一種掘錨平行作業(yè)施工工藝及裝備的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地下工程安全高效快速施工的工藝及裝備。
【背景技術(shù)】
[0002]地下工程綜合機(jī)械化掘進(jìn)施工工藝，因其安全可靠、單進(jìn)效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的炮掘工藝，目前已被廣泛推廣應(yīng)用。如何實(shí)現(xiàn)安全高效掘進(jìn)，自上個(gè)世紀(jì)五十年代至今，國(guó)內(nèi)外采礦界進(jìn)行了大量的探索，并產(chǎn)生了很多技術(shù)與裝備。其中主要的技術(shù)點(diǎn)涉及兩個(gè)方面，即快速實(shí)施安全可靠的臨時(shí)支護(hù)和掘進(jìn)機(jī)截割與永久支護(hù)的平行作業(yè)。
[0003]臨時(shí)支護(hù)是為防止巷道開掘后圍巖冒落坍塌傷人，為保證永久支護(hù)作業(yè)人員的安全而設(shè)的，對(duì)于開采深度較淺且圍巖強(qiáng)度高、開挖后自支撐穩(wěn)定可靠、地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單等適合條件，采用機(jī)械方式進(jìn)行永久支護(hù)，作業(yè)人員不需要進(jìn)入空頂區(qū)時(shí)，可以不作臨時(shí)支護(hù)，直接進(jìn)行永久支護(hù)；一般情況下，在巷道開挖后要先在掘進(jìn)迎頭附近實(shí)施臨時(shí)支護(hù)，在臨時(shí)支護(hù)的保護(hù)下實(shí)施巷道的永久支護(hù)。
[0004]現(xiàn)有掘進(jìn)巷道臨時(shí)支護(hù)及采用機(jī)械方式進(jìn)行永久支護(hù)主要有6種類型:
[0005]1、傳統(tǒng)的臨時(shí)支護(hù)方式有吊環(huán)加鋼管(或軌道、型鋼)等，通過(guò)前竄鋼管(或軌道、型鋼)等再加護(hù)頂材料臨時(shí)支護(hù)頂板。
[0006]2、掘進(jìn)機(jī)機(jī)架式托梁護(hù)頂方式。
[0007]3、掘錨一體化掘進(jìn)機(jī)。
[0008]4、前后推拉式或成對(duì)交替邁步式液壓自移支架。
[0009]5、德國(guó)研制的單軌吊架棚機(jī)。
[0010]6、TBM遂道施工掘進(jìn)機(jī)臨時(shí)支護(hù)形式。
[0011]上述方式存在的主要問(wèn)題:
[0012]1、傳統(tǒng)的臨時(shí)支護(hù)前竄時(shí)需人工鋪網(wǎng)、上接頂材料，勞動(dòng)強(qiáng)度大，空頂下作業(yè)不安全，對(duì)頂板支護(hù)力幾乎沒(méi)有，只能對(duì)作業(yè)人員起到有限的保護(hù)作用，常出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員圖省事、怕麻煩、不使用現(xiàn)象。
[0013]2、掘進(jìn)機(jī)機(jī)架托梁式臨時(shí)支護(hù)，鋪網(wǎng)作業(yè)仍在空頂下，支護(hù)面積達(dá)不到全斷面，機(jī)架強(qiáng)度及與掘進(jìn)機(jī)連接強(qiáng)度受限，支護(hù)力很小，實(shí)施臨時(shí)支護(hù)及永久支護(hù)時(shí)掘進(jìn)機(jī)就無(wú)法平行作業(yè)。
[0014]3、掘錨一體化掘進(jìn)機(jī)。從六十年代第一代掘錨機(jī)誕生至今已進(jìn)行過(guò)兩次變革，第三代掘錨一體化，雖然實(shí)現(xiàn)了掘錨平行作業(yè)，但錨桿空頂距大，一般在1.2-1.5米以上，支護(hù)不能緊跟迎頭，所以，僅適用于釆深不大、礦壓小、圍巖條件較好的大斷面矩形或梯形巷道，因此，一直沒(méi)有得到廣泛的推廣應(yīng)用。像我國(guó)絕大部分礦區(qū)及德國(guó)、波蘭等國(guó)家開釆深度較深，礦壓大，圍巖松軟破碎等條件，錨桿密集，甚至還需要掛網(wǎng)、錨索支護(hù)，支護(hù)工作量大，不僅空頂距離滿足不了要求，支護(hù)時(shí)間遠(yuǎn)大于截割時(shí)間，也很難與截割同步。
