本發(fā)明涉及礦山掘進，具體為敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝。

背景技術(shù)：

1、隧道掘進機(tunnel隧道，boring掘進)。它分為敞開式隧道掘進機和護盾式隧道掘進機，掘進、支護、出渣等施工工序并行連續(xù)作業(yè)，是機、電、液、光、氣等系統(tǒng)集成的工廠化流水線隧道施工裝備，具有掘進速度快、利于環(huán)保、綜合效益高等優(yōu)點，可實現(xiàn)傳統(tǒng)鉆爆法難以實現(xiàn)的復(fù)雜地理地貌深埋長隧洞的施工。

2、經(jīng)檢索專利號cn116378674a，具體為一種tbm連續(xù)掘進多條煤礦巷道施工方法，涉及煤礦巷道挖掘技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：利用tbm在煤礦的工作面內(nèi)挖掘蛇形巷道，蛇形巷道包括瓦斯水害治理直巷道部與弧形連接巷道部，且蛇形巷道的首、尾處的瓦斯水害治理直巷道部均與采區(qū)系統(tǒng)巷道連通；tbm連續(xù)掘進至最大掘進長度時，從采區(qū)系統(tǒng)巷道挖掘與瓦斯水害治理直巷道部連通的連通巷道部；在相鄰的兩條瓦斯水害治理直巷道部之間組建封閉墻；本發(fā)明避免了tbm掘進設(shè)備在井下內(nèi)的多次拆卸、多次轉(zhuǎn)運、多次組裝和多次始發(fā)，無需開挖多個拆卸、組裝硐室，減少輔助硐室的開挖方量；同時也縮減了tbm掘進設(shè)備的拆卸和轉(zhuǎn)運周期。

3、但上述專利號cn116378674a中tbm在煤礦井下掘進施工中，因掘進距離長，施工中穿過不同巖層或煤層，可能會遇到煤層厚度變化、煤層破碎度、瓦斯壓力等現(xiàn)象，其次地質(zhì)條件不穩(wěn)定，巖石破碎硬度小也可能對施工產(chǎn)生影響，在這種情況下會影響掘進過程的穩(wěn)定和高效的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，解決了tbm在煤礦井下掘進施工中，因掘進距離長，施工中穿過不同巖層或煤層，可能會遇到煤層厚度變化、煤層破碎度、瓦斯壓力等現(xiàn)象，其次地質(zhì)條件不穩(wěn)定，巖石破碎硬度小也可能對施工產(chǎn)生影響，從而影響掘進過程的穩(wěn)定和高效的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，包括以下步驟：

3、s1、巷道揭煤，首先使用機載全站儀測量，確定煤層的準(zhǔn)確位置，并進行煤層的揭煤工作，并注意控制煤層的破壞；

4、s2、注漿加固，在巷道揭煤后，根據(jù)測量結(jié)果在撐靴位置掘進中進行注漿加固；

5、s3、錨桿錨索加固支護，并在撐靴前進行打設(shè)錨桿錨索，加固煤層撐靴部位的巷道；

6、s4、tbm推進，然后通過機載全站儀測量下確定煤層撐靴部位穩(wěn)定的前提下，啟動tbm進行推進；

7、s5、姿態(tài)控制，定期使用機載全站儀測量tbm的姿態(tài)，通過導(dǎo)向系統(tǒng)進行調(diào)整；

8、s6、坡度調(diào)整，在設(shè)備起坡和降坡段提前調(diào)整巷道坡度，確保主機皮帶平滑運行；

9、s7、撐靴檢查，每次換步前移時，檢查撐靴連接螺栓，確保撐靴撐緊平整；

10、s8、頂板支護，進行超前支護，并進行頂板錨桿安裝，控制巷道頂板成型；

11、s9、施工監(jiān)控與質(zhì)量控制，并在施工的情況下持續(xù)監(jiān)控tbm姿態(tài)、撐靴狀態(tài)和頂板施工情況；

12、s10、完工驗收，在施工完成后確保施工過程中的安全措施得到執(zhí)行，另外進行巷道成型、支護質(zhì)量、設(shè)備狀態(tài)的全面驗收。

13、優(yōu)選的，所述s3步驟中加固巷道確保錨桿錨索的安裝質(zhì)量和深度。

14、優(yōu)選的，所述s4步驟中tbm推進中控制tbm的推進速度和推力，保持推進姿態(tài)與巷道施工曲線一致。

15、優(yōu)選的，所述s5步驟中導(dǎo)向系統(tǒng)的工作步驟如下；

16、數(shù)據(jù)采集，機載全站儀會連續(xù)地采集tbm的姿態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)會實時傳輸?shù)綄?dǎo)向系統(tǒng)；

