CN111794760B - 一种煤矿tbm连续掘巷的施工方法及煤矿tbm - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿TBM连续掘巷的施工方法及煤矿TBM，解决了现有技术中岩巷掘进工效低的问题。本发明一种煤矿TBM连续掘巷的施工方法，步骤如下：S1：在待开挖区的一侧沿纵向开挖主运输巷道；S2：在主运输巷道的预设位置施作沿横向设置的始发站点和接收站点；S3：将煤矿TBM吊运至始发站点，然后沿预设的路线进行第一条岩巷的连续横向开挖。本发明提出了一种煤矿TBM在不拆机状态下进行小转弯半径、往复式、连续不间断岩巷掘巷的方法，该方法使煤矿岩巷掘进速度在现有传统掘巷速度基础上至少提高五倍以上，该掘巷方法具有施工机械化程度高，掘进工效高，成巷效果好，作业安全性较高等诸多优势，具有较高的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开挖技术领域，特别是指一种煤矿TBM连续掘巷的施工方法及煤矿TBM。
背景技术
目前，煤矿岩巷掘进方法主要有两种，分别为钻爆法掘进及悬臂掘进机掘进，这两种岩巷掘进的方法都有其自身的局限性。
采用钻爆法掘巷，如申请号201310469323.0的煤矿巷道快速掘进连续支护作业的方法，主要采用人工或者机械凿岩的方式打眼，装药及爆破，通过胶带运输系统或刮板运输机、有轨矿车方式、无轨胶轮车形式出渣，并相应进行巷道维护的掘进方法。该方法采用单巷单系统、多巷多系统各自独立掘进的方式方法，机械化程度低、人工需求量大，掘进速度慢，难以保证矿井采掘生产接续及岩巷开拓延伸的需要。
采用悬臂掘进机掘巷，主要采用悬臂掘进机前部的铣挖头剥离煤岩体，通过悬臂掘进机前部铲板上的星盘将剥落的煤岩刮至机载一运系统，再通过搭接在悬臂掘进机尾部的胶带运输系统、有轨矿车方式、无轨胶轮车形式出渣，并相应进行巷道维护的掘进方法。该方法也采用单巷单系统、多巷多系统各自独立掘进的方式方法，岩巷掘进工效低，截齿消耗量大，难以保证矿井采掘生产接续及岩巷开拓延伸的需要。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种煤矿TBM连续掘巷的施工方法及煤矿TBM，解决了现有技术中岩巷掘进工效低的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种煤矿TBM连续掘巷的施工方法，步骤如下：
S1：在待开挖区的一侧沿纵向开挖主运输巷道；
S2：在主运输巷道的预设位置施作沿横向设置的始发站点和接收站点；
S3：将煤矿TBM吊运至始发站点，然后沿预设的路线进行第一条岩巷的连续横向开挖；
S4：横向开挖一段特定距离后，煤矿TBM进行小转弯弧形巷道的开挖，使开挖方向由横向变为纵向，沿纵向进行工艺岩巷的连续开挖；
S5：纵向开挖一段特定距离后，煤矿TBM进行小转弯弧形巷道的开挖，使开挖方向由纵向变为横向，沿横向进行第二条岩巷的连续横向开挖；
S6：重复步骤S4~S5，直至完成在待开挖区对N（N≥2）条岩巷的横向开挖；
S7：当煤矿TBM开挖完最后一条岩巷时，正好回归至接收站点，然后沿主运输巷道将煤矿TBM吊运出巷道完成整个开挖工作。
在步骤S6中，N=1时，步骤如下：B1：在待开挖区的两侧沿纵向开挖两条主运输巷道，在一条主运输巷道的预设位置施作沿横向设置的始发站点，在另一条运输巷道的预设位置施作沿横向设置的接收站点；
B2：将煤矿TBM吊运至始发站点，然后沿预设的路线进行第一条岩巷的连续横向开挖；
B3：当煤矿TBM开挖完第一岩巷时，正好回归至接收站点，然后沿主运输巷道将煤矿TBM吊运出巷道完成整个开挖工作。
