用在隧道工程中具有许多优势，包括减少噪音和振动、提高工作效率、增加施工安全性等；在抽水蓄能电站斜井的情况下，TBM可以用来开挖斜井的地下部分，以便安装水轮发电机组和相关设备；

采用TBM施工长斜井，当斜井角度大于50度，开挖料可自行溜渣，但倾角较缓时，易出现渣料堆积，开挖料不具备自行溜渣条件；因此，需要一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置来解决斜井缓倾角出渣这一技术难题。

发明内容

有鉴于此，面对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置及使用方法，导井+TBM从上而下扩挖式施工，提供一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，来辅助长斜井缓倾角扩挖自重溜渣，通过电动滚轮振动防止渣料堆积，确保出渣顺畅。

本申请旨在解决背景技术中的问题之一。

本发明所采用的技术方案为：为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置；

一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，电动出渣装置包括弧形段及凹槽，弧形段的外壁通过撑靴支撑在斜井内壁上，弧形段的内壁上设置有间隔的凹槽，凹槽内设置电动装置和滚轮；

电动装置用于驱动滚轮旋转或/和振动，使滚轮上方及两侧接触的物料沿斜井向下运动。

撑靴，使电动出渣装置支撑于长斜井的井壁上；

电动装置及滚轮，电动装置通过连接件与滚轮串联，电动装置带动滚轮作业，滚轮的滚动、振动作用使开挖料顺利下溜出渣；

凹槽，外侧与撑靴连接，内侧用于固定滚轮与电动装置的连接件。

本申请提供的一种技术方案，还具有以下技术特征：

优选的，滚轮的旋转轴心垂直斜井轴心为异面直线。

优选的，滚轮的旋转轴心垂直斜井轴心为异面直线，且两者的夹角为70-90°。

优选的，滚轮的旋转轴心垂直斜井轴心为异面直线，且两者的夹角为90°。

优选的，电动装置通过连接件串联滚轮。

优选的，电动出渣装置布置在斜井的井壁下半周，斜井的倾角小于50°。

优选的，电动出渣装置沿斜井从上自下间隔布置。

优选的，电动出渣装置由多个弧形段拼接组成，使电动出渣装置的内外工作面的半径匹配斜井的规格变化。

优选的，撑靴的一端嵌入在凹槽内，撑靴的另一端支撑在斜井的内壁上。

优选的，TBM掘进机施工时，电动装置带动滚轮作业，可实现自动化功能，滚轮的滚动和振动使滚轮接触的开挖料沿斜井向下运动。

优选的，连接件为连接轴。

优选的，连接件为软轴，利用软轴的扭转，用于满足不同轴心方向的驱动要求。

一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，预先准备：电动出渣装置及撑靴处于无启动状态，撑靴埋设于凹槽内；

第二步，放入电动出渣装置：将电动出渣装置通过牵引绳索放入斜井内，间隔布置；

第三步，固定电动出渣装置：电动装置启动，撑靴打开，通过压力支撑于斜井的井壁内；

第四步，出渣：电动装置启动后，开挖料遇滚轮时，通过滚轮的滚动、高频振动辅助溜渣。

本发明具有以下有益效果：

本发明的一级长斜井TBM施工，可不受施工技术的限制，可减少施工支洞及施工道路布置，缩短工期；可以优化引水***布置，缩短引水***长度，减少水力损失；同等调保条件下，厂房位置可下移，缩短厂房辅助洞室长度，缩短探洞长度，提前明确厂房位置地质条件，缩短工期。导井+TBM从上自下扩挖式施工，依靠开挖料自重溜渣，利用所述电动出渣装置辅助溜渣，无需使开挖料穿TBM掘进机设备，从而可优化TBM设备装置，减少设备内部过渣装置；TBM掘进机从上自下扩挖，TBM掘进机自重可增大TBM刀头掘进压力，提高开挖效率，减少能耗。本发明施工工艺简单、施工机具简单、施工出渣效率高、便于施工推广应用，相对于水力辅助溜渣的措施更为环保、经济，不需要人工清渣，可减少安全隐患。