[0015]4、前后推拉式或成對(duì)交替邁步式液壓自移支架，每一個(gè)循環(huán)對(duì)頂板反復(fù)支撐一次，易破壞頂板，不利于對(duì)頂板的支護(hù)，頂板條件不好時(shí)，必須停機(jī)支護(hù)，不能實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)截割與永久支護(hù)平行作業(yè)。
[0016]5、德國(guó)研制的單軌吊架棚機(jī)。是一種用于永久支護(hù)為架棚支護(hù)的作業(yè)機(jī)械，可以實(shí)現(xiàn)永久支護(hù)的機(jī)械化操作，避免人員進(jìn)入無(wú)支護(hù)區(qū)作業(yè)，但該設(shè)備結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，外形尺寸大，只能適用于大斷面巷道施工，支護(hù)與掘進(jìn)截割在同一區(qū)域，相互干撓，影響平行作業(yè)效率。
[0017]6、TBM掘進(jìn)機(jī)有敝開式、雙護(hù)盾、單護(hù)盾等多種形式，是全斷面截割掘進(jìn)機(jī)為一體的遂道施工臨時(shí)支護(hù)方式。該支護(hù)方式掘進(jìn)迎頭對(duì)頂幫的支護(hù)是通過(guò)護(hù)盾全長(zhǎng)對(duì)圍巖的整體支撐、收縮、前移、再支撐，反復(fù)支撐易破壞圍巖，僅適用于拐彎曲率半徑大、大斷面、圍巖條件較好的遂道施工，遇斷層、破碎帶易被卡住。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明公布了一種掘錨平行作業(yè)施工工藝方法及裝備。
[0019]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0020]一種掘錨平行作業(yè)施工工藝方法，將掘進(jìn)工作面分為掘進(jìn)機(jī)作業(yè)區(qū)和錨固支護(hù)區(qū)，從掘進(jìn)迎頭至掘進(jìn)機(jī)尾為掘進(jìn)機(jī)作業(yè)區(qū)，掘進(jìn)機(jī)后錨固作業(yè)范圍為錨固支護(hù)區(qū)，掘進(jìn)機(jī)作業(yè)區(qū)和錨固支護(hù)區(qū)統(tǒng)稱為臨時(shí)支護(hù)區(qū)，臨時(shí)支護(hù)區(qū)釆用折疊伸縮式巷道液壓支架進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，掘進(jìn)機(jī)截割與永久支護(hù)平行作業(yè)，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)截割和錨固支護(hù)完成一個(gè)步距后，通過(guò)輔助支架升降搬運(yùn)裝置將臨時(shí)支護(hù)區(qū)末端的液壓支架回撤并運(yùn)至掘進(jìn)迎頭，升起液壓支架完成臨時(shí)支護(hù)，進(jìn)入下一循環(huán)的掘錨平行作業(yè)。
[0021]一種掘錨平行作業(yè)施工裝備，包括掘進(jìn)機(jī)、若干架巷道液壓支架、輔助支架升降搬運(yùn)裝置、錨支作業(yè)平臺(tái)、機(jī)后運(yùn)輸系統(tǒng)、跟機(jī)通風(fēng)防塵設(shè)施；其中，所述的掘進(jìn)機(jī)用于巷道掘進(jìn)，所述的巷道液壓支架是通過(guò)輔助支架升降搬運(yùn)裝置與支架上的各立柱、千斤頂配合將相互鉸接的各構(gòu)件沿巷道輪廓展開支護(hù)圍巖的支架；所述的錨支作業(yè)平臺(tái)與機(jī)后運(yùn)輸系統(tǒng)為錨運(yùn)一體機(jī)、或錨運(yùn)一體橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，用于在掘進(jìn)機(jī)后進(jìn)行錨桿、錨索支護(hù)和煤矸運(yùn)輸；所述跟機(jī)通風(fēng)防塵設(shè)施包括壓入式風(fēng)筒和抽出式除塵風(fēng)機(jī)，兩者分置于掘進(jìn)機(jī)兩側(cè)，前者懸吊于掘進(jìn)機(jī)上，后者固定于掘進(jìn)機(jī)上。