所述步骤S6中N条岩巷平行设置，岩巷与小转弯弧形巷道、工艺岩巷组成S型连通巷道。
在煤矿TBM进行岩巷的开挖过程中，煤矿TBM对开挖的岩巷进行钢拱架支护或管片支护。
在高瓦斯煤层开挖时，先进行瓦斯抽采，然后在进行主运输巷道的开挖。
一种煤矿TBM，包括防爆盾体和出渣系统，防爆盾体内设有开挖装置，开挖装置通过调向油缸组与防爆盾体相连接，出渣系统与开挖装置的出渣口相对应。所述防爆盾体包括相互连接的前护盾和后护盾，前护盾的后部设有后隔板，调向油缸组设置在开挖装置与后隔板之间。
调向油缸组包括若干个推拉油缸，相邻两个推拉油缸成空间V字型设置。所述后护盾的前部设有撑靴机构，后护盾的后部设有机载支护装置。
所述开挖装置包括旋转刀盘，旋转刀盘与设置在防爆盾体内的主驱动相连接，旋转刀盘的外圆周上设有刮渣板。
本发明可进行单一或相邻采区或工作面的若干条瓦斯抽放巷、疏排水巷、冲击矿压巷、各类煤矿井下措施巷等岩巷的连续不间断掘进，也可进行采区内或采区间辅助运输巷道、主运输巷、井底主、副水仓等各类巷道的往复式可转弯连续不间断掘进，转弯灵活，开挖效率高。本发明提出了一种煤矿TBM在不拆机状态下进行小转弯半径、往复式、连续不间断岩巷掘巷的方法，该方法使煤矿岩巷掘进速度在现有传统掘巷速度基础上至少提高五倍以上，该掘巷方法具有施工机械化程度高，掘进工效高，成巷效果好，作业安全性较高等诸多优势，具有较高的推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明连续不间断掘巷方法平面示意图；
图2为本发明连续不间断掘巷方法断面示意图；
图3为本发明采煤工作面及措施巷布置纵剖面示意图；
图4本发明采煤工作面及措施巷布置第一断面示意图；
图5为本发明采煤工作面及措施巷布置第二断面示意图；
图6为本发明煤矿TBM结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：如图6所示，一种煤矿TBM，包括防爆盾体101和出渣系统103，防爆盾体101和出渣系统103均采用防爆设计，满足煤矿开挖的安全要求。防爆盾体101根据需要其截面可为圆形或矩形等。防爆盾体101的前端设有开挖装置102，开挖装置的设计可采用现有刀盘设计，开挖装置102通过调向油缸组与防爆盾体101相连接，调向油缸组之间油缸的配合使用，可实现开挖装置的转向，使开挖更加灵活，实现连续开挖。出渣系统103与开挖装置102的出渣口相对应，出渣系统103可采用中心皮带机和尾部皮带机，用于开挖过程中的顺利出渣。
进一步，所述防爆盾体101包括焊接的前护盾101-1和后护盾101-2，前护盾101-1和后护盾101-2及电气组件采用防爆设计，提高安全系数。前护盾101-1的后部固定设有后隔板104，调向油缸组设置在开挖装置102与后隔板104之间。后隔板为调向油缸组提供支撑。优选地，所述调向油缸组包括若干个推拉油缸105，相邻两个推拉油缸105成空间V字型设置，通过不同方位上推拉油缸的伸缩配合，带动开挖装置进行相应的转动，实现整机的小半径转弯，进而实现对岩巷的联系开挖。
进一步，所述后护盾101-2的前部设有撑靴机构106，撑靴机构采用现有的撑靴装置，为整机提供撑靴支撑。后护盾101-2的后部设有机载支护装置107，机载支护装置107可为管片拼装机或钢拱架拼装机或锚钻机，根据支护方式进行选择相应的机载支护装置107。机载初支系统完成超前注浆、锚网索喷浆等支护工艺，从而保持掘进巷道的稳定。所述开挖装置102包括旋转刀盘102-1，旋转刀盘102-1与设置在防爆盾体101内的主驱动102-2相连接，提供旋转刀盘的旋转动力，旋转刀盘102-1的外圆周上设有刮渣板102-3，用于对刀盘的刮渣，防止刀盘堵塞卡机。