附图说明

图1为本发明的一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置的剖面示意图；

图2为本发明的一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置的长斜井纵断面示意图；

图中：

1、现状地形线

2、上水库进/出水口

3、斜井

4、引水下平洞

5、电动出渣装置

6、电动装置

7、滚轮

8、凹槽

9、撑靴

10、连接件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例

如图1-2，在介绍斜井TBM开挖的电动出渣装置之前，先介绍抽水蓄能电站的引水***布置；如图1所示，抽水蓄能电站引水***主要有引水上平段、上斜井段、中平段、下斜井段、下平段组成，TBM施工将引水上平段、上斜井段、中平段、下斜井段合并成一级长斜井3，一级长斜井3上部是上进/出水口2，下部是引水下平洞4；

TBM施工缓倾角长斜井时，开挖料通过自重溜渣，但倾角较缓容易出现渣料堆积状况，影响施工进度，为解决该技术难题，本发明提供了一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，通过滚轮滚动及振动可解决这一问题，防止渣料堆积，确保出渣顺畅，使出渣更为安全和环保，且本装置施工简单方便，容易实现；

电动出渣装置5布置于长斜井3井壁下半周，沿长斜井从上至下间隔布置；电动出渣装置5半径根据长斜井半径大小定制，为不可变径装置，后续可进一步优化，增加铰连接或者可伸缩等实现变径调节功能；电动出渣装置5具体结构详见图1；

电动出渣装置5通过撑靴9支撑于长斜井3井壁上，撑靴9嵌于凹槽8结构内，具体实施时可通过伸出凹槽8支撑于长斜井3井壁上；

凹槽8的内部装有电动装置6和滚轮7，电动装置6通过连接件10与滚轮串联，TBM掘进机施工时，电动装置6带动滚轮7作业，可实现自动化功能，滚轮7遇到开挖料时，发挥滚动、大频率振动功能，使开挖料快速溜走，当无开挖料障碍物时，滚轮7停止作业；电动装置6和滚轮7通过连接件10与凹槽8连接。

具体的，如图1-2，一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，电动出渣装置5包括弧形段及凹槽8，弧形段的外壁通过撑靴9支撑在斜井内壁上，弧形段的内壁上设置有间隔的凹槽8，凹槽8内设置电动装置6和滚轮7；

电动装置6用于驱动滚轮7旋转或/和振动，使滚轮7上方及两侧接触的物料沿斜井向下运动；

本申请实施时，具有这样的特点：

弧形段和凹槽：电动出渣装置包括弧形段和凹槽，弧形段的外壁通过撑靴支撑在斜井内壁上，内壁上设置有间隔的凹槽；这种结构设计可以适应斜井的形状变化，并提供支撑和导向作用，确保装置的稳定性和可靠性；

电动装置和滚轮：凹槽内设置有电动装置和滚轮；电动装置用于驱动滚轮旋转或振动，使滚轮上方及两侧接触的物料沿斜井向下运动；滚轮的旋转轴心垂直斜井轴心为异面直线，通过调整滚轮的旋转角度，可以控制物料的下降速度和方向；

布置和组合：电动出渣装置布置在斜井的井壁下半周，并沿斜井从上到下间隔布置；它由多个弧形段拼接组成，使装置的内外工作面的半径匹配斜井的规格变化；这样的布置和组合方式可以适应不同尺寸和形状的斜井，提高装置的适用性和工作效率；

因此，具有这样的优点：

自动化功能：在TBM掘进机施工时，电动装置带动滚轮工作，实现了自动化功能；滚轮的滚动和振动使滚轮接触的开挖料沿斜井向下运动，无需人工清理废料，提高了开挖过程的效率和安全性；

适应性强：由于电动出渣装置的结构设计和布置方式灵活，可以适应不同形状和尺寸的斜井；装置的内外工作面的半径可以匹配斜井的规格变化，确保了装置与斜井的紧密配合，减少了废料堆积和堵塞的风险；

稳定可靠：弧形段通过撑靴支撑在斜井内壁上，提供了稳定的支撑和导向作用；这种结构设计可以减少装置在工作过程中的晃动和抖动，增加了装置的稳定性和可靠性；

灵活调节：滚轮的旋转角度可以调节，从而控制物料的下降速度和方向；这种灵活性使操作人员能够根据实际需要对装置进行调节，以适应不同类型的废料和碎石，提高了装置的适应性和处理效果。

