CN106703826A - 一种矿用tbm刀盘结泥岩饼的控制及清理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法，涂抹防粘油膜，控制刀盘喷雾水水量和水温，控制推进参数，在刀盘上结了泥岩饼后，及时清理；在刀盘和掘进机的操作室内分别安装扩播电话。本发明通过前期预防和后期及时清理，确保了刀盘的清洁。提高矿用TBM的进尺效率，同时通过采用专用清理工具以及有效的后勤保障减少刀盘清理时间，对刀盘的清理时间从刚开始的7个小时左右降低到现在的2‑3个小时，达到快速清理刀盘的目的，为矿用TBM快速掘进提供了有力的保障。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿用全断面隧道掘进机的刀盘清理方法，尤其涉及的是一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法。
背景技术
近年来，煤矿岩巷快速掘进问题，一直是制约高效生产的关键因素，传统的炮掘施工，进尺效率低，安全威胁大，全断面掘进机(矿用TBM)能够极大的减轻工作量，实现机械施工。最高月进尺560米，彻底解决了制约岩巷快速掘进的瓶颈问题。
但刀盘结泥(岩)饼或被糊是TBM施工常遇到的难题，特别是对于首次应用于煤矿井下的岩石巷道，由于掘进的岩石中含有大量泥砂，开水切割推进时刀盘被糊，易造成滚刀卡死、出渣不畅，会造成滚刀偏磨、推力增大、刀盘扭矩上升等一系列问题，造成了设备不能进行有效推进，就失去了快速推进的优势和进度要求。所以有效防止或减少刀盘被糊情况以及刀盘被糊后如何快速进行清理，是保障矿用TBM快速掘进的至关重要的因素。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法，能够实现对刀盘结泥岩饼快速有效的控制和清理。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：
(1)前期预防阶段
(11)涂抹防粘油膜
在清洁的刀盘面上涂抹齿轮油；
(12)控制刀盘喷雾水水量和水温
当刀盘工作时，前期刀盘喷雾水的水源来自系统循环冷却水，后期刀盘喷雾水的水源引至系统直接供水，控制喷雾水水量实现出渣的矸石呈潮湿状即可；
(13)控制推进参数
在砂岩段掘进时，刀盘推力在6000KN以下，刀盘转速为5～6转/分钟，刀盘扭矩为250～350Nm；在砂质泥岩或泥岩段掘进时，刀盘转速为7～8转/分钟，刀盘扭矩在700Nm以下，刀盘推力为2800～3200KN；
(2)及时快速的清理
(21)在刀盘上结了泥岩饼后，及时清理；
(22)在刀盘和掘进机的操作室内分别安装扩播电话。
所述步骤(11)中，在清洁的刀盘面上涂抹460#齿轮油。让岩石与刀盘之间形成一层防粘油膜，防粘油膜可以降低岩渣在刀盘面上的粘聚力，减少岩渣在刀盘面的粘结，后期就算是有少量的粘结，清理时也相对容易。使用粘稠度较高的齿轮油，不能使用标号较低的液压油，否则油脂很容易被风干或被矸石吸收带走，起不到防粘油膜作用。
所述步骤(12)中，当系统循环冷却水温度超过设定值，则切换刀盘喷雾水的水源为系统直接供水。当刀盘工作时，前期刀盘喷雾水的水源来自系统循环冷却水，该循环冷却水吸收液压系统热量后，通向刀盘喷雾，水温较高，易增加刀盘仓内热量，提高刀盘仓内温度，易加快刀盘结泥岩饼，后期将刀盘喷雾水的水源引至系统直接供水，直供水为冷水，温度低，当刀盘高速旋转与周围岩体摩擦生热后，直供水可以中和摩擦所生的热量，控制喷雾水水量实现出渣的矸石呈潮湿状即可
所述步骤(1)还包括，定期开仓清理刀盘上的结泥岩饼。定期进行开仓清理可以较准确地掌握前方地层的地质状况和刀具的磨损情况以及刀盘的结泥(岩)饼情况，可以及时进行清理，防止刀盘岩渣越积越多，对刀盘结泥(岩)饼可起到预防作用。同时当出现泥(岩)饼时应清理彻底。要求连续、快速施工，长时间停机会导致仓内岩渣的流动性减弱、刀盘结泥(岩)饼的可能性增加，长时间的停机不但会引起刀盘结泥(岩)饼，也会导致盾壳被卡，恢复推进时脱困困难，所以必须养成定期开仓清理的习惯。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(21)中，使用铲刀进行刀盘清理。使用铲刀小巧、灵便。
所述铲刀包括手持柄、着力柄和三角铲头；所述手持柄的一端与着力柄固定连接，另一端与三角铲头固定连接，所述着力柄和手持柄相垂直。
所述手持柄为钢管制成。造价低廉，使用方便。