如图1、2所示，实施例2，一种如实施例1所述的煤矿TBM连续掘巷的施工方法，步骤如下：
S1：在待开挖区的一侧沿纵向开挖主运输巷道6；主运输巷道6也可以作为辅助运输巷道，根据施工情况对主运输巷道的功能进行选择；
S2：在主运输巷道6的预设位置施作沿横向设置的始发站点11和接收站点12；始发站点11和接收站点12两者之间的距离与整个岩巷宽度相对应，使始发站点与第一条岩巷相对应，接收站点与最后一条岩巷相对应；
S3：将煤矿TBM吊运至始发站点11，然后沿预设的路线进行第一条岩巷1的连续横向开挖；
S4：横向开挖一段特定距离后，煤矿TBM进行小转弯弧形巷道5的开挖，使开挖方向由横向变为纵向，沿纵向进行工艺岩巷7的连续开挖；煤矿TBM具有较小的转弯半径和转弯灵活性，能够满足和适应煤矿相邻掘进岩巷布置间距较小的特点及要求；
S5：纵向开挖一段特定距离后，煤矿TBM进行小转弯弧形巷道5的开挖，使开挖方向由纵向变为横向，沿横向进行第二条岩巷2的连续横向开挖；
S6：重复步骤S4~S5，第三条岩巷3、第四条岩巷等开挖，直至完成在待开挖区对N（N≥2）条岩巷的横向开挖；通过上述步骤N=2时，整个开挖巷道为U形；N=3时，整个开挖巷道为S形，通过上述开挖方式实现小转弯半径、往复式、连续不间断掘进，具有施工机械化程度高，掘进工效高，成巷效果好，作业安全性较高等诸多优点。
S7：当煤矿TBM开挖完最后一条岩巷时，正好回归至接收站点12，然后沿主运输巷道6将煤矿TBM吊运出巷道完成整个开挖工作。
实施例3，一种煤矿TBM连续掘巷的施工方法，在步骤S6中，N=1时，步骤如下：B1：在待开挖区的两侧沿纵向开挖两条主运输巷道6，在一条主运输巷道6的预设位置施作沿横向设置的始发站点11，在另一条运输巷道6的预设位置施作沿横向设置的接收站点12；此时始发站点位于开挖岩巷的一端、接收站点位于开挖岩巷的另一度；
B2：将煤矿TBM吊运至始发站点11，然后沿预设的路线进行第一条岩巷1的连续横向开挖；
B3：当煤矿TBM开挖完第一岩巷时，正好回归至接收站点12，然后沿主运输巷道6将煤矿TBM吊运出巷道完成整个开挖工作。
所述步骤S6中N（N≥2）条岩巷平行设置，岩巷与小转弯弧形巷道、工艺岩巷组成S型连通巷道。
通过上述方法所述煤矿TBM可以在不拆机状态下进行小转弯半径、往复式、连续不间断岩巷掘巷，其掘进巷道类型可以为煤矿开拓巷道、准备巷道、也可以为回采巷道，包含且不限于煤矿井下瓦斯抽放巷、疏排水巷、冲击矿压巷、各类煤矿井下措施巷、采区内或采区间辅助运输巷道、主运输巷、井底主、副水仓等各类所有的巷道。
在煤矿TBM进行岩巷的开挖过程中，煤矿TBM对开挖的岩巷进行钢拱架支护或管片支护。即遇到岩巷顶板破碎或者矿压显现较大时，煤矿TBM可机载或具有钢拱架拼装系统或管片拼装系统，岩巷加强支护方式可采用拼装钢拱架或者拼装预制钢筋混凝土薄管片等结构形式进行支护。其他结构与实施例1相同。
实施例4：如图3-5所示，以煤矿主采煤层工作面瓦斯抽放巷掘巷为例，主采煤层25为高瓦斯煤层，在高瓦斯煤层开挖时，先进行瓦斯抽采，然后在进行主运输巷道6的开挖。即回采前首先要对回采工作面进行瓦斯抽放，主采煤层工作面顺槽28掘进前，采用煤矿TBM8在主采煤层25上覆岩层24内，与主采煤层工作面顺槽28成一定角度和方位，掘进高位瓦斯抽放巷或措施巷23，或者采用煤矿TBM8在主采煤层25下覆岩层27内，与主采煤层工作面顺槽28成一定角度和方位，掘进低位瓦斯抽放巷26，利用煤矿TBM8在不拆机状态下进行小转弯半径、往复式、连续不间断岩巷掘巷方法，依次完成主采煤层25相邻高位瓦斯抽放巷26或低位瓦斯抽放巷26的掘巷施工，所掘瓦斯抽放巷断面形状可以为圆形断面，也可以为矩形及异形断面。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种煤矿TBM连续掘巷的施工方法，其特征在于：步骤如下：
