CN110486031A - 一种井下大断面救援通道顶管快速构建方法 - Google Patents

一种井下大断面救援通道顶管快速构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种井下大断面救援通道顶管快速构建方法，属于煤矿安全生产应急救援技术领域。本发明通过掘进机截割部的截割头破岩，顶推装置推进顶管前进。在此过程中，采用与伸缩部固连的护套进行周向支护；由于截割头和护套占据破岩空间，顶推装置向前顶推顶管，将环形空间内的煤岩推向周向，可以达到不排渣也能继续前进的效果。本发明能够快速有效地建立救援通道，节省了救援时间，大大减轻了对被困人员的生命安全威胁，能够在井下大断面建立一条快速安全的救援通道，用于人员的救援。

Description

一种井下大断面救援通道顶管快速构建方法
技术领域
本发明属于煤矿安全生产应急救援技术领域，涉及一种用于井下大断面救援通道顶管快速构建方法。
背景技术
煤矿灾害事故的应急救援是矿山安全工作的重要组成部分，煤矿坍塌后的救援成为挽救生命的最后一道防线。然而，煤矿的作业条件较差，地质条件复杂多变，施工的工艺复杂，目前存在煤矿安全管理的监测管控不到位，当发生坍塌，被困人员的生命安全将受到严重威胁。煤矿坍塌事故救援的关键在于短时间内施以科学合理的救援措施。现代化机械化矿井的巷道断面都比较大，多数达到12m2以上。对于钻井方法有时会发生钻头遇阻、井壁掉块坍塌、卡钻、埋钻等复杂情况及事故，不利于救援。传统刀盘破岩方式在作业对象为坍塌煤岩时的破岩能力不足，进行排渣不仅影响破岩能力还会浪费时间。在巷道发生坍塌后，在坍塌非稳定的煤岩中形成长100米的通道，通道中坍塌堆中不仅有煤岩，还有锚杆、锚索等；尺寸复杂，硬度也不同；整体特性趋于松散、几何尺寸趋小、几何形态趋于复杂。因此本发明针对以上情况提出一种井下大断面救援通道顶管快速构建方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种井下大断面救援通道顶管快速构建方法，能够在井下大断面快速构建顶管救援通道，用于人员的救援。
本发明采用的方案为：
一种井下大断面救援通道顶管快速构建方法，该方法基于井下大断面救援装置实现，该装置包括掘进机截割部1、顶推装置和顶管9。
所述的掘进机截割部1包括截割头1-1、护套1-2、伸缩部1-3、截割减速器1-4、电机1-5、架体1-6和联轴器1-7。所述的架体1-6固定在掘进机截割部1的末端，所述的电机1-5固定在架体1-6中，用于提供动力；所述截割减速器1-4的输入轴通过联轴器1-7与电机1-5相连，电机1-5通过联轴器将转矩传递给截割减速器1-4的输入轴；截割减速器1-4的输出轴通过联轴器1-7与伸缩部1-3一端连接，将转矩传递给伸缩部1-3；伸缩部1-3的另一端固定截割头1-1，从而实现截割头1-1的伸缩和俯仰；所述的护套1-2固定在伸缩部1-3的外周，实现周向支护；所述的截割头1-1为锥形渐变式结构，用于破岩；随着掘进机截割部不断向前推进，截割头1-1不断破碎岩石；
所述的顶管9为圆管结构，其顶端部分的直径缩小形成锥状，顶管9顶端套装在护套2外周。
所述的顶推装置包括中继间2、顶铁3、主顶油缸4、反力装置5、主顶油缸架6、调平装置7和机架8。所述的中继间2为由钢材制成的圆环，位于顶管9中部，用于提高推进力；所述的顶铁3为环形结构，其内外径与顶管9的内外径相同，顶铁3一端与顶管9末端连接，顶铁3另一端连接主顶油缸4，将推进力传至顶管9并均匀分布在顶管9的断面上；所述的主顶油缸4固定在主顶油缸架6上，用于提供推进力；所述的主顶油缸架6固定在反力装置5上，反力装置5为顶推装置的推进提供足够反力；所述机架8的两端分别与顶铁3和反力装置5连接，用于支撑顶推装置；所述的调平装置7置于地面上且与机架8相连，用于现场调平；借助主顶油缸4及中继间2的推力，顶推装置将顶管9推进巷道中，为顶管9前进提供推进力，同时克服顶管9与周围土壤的摩擦力，为救援通道起到支护作用。
所述的顶管快速构建方法包括如下步骤：
步骤一：搭建井下大断面救援通道顶管快速构建装置，初始状态为掘进机截割部的截割头1-1缩至其行程的10％-20％，且截割头1-1不回转。
步骤二：当截割头1-1逐渐缩至其最短行程时，截割头1-1开始回转，并在回转过程中实现破岩。
步骤三：截割头1-1连续回转，进行破岩、推进；随着截割头1-1的不断伸长，截割头1-1截面后部空间通过护套1-2进行周向支护，抵挡巷道内垮落的碎石。当截割头1-1伸至其最大行程时停止回转。