17、數(shù)據(jù)處理，導(dǎo)向系統(tǒng)會對接收到的姿態(tài)數(shù)據(jù)進行處理，處理后的數(shù)據(jù)將作為后續(xù)計算的基礎(chǔ)；

18、姿態(tài)計算，導(dǎo)向系統(tǒng)會根據(jù)測量數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)定的參考系，計算出tbm的姿態(tài)；

19、姿態(tài)調(diào)整、根據(jù)計算出的姿態(tài)信息，導(dǎo)向系統(tǒng)會與tbm的控制系統(tǒng)進行通信，實時調(diào)整tbm的姿態(tài)。

20、優(yōu)選的，所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括橫滾、俯仰和偏航角。

21、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理包括去除噪聲和異常值。

22、優(yōu)選的，所述tbm姿態(tài)的調(diào)整通過調(diào)整機器中的操縱桿和液壓系統(tǒng)控制。

23、優(yōu)選的，所述參考系以水平面為基準(zhǔn)，通過計算各個角度與水平面的偏差來確定姿態(tài)。

24、本發(fā)明提供了敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝。與現(xiàn)有技術(shù)相比具備以下有益效果：

25、該敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，在挖掘過程中通過機載全站儀測量，確定煤層的準(zhǔn)確位置，定期使用機載全站儀測量tbm的姿態(tài)，通過導(dǎo)向系統(tǒng)進行調(diào)整，其次進行超前支護，并進行頂板錨桿安裝，控制巷道頂板成型，解決了礦用敞開式tbm掘進施工中穿煤掘進中的各種問題，完善了tbm穿煤層掘進施工工藝的探索應(yīng)用，有效提高了tbm掘進施工效率，降低了在煤巷條件下整機前移中撐靴撐緊影響，節(jié)約人工墊撐靴的材料投入和人工投入，以及解決tbm穿層掘進施工巷道支護問題。

技術(shù)特征：

1.敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，其特征在于：所述s3步驟中加固巷道確保錨桿錨索的安裝質(zhì)量和深度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，其特征在于：所述s4步驟中tbm推進中控制tbm的推進速度和推力，保持推進姿態(tài)與巷道施工曲線一致。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，其特征在于：所述s5步驟中導(dǎo)向系統(tǒng)的工作步驟如下；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，其特征在于：所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括橫滾、俯仰和偏航角。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，其特征在于：所述數(shù)據(jù)處理包括去除噪聲和異常值。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，其特征在于：所述tbm姿態(tài)的調(diào)整通過調(diào)整機器中的操縱桿和液壓系統(tǒng)控制。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的敞開式tbm在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，其特征在于：所述參考系以水平面為基準(zhǔn)，通過計算各個角度與水平面的偏差來確定姿態(tài)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了敞開式TBM在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，包括以下步驟，在挖掘過程中通過機載全站儀測量，確定煤層的準(zhǔn)確位置，定期使用機載全站儀測量TBM的姿態(tài)，通過導(dǎo)向系統(tǒng)進行調(diào)整，其次進行超前支護，并進行頂板錨桿安裝，控制巷道頂板成型，本發(fā)明涉及礦山掘進技術(shù)領(lǐng)域。該敞開式TBM在井工煤礦下穿層掘進施工工藝，解決了礦用敞開式TBM掘進施工中穿煤掘進中的各種問題，完善了TBM穿煤層掘進施工工藝的探索應(yīng)用，有效提高了TBM掘進施工效率，降低了在煤巷條件下整機前移中撐靴撐緊影響，節(jié)約人工墊撐靴的材料投入和人工投入，以及解決TBM穿層掘進施工巷道支護問題。

技術(shù)研發(fā)人員：王海連,苗慶武,任鄧君,劉偉,畢青泉,謝中輝,秦偉峰,郝建
受保護的技術(shù)使用者：陜西正通煤業(yè)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10