S1：在待开挖区的一侧沿纵向开挖主运输巷道（6）；
S2：在主运输巷道（6）的预设位置施作沿横向设置的始发站点（11）和接收站点（12）；
S3：将煤矿TBM吊运至始发站点（11），然后沿预设的路线进行第一条岩巷（1）的连续横向开挖；
S4：横向开挖一段特定距离后，煤矿TBM进行小转弯弧形巷道（5）的开挖，使开挖方向由横向变为纵向，沿纵向进行工艺岩巷（7）的连续开挖；
S5：纵向开挖一段特定距离后，煤矿TBM进行小转弯弧形巷道（5）的开挖，使开挖方向由纵向变为横向，沿横向进行第二条岩巷（2）的连续横向开挖；
S6：重复步骤S4~S5，直至完成在待开挖区对N条岩巷的横向开挖，N≥2；
S7：当煤矿TBM开挖完最后一条岩巷时，正好回归至接收站点（12），然后沿主运输巷道（6）将煤矿TBM吊运出巷道完成整个开挖工作。
2.根据权利要求1所述的煤矿TBM连续掘巷的施工方法，其特征在于：在步骤S6中，N=1时，步骤如下：B1：在待开挖区的两侧沿纵向开挖两条主运输巷道（6），在一条主运输巷道（6）的预设位置施作沿横向设置的始发站点（11），在另一条主运输巷道（6）的预设位置施作沿横向设置的接收站点（12）；
B2：将煤矿TBM吊运至始发站点（11），然后沿预设的路线进行第一条岩巷（1）的连续横向开挖；
B3：当煤矿TBM开挖完第一岩巷时，正好回归至接收站点（12），然后沿主运输巷道（6）将煤矿TBM吊运出巷道完成整个开挖工作。
3.根据权利要求1所述的煤矿TBM连续掘巷的施工方法，其特征在于：所述步骤S6中N条岩巷平行设置，N≥2，岩巷与小转弯弧形巷道、工艺岩巷组成S型连通巷道。
4.根据权利要求1或3所述的煤矿TBM连续掘巷的施工方法，其特征在于：在煤矿TBM进行岩巷的开挖过程中，煤矿TBM对开挖的岩巷进行钢拱架支护或管片支护。
5.根据权利要求4所述的煤矿TBM连续掘巷的施工方法，其特征在于：在高瓦斯煤层开挖时，先进行瓦斯抽采，然后在进行主运输巷道（6）的开挖。
6.一种如权利要求1~3、5任一项所述的煤矿TBM连续掘巷的施工方法中的煤矿TBM，其特征在于：包括防爆盾体（101）和出渣系统（103），防爆盾体（101）内设有开挖装置（102），开挖装置（102）通过调向油缸组与防爆盾体（101）相连接，出渣系统（103）与开挖装置（102）的出渣口相对应。
7.根据权利要求6所述的煤矿TBM，其特征在于：所述防爆盾体（101）包括相互连接的前护盾（101-1）和后护盾（101-2），前护盾（101-1）的后部设有后隔板（104），调向油缸组设置在开挖装置（102）与后隔板（104）之间。
8.根据权利要求7所述的煤矿TBM，其特征在于：所述调向油缸组包括若干个推拉油缸（105），相邻两个推拉油缸（105）成空间V字型设置。
9.根据权利要求8所述的煤矿TBM，其特征在于：所述后护盾（101-2）的前部设有撑靴机构（106），后护盾（101-2）的后部设有机载支护装置（107）。
10.根据权利要求6~9任一项所述的煤矿TBM，其特征在于：所述开挖装置（102）包括旋转刀盘（102-1），旋转刀盘（102-1）与设置在防爆盾体（101）内的主驱动（102-2）相连接，旋转刀盘（102-1）的外圆周上设有刮渣板（102-3）。
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