步骤四：截割头1-1停止回转后，由于截割头1-1和护套1-2占据破岩空间，顶推装置向前顶推顶管9，将环形空间内的煤岩推向周向，达到不排渣也能继续前进的效果；然后掘进机截割部的截割头1-1回缩，从而让出更多的排渣空间，减小顶管推进所需的轴向力；顶推装置继续向前顶推顶管9，直至截割头1-1缩至其行程的70％-80％时，顶推装置停止顶推工作。
步骤五：掘进机截割部的截割头1-1回缩至初始状态。
步骤六：重复步骤一至步骤五，实现救援工作。
本发明的有益效果：本发明提供一种井下大断面救援通道顶管快速构建方法，能够快速有效地建立救援通道，节省了救援时间，大大减轻了对被困人员的生命安全威胁，适合井下大断面的救援。
附图说明
图1为本发明掘进机截割部的结构示意图；
图2为救援通道中截割头停止工作时的示意图；
图3为图2的纵向示意图；
图4为救援通道中工作纵剖示意图；
图中：1.截割部；1-1.截割头；1-2.护套；1-3.伸缩部；1-4.截割减速器；1-5.电机；1-6.架体；1-7.联轴器；2.中继间；3.顶铁；4.主顶油缸；5.反力装置；6.主顶油缸架；7.调平装置；8.机架；9.顶管。
具体实施方式
本发明的技术方案结合附图作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者同等替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围内。
如图1和图4所示，井下大断面救援装置包括掘进机截割部1、顶推装置和顶管9。
所述的掘进机截割部1包括截割头1-1、护套1-2、伸缩部1-3、截割减速器1-4、电机1-5、架体1-6和联轴器1-7，所述的截割头1-1为锥形渐变式结构，截割头1-1固定在伸缩部1-3的前端，用于破岩；所述的护套1-2固定伸缩部1-3的外周，实现周向支护；伸缩部1-3位于截割头1-1与截割减速器1-4中间，用于伸缩、俯仰；所述的截割减速器1-4输入轴通过联轴器1-7与电机1-5相连，输出轴通过联轴器1-7将转矩传递给伸缩部1-3；所述的电机1-5用于提供动力；所述的架体1-6置于电机1-5后端，用于固定电机1-5；所述的联轴器1-7有两个，将截割减速器1-4与伸缩部1-3、截割减速器1-4与电机1-5牢固地联接起来，并传递运动和扭矩；随着掘进机截割部不断向前推进，截割头1-1不断破碎岩石。
所述的顶管9为圆管结构，其顶端部分的直径缩小形成锥状，顶管9顶端套装在护套2外周。
所述的顶推装置包括中继间2、顶铁3、主顶油缸4、反力装置5、主顶油缸架6、调平装置7和机架8，所述的中继间2为由钢材制成的圆环，位于顶管9中，用于提高推进力；所述的顶铁3为环形结构，内外径与顶管9的内外径相同，顶铁3一端连接在顶管9末端，顶铁3另一端连接主顶油缸4，将推进力传至顶管9且均匀分布在顶管9的断面上；所述的主顶油缸4固定在主顶油缸架6上，用于提供推进力；所述的反力装置5固定在主顶油缸架6上，为推进提供足够反力；所述机架8的前端与顶铁3上连接，末端与反力装置5连接，用于支撑顶推装置；所述的调平装置7置于地面上且与机架8相连，用于现场调平。
一种井下大断面救援通道顶管快速构建方法，主要是由掘进机截割部破岩，顶推装置推进顶管前进。在此过程中，采用与伸缩部1-3固连的护套1-2进行周向支护；截割头1-1和护套1-2占据破岩空间；顶推装置推动顶管9向前顶进，将环形空间内的煤岩推向周向，达到不排渣也能继续前进的效果。该方法具体包括以下步骤：
步骤一：井下大断面救援通道顶管快速构建装置搭建好以后，初始状态为掘进机截割部的截割头1-1缩至其行程的10％-20％，且截割头1-1不回转。
步骤二：为了降低截割头的启动转矩，截割头1-1缩至其最短行程，然后截割头1开始回转，并在回转过程中实现破岩。
步骤三：截割头1-1连续回转，进行破岩、推进；随着截割头1-1的不断伸长，截割头1-1截面后部空间需要支护，采用护套1-2进行周向支护(如图1所示)，用于抵挡巷道内垮落的碎石；当截割头1-1伸至其最大行程时停止回转。
步骤四：顶推装置向前顶推顶管9，然后掘进机截割部的截割头1-1回缩；顶推装置继续向前顶推顶管9，直至截割头1-1缩至其行程的70％-80％，顶推工作停止。如图2、图3所示，在截割头1-1停止回转以后，由于图2、图3中1044范围内已经破岩完毕，空间被截割头1-1和护套1-2占据，顶推装置推动顶管9向前推进，将图2、图3中1500-1044环形空间内的煤岩推向周向，顶管9向前至预定位置，形成救援通道的一部分。另外，截割头1-1还可以适度回缩，从而让出更多的排渣空间，减小顶管推进所需的轴向力。
步骤五：顶推工作停止后，截割头1-1回缩至初始状态。
步骤六：重复步骤一至步骤五，实现救援工作。