具体的，滚轮7的旋转轴心垂直斜井轴心为异面直线，是指滚轮的旋转轴心和斜井的轴心并不在同一平面上，它们是两条相交但不重合的直线；这意味着滚轮的旋转轴心和斜井的轴心之间存在垂直关系，它们之间形成一个垂直的交叉；这种设计使得滚轮能够以垂直的方式与斜井内的物料进行接触和运动。

具体的，滚轮7的旋转轴心垂直斜井轴心为异面直线，且两者的夹角为70-90°，包括90°；滚轮旋转轴心与斜井轴心的夹角可以是70-90度之间，或者是确切的90度；这种设置可以根据具体的需求进行调整；通过改变滚轮和斜井轴心之间的夹角，可以控制物料下降的速度和方向。

具体的，电动装置6通过连接件10串联滚轮7；电动装置6通过连接件10与滚轮7相连，将电动力传递给滚轮以驱动其旋转或振动；连接件可以是连接轴或软轴，具体的选择取决于应用需求和设计要求。

具体的，电动出渣装置5布置在斜井3井壁下半周，斜井3的倾角小于50°；电动出渣装置5被安置在斜井3的下半周位置，以处理从上部掘进的废料和碎石；同时，斜井的倾角限定在小于50度，以确保装置的稳定性和工作效率。

具体的，电动出渣装置5沿斜井3从上自下间隔布置；为了有效处理开挖过程中产生的废料，电动出渣装置5被间隔地布置在斜井3的上部到下部；这种布置方式可以确保废料在下降过程中被适当地处理和清除。

具体的，电动出渣装置5由多个弧形段拼接组成，使电动出渣装置5的内外工作面的半径匹配斜井3的规格变化；电动出渣装置5由多个弧形段组成，以适应斜井3的规格变化。这些弧形段的内外工作面的半径可以匹配斜井的规格变化，保证装置与斜井的良好配合。

具体的，撑靴9的一端嵌入在凹槽8内，撑靴9的另一端支撑在斜井3的内壁上；这种结构设计可以增强电动出渣装置的稳定性和支撑力，确保装置在操作过程中保持固定位置。

具体的，TBM掘进机施工时，电动装置6带动滚轮7作业，可实现自动化功能，滚轮7的滚动和振动使滚轮7接触的开挖料沿斜井3向下运动，自动化功能提高了施工效率，减少了人工操作的需求，防止堵料。

具体的，连接件10为连接轴。

具体的，连接件10为软轴，应用本结构具有这样的特点：

弯曲性能：软轴可以在弯曲或弯曲的传动路径下工作；它可以适应非直线或弯曲的布局，使得传动在复杂的几何环境中工作；

弹性和柔韧性：软轴通常由柔软的材料制成，例如弹性材料、橡胶或塑料；这使得软轴具有一定的弹性和柔韧性，能够在传动过程中吸收振动、冲击和扭转力，提供一定的减震和缓冲作用；

扭转能力：软轴能够承受一定程度的扭转力，使得它可以传递扭矩或旋转动力；它通常具有一定的扭转刚度，可以在传动过程中传递扭矩和转动运动；

轻量化和灵活性：相比于刚性传动轴，软轴更轻巧灵活，便于安装和调整；它可以根据传动路径的需要进行弯曲和调整，适应不同的布局和空间约束；

吸振和减噪：由于其柔软性和弹性特性，软轴能够减少传动***中的振动和噪声；它可以吸收和分散来自传动部件的振动和冲击力，减少传动过程中的噪音和震动；

在本实施例的结构中，应用的软轴在非直线传动中具有优良的弯曲性能、弹性和柔韧性、扭转能力、轻量化和灵活性以及吸振减噪的特点。

一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，预先准备：电动出渣装置5及撑靴9处于无启动状态，撑靴9埋设于凹槽8内，以便在后续步骤中提供支撑作用；

第二步，放入电动出渣装置5：将电动出渣装置5通过牵引绳索放入斜井3内，间隔布置；这意味着装置会被适当地安置在斜井内的不同位置，以实现弥补出料不均匀的出渣效果；

第三步，固定电动出渣装置5：电动装置6启动，撑靴9打开，通过压力支撑于斜井3的井壁内；本步骤的目的是确保电动出渣装置的稳定性和固定性，使其能够在操作过程中保持正确的位置和姿态；