所述步骤(21)中，使用气铲进行刀盘清理。气铲用于铸件清砂和大中小型铸件的去毛刺等，由于气铲小巧灵便，煤矿井下又有充足的气源。
所述气铲的铲头为尖头铲或扁头铲。在清理刀盘外表面时可以使用扁头铲，在清理狭缝时可用使用尖头铲。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过前期预防和后期及时清理，确保了刀盘的清洁。提高矿用TBM的进尺效率，同时通过采用专用清理工具以及有效的后勤保障减少刀盘清理时间，对刀盘的清理时间从刚开始的7个小时左右降低到现在的2-3个小时，达到快速清理刀盘的目的，为矿用TBM快速掘进提供了有力的保障。
附图说明
图1是本发明铲刀的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例包括以下步骤：
(1)前期预防阶段
(11)涂抹防粘油膜
在清洁的刀盘面上涂抹460#齿轮油。让岩石与刀盘之间形成一层防粘油膜，防粘油膜可以降低岩渣在刀盘面上的粘聚力，减少岩渣在刀盘面的粘结，后期就算是有少量的粘结，清理时也相对容易。使用粘稠度较高的齿轮油，不能使用标号较低的液压油，否则油脂很容易被风干或被矸石吸收带走，起不到防粘油膜作用。
(12)控制刀盘喷雾水水量和水温
当刀盘工作时，前期刀盘喷雾水的水源来自系统循环冷却水，该循环冷却水吸收液压系统热量后，通向刀盘喷雾，水温较高，易增加刀盘仓内热量，提高刀盘仓内温度，易加快刀盘结泥岩饼，后期将刀盘喷雾水的水源引至系统直接供水，直供水为冷水，温度低，当刀盘高速旋转与周围岩体摩擦生热后，直供水可以中和摩擦所生的热量，控制喷雾水水量实现出渣的矸石呈潮湿状即可；当系统循环冷却水的温度超过设定值，则切换刀盘喷雾水的水源为系统直接供水。
因为刀盘在高速旋转后与周围岩体摩擦生热，使刀盘仓内温度升高，加速了岩渣干结的速度，很容易形成泥(岩)饼，系统直供水压力大，不会造成喷雾头堵实，同时系统直供水温度低，能更好的起到刀盘冷却降温的作用，有效减少和降低泥(岩)饼凝结的量和硬度；
刀盘喷雾水一方面用于除尘，一方面是用于刀盘降温，刀盘喷雾水不能太大，水量太大会造成出矸系统进入大量泥水，会影响煤质或造成矸石仓穿眼，同时水量又不能太小，水量太小会起不到除尘和降温作用，所以必须合理控制刀盘喷雾水的大小，控制喷雾水水量实现出渣的矸石呈潮湿状即可；
(13)控制推进参数
在砂岩段掘进时，刀盘推力在6000KN以下，刀盘转速为5～6转/分钟，刀盘扭矩为250～350Nm；在砂质泥岩或泥岩段掘进时，刀盘转速为7～8转/分钟，刀盘扭矩在700Nm以下，刀盘推力为2800～3200KN，扭矩不能太大，扭矩如果太大，就说明刀盘内岩渣太多，不能有效排除，会造成岩渣积累，从而造成刀盘被糊；
(14)定期开仓清理刀盘上的结泥岩饼
一般间隔时间为2-3天开仓清理一次。定期进行开仓清理可以较准确地掌握前方地层的地质状况和刀具的磨损情况以及刀盘的结泥(岩)饼情况，可以及时进行清理，防止刀盘岩渣越积越多，对刀盘结泥(岩)饼可起到预防作用。同时当出现泥(岩)饼时应清理彻底。要求连续、快速施工，长时间停机会导致仓内岩渣的流动性减弱、刀盘结泥(岩)饼的可能性增加，长时间的停机不但会引起刀盘结泥(岩)饼，也会导致盾壳被卡，恢复推进时脱困困难，所以必须养成定期开仓清理的习惯。
(2)及时快速的清理
(21)在刀盘上结了泥岩饼后，及时清理；
可以选用铲刀进行刀盘清理。使用铲刀小巧、灵便。
所述铲刀包括手持柄1、着力柄2和三角铲头3；所述手持柄1的一端与着力柄2固定连接，另一端与三角铲头3固定连接，所述着力柄2和手持柄1相垂直。
手持柄1为钢管制成。造价低廉，使用方便。
或者选用气铲进行刀盘清理。气铲用于铸件清砂和大中小型铸件的去毛刺等，由于气铲小巧灵便，煤矿井下又有充足的气源。
气铲是由压缩空气冲击气缸内的冲击块，使冲击块冲撞气铲头,使气铲头获得一定的初速度和动能,气铲头上装有拉簧，气铲头获得的动能一部份铲击被击物消耗掉而另一部份与拉簧进行能量交换，变为势能是气铲头返回的动力；每撞击一次，气铲头被拉簧拉回原位利于下次撞击，冲击块在气缸内在压缩空气的作用下往复移动对气铲头进行持续撞击，从而使气铲头具备持续铲击被击物的能力，使被击物产生剥离，断裂等变形。
所述气铲的铲头为尖头铲或扁头铲。在清理刀盘外表面时可以使用扁头铲，在清理狭缝时可用使用尖头铲。
本实施例选用CZ2.5气铲：冲击频率：60Hz，冲击能：2J，缸体直径：25mm，耗气量：7L/S，气管内径：10mm，全长：365mm，机重：2.6kg。