Claims (1)

1.一种井下大断面救援通道顶管快速构建方法，其特征在于，该方法基于井下大断面救援装置实现，所述的救援装置包括掘进机截割部(1)、顶推装置和顶管(9)；
所述的掘进机截割部(1)包括截割头(1-1)、护套(1-2)、伸缩部(1-3)、截割减速器(1-4)、电机(1-5)、架体(1-6)和联轴器(1-7)；所述的架体(1-6)固定在掘进机截割部(1)的末端，所述的电机(1-5)固定在架体(1-6)中，用于提供动力；所述截割减速器(1-4)的输入轴通过联轴器(1-7)与电机(1-5)相连，输出轴通过联轴器(1-7)与伸缩部(1-3)一端连接；伸缩部(1-3)的另一端固定截割头(1-1)，实现截割头(1-1)的伸缩和俯仰；所述的护套(1-2)固定于伸缩部(1-3)的外周，实现周向支护；
所述的顶管(9)为圆管结构，其顶端部分的直径缩小形成锥状，顶管(9)顶端套装在护套(1-2)外周；
所述的顶推装置包括中继间(2)、顶铁(3)、主顶油缸(4)、反力装置(5)、主顶油缸架(6)、调平装置(7)和机架(8)；所述的中继间(2)为圆环结构，位于顶管(9)中部，用于提高推进力；所述的顶铁(3)为环形结构，其内外径与顶管(9)的内外径相同，顶铁(3)一端与顶管(9)末端连接，另一端连接主顶油缸(4)，将推进力传至顶管(9)且均匀分布在顶管(9)的断面上；所述的主顶油缸(4)固定在主顶油缸架(6)上，用于提供推进力；所述的主顶油缸架(6)固定在反力装置(5)上，反力装置(5)为顶推装置的推进工作提供反力；所述机架(8)的两端分别与顶铁(3)、反力装置(5)连接，用于支撑顶推装置；所述的调平装置(7)置于地面上且与机架(8)相连；
所述的顶管快速构建方法包括以下步骤：
步骤一：搭建井下大断面救援装置，初始状态为截割头(1-1)缩至其行程的10％-20％，且截割头(1-1)不回转；
步骤二：当截割头(1-1)缩至其最短行程时，截割头(1-1)开始回转，并在回转过程中实现破岩；
步骤三：截割头(1-1)连续回转，进行破岩、推进；随着截割头(1-1)的不断伸长，截割头(1-1)截面后部空间通过护套(1-2)进行周向支护，抵挡巷道内垮落的碎石；当截割头(1-1)伸至其最大行程时停止回转；
步骤四：截割头(1-1)停止回转后，顶推装置向前顶推顶管(9)，将环形空间内的煤岩推向周向；然后掘进机截割部的截割头(1-1)回缩，从而让出更多的排渣空间，减小顶管推进所需的轴向力；顶推装置继续向前顶推顶管(9)，直至截割头(1-1)缩至其行程的70％-80％时，顶推装置停止顶推工作；
步骤五：掘进机截割部的截割头(1-1)回缩至初始状态；
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