[发明专利]一种基于水力压裂的硬岩巷道或隧道快速连续掘进方法

权利要求书

1.一种基于水力压裂的硬岩巷道或隧道快速连续掘进方法，其特征在于，按以下步骤进行；

S1、确定水力压裂钻孔的长度以及布置方式；

S1.1、根据待掘进岩体的RQD值以及预设的掘进深度确定钻孔的深度；

S1.2、根据硬岩巷道或隧道工作面处最小地应力方向以及节理裂隙发育情况，确定钻孔的布置方式；

测量及计算硬岩巷道或隧道工作面处最小地应力方向，若工作面最小地应力方向与硬岩巷道或隧道的走向的夹角较小且硬岩巷道或隧道的岩体节理裂隙发育良好，则在垂直于工作面方向上布置四个钻孔；其中两个钻孔位于工作面垂直中心线的上部及下部，另外两个钻孔位于工作面垂直中心线中部的两侧；

若工作面最小地应力方向于硬岩巷道或隧道的走向的夹角较小，但节理裂隙不发育或发育较差；或者是最小地应力方向与硬岩巷道或隧道的走向呈较大夹角；则在于工作面垂直中心线的上部及下部分别布置两个倾斜钻孔，并在工作面垂直中心线中部的两侧布置两个水平钻孔；两个倾斜钻孔均与工作面呈0-90°夹角，并且两个倾斜钻孔相交；

S2、根据步骤S1确定的水力压裂钻孔的深度以及布置方式，对矿体进行钻孔；

S3、根据硬岩巷道或隧道的岩体的RQD值，确定水力压裂点的密度及数量，进行水力压裂；

S4、确定硬岩巷道或隧道水力压裂效果，确定硬岩巷道或隧道内部岩体裂隙扩展情况，内部岩体裂隙扩展明显后，进行掘进机掘进可行性分析，确定内部岩体的强度低于掘进机截齿的可截割强度后，利用掘进机对硬岩巷道或隧道机械切割掘进；

步骤S1.1中按以下方法确定钻孔的深度：

RQD≥75%，钻孔深度为预设掘进深度的70%-80%；75%＞RQD≥50%，钻孔深度为预设掘进深度的60%-70%；50%＞RQD≥25%，钻孔深度为预设掘进深度的55%-60%；25%＞RQD≥0，钻孔深度为预设掘进深度的50%-55%；

步骤S3中安以下方法确定水力压裂点的数量及密度：

RQD≥75%时，钻孔中水力压裂点的间隔为2-2.5m；75%＞RQD≥50%，钻孔中水力压裂点的间隔为2.5-3m；50%＞RQD≥25%，钻孔中水力压裂点的间隔为3-3.5m；25%＞RQD≥0，钻孔中水力压裂点的间隔为3.5-4m。

2.根据权利要求1所述的一种基于水力压裂的硬岩巷道或隧道快速连续掘进方法，其特征在于，通过水力压裂系统在步骤S3中进行水力压裂，所述水力压裂系统包括高压水泵（1）、压力表（2）、水压监测仪（3）、注水管（5）以及封孔器（6）；

所述高压水泵（1）的进水口连接水源，所述高压水泵（1）的出水口通过注水管（5）与封孔器（6）连接；所述水压监测仪（3）安装在高压水泵（1）的出水口处，用于监测高压水泵（1）的出水口的水压；所述压力表（2）安装在高压水泵（1）上，用于监测高压水泵（1）内部的压力。

3.根据权利要求1所述的一种基于水力压裂的硬岩巷道或隧道快速连续掘进方法，其特征在于，步骤S4中的掘进机包括机架（18）、行走部（17）、截割部（15）以及供水系统（19），所述行走部（17）连接在机架（18）的下部，通过行走部（17）带动掘进机往复行走；

所述截割部（15）连接在机架（18）的头部，所述截割部（15）包括截齿、截齿驱动机构以及降温除尘喷嘴，所述截齿通过截齿驱动机构连接在机架（18）的头部，所述降温除尘喷嘴与供水系统（19）连接，所述降温除尘喷嘴设在截齿的一侧，并且朝向截齿设置。

4.根据权利要求3所述的一种基于水力压裂的硬岩巷道或隧道快速连续掘进方法，其特征在于，步骤S4在利用掘进机对硬岩巷道或隧道机械切割掘进时，截齿沿切割路径进行切割，所述切割路径包括多个水平切割路径以及多个竖直切割路径，所述竖直切割路径处在相邻水平切割路径之间。