第四步，出渣：电动装置6启动后，开挖料遇滚轮7时，通过滚轮7的滚动、高频振动辅助溜渣；本步骤的目的是通过滚轮的运动和振动来推动和引导开挖料沿着斜井向下运动，实现出渣的效果。

总的来说，本发明具有这样特点：电动出渣装置5，包括撑靴9，撑靴9嵌于凹槽8结构内，凹槽8的内部装有电动装置6和滚轮7，电动装置6通过连接件10与滚轮7串联，连接件10与凹槽8连接固定，使电动出渣装置5成为一个整体；

电动出渣装置5，布置于缓倾角长斜井3井壁下半周，沿长斜井3从上自下间隔布置；电动出渣装置5半径根据长斜井3半径大小定制，为不可变径装置，后续可进一步优化，增加铰连接或者可伸缩等实现变径调节功能；

电动出渣装置5通过撑靴9支撑于长斜井3井壁上，撑靴9嵌于凹槽8结构内，具体实施时可通过伸出凹槽8支撑于长斜井3井壁上；

TBM掘进机施工时，电动装置6带动滚轮7作业，可实现自动化功能，滚轮7遇到开挖料时，发挥滚动、高频振动功能，使开挖料快速溜走，当无开挖料障碍物时，滚轮7停止作业；

一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，预先准备：电动出渣装置5及撑靴9处于无启动状态，撑靴9埋设于凹槽8内；

第二步，放入电动出渣装置5：将电动出渣装置5通过牵引绳索放入斜井3内，间隔布置；

第三步，固定电动出渣装置5：电动装置6启动，撑靴9打开，通过压力支撑于斜井3的井壁内；

第四步，出渣：电动装置6启动，开挖料遇滚轮7时，通过滚轮7的滚动、高频振动辅助溜渣。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，其特征在于，电动出渣装置(5)包括弧形段及凹槽(8)，弧形段的外壁通过撑靴(9)支撑在斜井内壁上，弧形段的内壁上设置有间隔的凹槽(8)，凹槽(8)内设置电动装置(6)和滚轮(7)；

电动装置(6)用于驱动滚轮(7)旋转或/和振动，使滚轮(7)上方及两侧接触的物料沿斜井向下运动。

2.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，其特征在于，滚轮(7)的旋转轴心垂直斜井轴心为异面直线，且两者的夹角为70-90°。

3.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，其特征在于，滚轮(7)的旋转轴心垂直斜井轴心为异面直线，且两者的夹角为90°。

4.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，其特征在于，电动装置(6)通过连接件(10)串联滚轮(7)，连接件(10)为软轴。

5.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，其特征在于，电动出渣装置(5)布置在斜井(3)井壁下半周，所述的斜井(3)的倾角小于50°。

6.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，其特征在于，电动出渣装置(5)沿斜井(3)从上自下间隔布置。

7.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，其特征在于，电动出渣装置(5)由多个弧形段拼接组成，使电动出渣装置(5)的内外工作面的半径匹配斜井(3)的规格变化。

8.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，其特征在于，撑靴(9)的一端嵌入在凹槽(8)内，撑靴(9)的另一端支撑在斜井(3)的内壁上。

9.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置，其特征在于，TBM掘进机施工时，电动装置(6)带动滚轮(7)作业，可实现自动化功能，滚轮(7)的滚动和振动使滚轮(7)接触的开挖料沿斜井(3)向下运动。

10.一种抽水蓄能电站斜井TBM开挖的电动出渣装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，预先准备：电动出渣装置(5)及撑靴(9)处于无启动状态，撑靴(9)埋设于凹槽(8)内；

第二步，放入电动出渣装置(5)：将电动出渣装置(5)通过牵引绳索放入斜井(3)内，间隔布置；

第三步，固定电动出渣装置(5)：电动装置(6)启动，撑靴(9)打开，通过压力支撑于斜井(3)的井壁内；

第四步，出渣：电动装置(6)启动后，开挖料遇滚轮(7)时，通过滚轮(7)的滚动、高频振动辅助溜渣。