[发明专利]煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统及方法在审

专利信息
申请号: 202110891921.1 申请日: 2021-08-04
公开(公告)号: CN113622934A 公开(公告)日: 2021-11-09
发明(设计)人: 杨明;王松青;牛宾;刘宁;杨立云;许光泉;姚直书;马均志;申五刚;杨新文;赵敬秋;吴百川;康一强;胡斌海 申请(专利权)人: 中煤第三建设(集团)有限责任公司;中国矿业大学(北京);安徽理工大学
主分类号: E21D9/087 分类号: E21D9/087;E21D11/10;E21D11/14;E21D11/18;E21D20/00
代理公司: 合肥维可专利代理事务所(普通合伙) 34135 代理人: 吴明华
地址: 234099 *** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 煤矿 不良 地质 敞开 tbm 掘进机 超前 支护 系统 方法
【说明书】:

发明公开了煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统及方法,包括岩、煤层中使用的超前支护用钻进,TBM盾壳上面的预留的孔洞,超前大管棚、超前小导管、超前支护锚杆及注浆泵,为了解决煤矿井巷中施工遇不良地质带的问题,在施工的过程中采用在TBM盾壳上面的预留的孔洞安装超前大管棚,超前小导管、超前支护锚杆等方式进行超前支护,利用注浆泵注浆对不良地段井巷围岩进行超前加固,为了避免TBM掘进机在掘进的过程中碎矸石、浮煤等掉落在调节槽中阻挡超前管棚、导管及锚杆外扎角的调节,在调节槽贯穿TBM盾壳的开口处设置有抵挡板,抵挡板被阻挡在调节槽的斜面上而不会向调节槽的内部移动,达到阻挡碎矸石、浮煤等掉落在调节槽中的目的。

技术领域

本发明涉及TBM施工技术领域,具体涉及煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统及方法。

背景技术

TBM设备掘进至断层破碎带时,由于掌子面附近的围岩破碎、松散,TBM设备刀盘应顶在掌子面上,暂不后退,更不能在无推进的状态下转动刀盘进行掘进开挖出渣,否则,会造成刀盘前部更大范围坍塌,形成空穴,而一旦形成刀盘前部的空洞,处理起来困难更大,而且会延误工期。

根据地勘资料,TBM施工时主要存在破碎带、交错层理和可能产生的断层,施工中,在物探结果预测前方为软弱围岩时,施作超前探孔予以验证,视探孔取芯分析情况决定掘进措施,施工难度大;为此我们提供煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统及方法解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题,本发明提供了煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统及方法,当TBM开挖规模较小的破碎带和软岩段施工时,TBM刀盘侧护盾两侧岩石坍塌、掉落,一般小面积的软弱结构,调整掘进参数、降低撑靴的压力,TBM就可安全通过。

为了实现上述目的,本发明采用的煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统,煤炭矿层中使用的超前支护用的钻进,TBM盾壳上面的预留的孔洞,超前大管棚、超前小导管、超前支护锚杆,注浆泵,还包括:

设置于TBM盾壳并支撑于巷道两帮的撑靴;

设置于TBM盾壳的调节槽,调节槽中活动设置有导向管,所述调节槽的一端贯穿TBM盾壳,另一端贯穿TBM掘进机远离工作面的一侧,调节槽贯穿TBM盾壳的一端通过铰接轴活动铰接有抵挡板,调节槽内壁上设置有限制抵挡板向调节槽内部移动的斜面,调节槽贯穿TBM掘进机远离工作面的一侧活动贴合有橡胶板,橡胶板的上端固定在TBM掘进机的表面,所述导向管中活动穿过有倾斜锚固在巷道顶板中的超前支护锚杆;

设置于TBM盾壳的加强机构,所述加强机构包括安装在巷道顶板上的超前大管棚、固定在超前大管棚底部的钢拱架,固定在钢拱架底部的金属网片组件,所述超前大管棚与钢拱架之间设置有辅助加强机构,金属网片组件的一侧设置有向其内部喷射混凝土的混凝土喷射组件。

作为上述方案的进一步优化,所述TBM盾壳设置有供加强机构安装进入的缺口,所述调节槽的下端内部固定设置有支撑在导向管底部中间位置的支撑杆,支撑杆与导向管的底部铰接,调节槽的下端内部靠近抵挡板的一端设置有伸缩单元,伸缩单元的上下两端分别活动铰接在导向管的端部与调节槽的底部。

为了解决TBM在不良地质带不能正常运行的问题,本装置中设置了导向管,当TBM开挖规模较小的破碎带和软岩段施工时,TBM刀盘侧护盾两侧岩石坍塌、掉落,一般小面积的软弱结构,调整掘进参数、降低撑靴的压力,TBM就可安全通过,通过软弱围岩地带后,尽快加固围岩,主要是沿井筒周围钻孔对围岩进行固结注浆,地下水丰富时,对注浆厚度、长度加强控制,如岩石特别破碎,应该视情况,在撑靴部位及附近采取加固措施,具体的如:

打超前支护锚杆、挂网、喷射混凝土,确保撑靴稳固支撑,顺利掘进,TBM掘进采用低转速、高扭矩掘进,过程中同时通过观察TBM刀具的切深和转速变化,或通过皮带输送机上的石渣情况判断,发现岩石开始破碎、岩石强度明显降低等前兆,出现夹层、渗水等现象时应特别注意;

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