[0022]所述巷道液壓支架包括頂梁、角梁、側(cè)護(hù)板、立柱、底座、護(hù)底板和護(hù)底千斤頂；所述的頂梁與巷道頂部的形狀一致，其兩端分別與角梁相連，所述的角梁、側(cè)護(hù)板、立柱、底座和護(hù)底板又依次鉸接，護(hù)底千斤頂?shù)纳隙算q接于側(cè)護(hù)板上，下端鉸接于護(hù)底板上；該裝置通過(guò)輔助支架升降搬運(yùn)裝置與支架上的立柱、護(hù)底千斤頂配合將各結(jié)構(gòu)件沿巷道輪廓展開支護(hù)巷道頂、幫和底，使巷道液壓支架沿著巷道橫截面方向折疊收縮沿巷道走向避開巷道內(nèi)的掘進(jìn)機(jī)等設(shè)備設(shè)施前后搬移，實(shí)現(xiàn)前支后回；該巷道液壓支架也可用于回采工作面巷道超前支護(hù)。
[0023]所述巷道液壓支架的側(cè)護(hù)板、護(hù)底板是否設(shè)置根據(jù)巷道礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)確定，需要對(duì)巷道兩幫進(jìn)行控制時(shí)設(shè)有側(cè)護(hù)板，如果對(duì)巷道兩幫和底板均需要進(jìn)行控制則設(shè)側(cè)護(hù)板和底座。
[0024]所述輔助支架升降搬運(yùn)裝置為掘進(jìn)機(jī)托載式，或移動(dòng)懸臂桁架托載式，或履帶行走龍門架托載式。
[0025]所述掘進(jìn)機(jī)托載式，至少包括固定于掘進(jìn)機(jī)上的固定架、在固定架上前后移動(dòng)的移動(dòng)架、在移動(dòng)架上移動(dòng)的載架小車、支架升降輔助裝置和移動(dòng)牽引系統(tǒng)；所述固定于掘進(jìn)機(jī)上的固定架其固定方式為前部與固定于掘進(jìn)機(jī)前承載架上的箱形結(jié)構(gòu)支撐架鉸接，后部與鉸接于掘進(jìn)機(jī)上的2個(gè)升降千斤頂鉸接，通過(guò)升降千斤頂固定架能繞支撐架鉸接處上下轉(zhuǎn)動(dòng)；固定架和千斤頂?shù)你q接座與掘進(jìn)機(jī)前、后承載架間通過(guò)螺栓相互聯(lián)結(jié)固定，并且其間分別設(shè)有橡膠彈簧；在對(duì)應(yīng)載架小車靜止位置和2個(gè)固定架滾輪位置的移動(dòng)架上設(shè)有以消除載架小車滾輪、2個(gè)固定架上的滾輪與移動(dòng)架間的間隙聚酯彈簧。
[0026]所述履帶行走龍門架托載式，其至少包括2個(gè)履帶總成、托載支架的龍門架、輔助支架升降運(yùn)移用的側(cè)向伸縮千斤頂和限位裝置、控制閥組；托載支架的龍門架固定于履帶總成的承載架上；在所述的龍門架上設(shè)有輔助支架升降千斤頂及防止支架在斜坡上升降、運(yùn)移時(shí)歪倒和沿巷道方向運(yùn)動(dòng)的側(cè)向伸縮千斤頂及其限位裝置；所述的履帶總成的液壓動(dòng)力是由液壓系統(tǒng)提供的，所述液壓系統(tǒng)采用掘進(jìn)機(jī)上的液壓系統(tǒng)，或是采用巷道液壓支架用液壓系統(tǒng)，或是在搬運(yùn)裝置上設(shè)有液壓動(dòng)力系統(tǒng)；所述的搬運(yùn)裝置上設(shè)有行走馬達(dá)、輔助支架升降千斤頂和巷道液壓支架的控制閥組。按照搬運(yùn)裝置一次載架數(shù)量，龍門架有托載I架和托載2架兩種形式；(托載I架是指龍門架上有I個(gè)架位，一次托載I架載架，托載2架指龍門架上有2個(gè)架位，一次可同時(shí)托載2架載架)所述的龍門架由鋼板和鋼板或鋼板和型鋼焊接而成；龍門架兩側(cè)支撐為板式箱體結(jié)構(gòu)；
[0027]所述錨支作