(22)在刀盘和掘进机的操作室内分别安装扩播电话，解决了内外联系不畅的问题，减少了刀盘的附加清理时间，提高了清理效率。
因为在矿用TBM在初期设计时，没有安设固定的刀盘内与操作室联络的通讯系统，前期的通讯是通过无线对讲机进行沟通，由于刀盘仓内空间相对封闭，无线信号传输不畅通，内外联系经常中断或联系不清楚，在需要进行刀盘相关动作时需要多遍联系，有时需要清理人员从刀盘仓内出来直接到操作室进行联系，这样就大大增加了清理时间，同时由于联系不畅通，还容易造成刀盘误操作，存在很大的安全威胁。
(23)改进进风和进水方式，将风管和水管通过快接头连接在刀盘的前梁上。
在清理刀盘时，需用到风和水，风的作用是给风铲提供动能，同时由于刀盘内温度较高，需用压风系统进行刀盘内降温，水的作用是在清理刀盘前对刀盘进行冲洗，冲洗的目的一方面是冲洗刀盘表面的浮矸，一方面是在刀盘旋转一定角度后，冲洗刀盘的上顶面，将上顶面容易自然脱落的泥(岩)饼直接冲洗掉，防止泥(岩)饼掉落伤人，由于刀盘内没有直接的供风、水系统，一般都是停机后，人工从刀盘外界各引入一组风水管路作为供风、水系统，在清理作业结束后，再将管路拆除，本发明直接将风管和水管固定在刀盘后方的前梁上，在需要风水系统时，在刀盘内可以直接通过快接头接上，即方便又省时省力，为刀盘的快速清理提供了保障，同时压风系统可以进行刀盘内降温，改善了工作人员在刀盘内作业时的劳动环境，降低体力消耗，延长了一次有效作业时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)前期预防阶段
(11)涂抹防粘油膜
在清洁的刀盘面上涂抹齿轮油；
(12)控制刀盘喷雾水水量和水温
当刀盘工作时，前期刀盘喷雾水的水源来自系统循环冷却水，后期刀盘喷雾水的水源引至系统直接供水，控制喷雾水水量实现出渣的矸石呈潮湿状即可；
(13)控制推进参数
在砂岩段掘进时，刀盘推力在6000KN以下，刀盘转速为5～6转/分钟，刀盘扭矩为250～350Nm；在砂质泥岩或泥岩段掘进时，刀盘转速为7～8转/分钟，刀盘扭矩在700Nm以下，刀盘推力为2800～3200KN；
(2)及时快速的清理
(21)在刀盘上结了泥岩饼后，及时清理；
(22)在刀盘和掘进机的操作室内分别安装扩播电话。
2.根据权利要求1所述的一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法，其特征在于，所述步骤(11)中，在清洁的刀盘面上涂抹460#齿轮油。
3.根据权利要求1所述的一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法，其特征在于，所述步骤(12)中，当系统循环冷却水温度超过设定值，则切换刀盘喷雾水的水源为系统直接供水。
4.根据权利要求1所述的一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括，定期开仓清理刀盘上的结泥岩饼。
5.根据权利要求1所述的一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法，其特征在于，所述步骤(21)中，使用铲刀进行刀盘清理。
6.根据权利要求5所述的一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法，其特征在于，所述铲刀包括手持柄、着力柄和三角铲头；所述手持柄的一端与着力柄固定连接，另一端与三角铲头固定连接，所述着力柄和手持柄相垂直。
7.根据权利要求6所述的一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法，其特征在于，所述手持柄为钢管制成。
8.根据权利要求1所述的一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法，其特征在于，所述步骤(21)中，使用气铲进行刀盘清理。
9.根据权利要求8所述的一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法，其特征在于，所述气铲的铲头为扁头铲。
10.根据权利要求8所述的一种矿用TBM刀盘结泥岩饼的控制及清理方法，其特征在于，所述气铲的铲头为尖头铲。
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