敞开式TBM在井工煤矿下穿层掘进施工工艺的制作方法

本发明涉及矿山掘进，具体为敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺。

背景技术：

1、隧道掘进机(tunnel隧道，boring掘进)。它分为敞开式隧道掘进机和护盾式隧道掘进机，掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工。

2、经检索专利号cn116378674a，具体为一种tbm连续掘进多条煤矿巷道施工方法，涉及煤矿巷道挖掘技术领域，包括以下步骤：利用tbm在煤矿的工作面内挖掘蛇形巷道，蛇形巷道包括瓦斯水害治理直巷道部与弧形连接巷道部，且蛇形巷道的首、尾处的瓦斯水害治理直巷道部均与采区系统巷道连通；tbm连续掘进至最大掘进长度时，从采区系统巷道挖掘与瓦斯水害治理直巷道部连通的连通巷道部；在相邻的两条瓦斯水害治理直巷道部之间组建封闭墙；本发明避免了tbm掘进设备在井下内的多次拆卸、多次转运、多次组装和多次始发，无需开挖多个拆卸、组装硐室，减少辅助硐室的开挖方量；同时也缩减了tbm掘进设备的拆卸和转运周期。

3、但上述专利号cn116378674a中tbm在煤矿井下掘进施工中，因掘进距离长，施工中穿过不同岩层或煤层，可能会遇到煤层厚度变化、煤层破碎度、瓦斯压力等现象，其次地质条件不稳定，岩石破碎硬度小也可能对施工产生影响，在这种情况下会影响掘进过程的稳定和高效的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，解决了tbm在煤矿井下掘进施工中，因掘进距离长，施工中穿过不同岩层或煤层，可能会遇到煤层厚度变化、煤层破碎度、瓦斯压力等现象，其次地质条件不稳定，岩石破碎硬度小也可能对施工产生影响，从而影响掘进过程的稳定和高效的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，包括以下步骤：

3、s1、巷道揭煤，首先使用机载全站仪测量，确定煤层的准确位置，并进行煤层的揭煤工作，并注意控制煤层的破坏；

4、s2、注浆加固，在巷道揭煤后，根据测量结果在撑靴位置掘进中进行注浆加固；

5、s3、锚杆锚索加固支护，并在撑靴前进行打设锚杆锚索，加固煤层撑靴部位的巷道；

6、s4、tbm推进，然后通过机载全站仪测量下确定煤层撑靴部位稳定的前提下，启动tbm进行推进；

7、s5、姿态控制，定期使用机载全站仪测量tbm的姿态，通过导向系统进行调整；

8、s6、坡度调整，在设备起坡和降坡段提前调整巷道坡度，确保主机皮带平滑运行；

9、s7、撑靴检查，每次换步前移时，检查撑靴连接螺栓，确保撑靴撑紧平整；

10、s8、顶板支护，进行超前支护，并进行顶板锚杆安装，控制巷道顶板成型；

11、s9、施工监控与质量控制，并在施工的情况下持续监控tbm姿态、撑靴状态和顶板施工情况；

12、s10、完工验收，在施工完成后确保施工过程中的安全措施得到执行，另外进行巷道成型、支护质量、设备状态的全面验收。

13、优选的，所述s3步骤中加固巷道确保锚杆锚索的安装质量和深度。

14、优选的，所述s4步骤中tbm推进中控制tbm的推进速度和推力，保持推进姿态与巷道施工曲线一致。

15、优选的，所述s5步骤中导向系统的工作步骤如下；

16、数据采集，机载全站仪会连续地采集tbm的姿态数据，数据会实时传输到导向系统；

17、数据处理，导向系统会对接收到的姿态数据进行处理，处理后的数据将作为后续计算的基础；

18、姿态计算，导向系统会根据测量数据和预先设定的参考系，计算出tbm的姿态；

19、姿态调整、根据计算出的姿态信息，导向系统会与tbm的控制系统进行通信，实时调整tbm的姿态。

20、优选的，所述姿态数据包括横滚、俯仰和偏航角。

21、优选的，所述数据处理包括去除噪声和异常值。

22、优选的，所述tbm姿态的调整通过调整机器中的操纵杆和液压系统控制。

23、优选的，所述参考系以水平面为基准，通过计算各个角度与水平面的偏差来确定姿态。

24、本发明提供了敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺。与现有技术相比具备以下有益效果：

25、该敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，在挖掘过程中通过机载全站仪测量，确定煤层的准确位置，定期使用机载全站仪测量tbm的姿态，通过导向系统进行调整，其次进行超前支护，并进行顶板锚杆安装，控制巷道顶板成型，解决了矿用敞开式tbm掘进施工中穿煤掘进中的各种问题，完善了tbm穿煤层掘进施工工艺的探索应用，有效提高了tbm掘进施工效率，降低了在煤巷条件下整机前移中撑靴撑紧影响，节约人工垫撑靴的材料投入和人工投入，以及解决tbm穿层掘进施工巷道支护问题。

技术特征：

1.敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，其特征在于：所述s3步骤中加固巷道确保锚杆锚索的安装质量和深度。

3.根据权利要求1所述的敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，其特征在于：所述s4步骤中tbm推进中控制tbm的推进速度和推力，保持推进姿态与巷道施工曲线一致。

4.根据权利要求1所述的敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，其特征在于：所述s5步骤中导向系统的工作步骤如下；

5.根据权利要求4所述的敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，其特征在于：所述姿态数据包括横滚、俯仰和偏航角。

6.根据权利要求4所述的敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，其特征在于：所述数据处理包括去除噪声和异常值。

7.根据权利要求4所述的敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，其特征在于：所述tbm姿态的调整通过调整机器中的操纵杆和液压系统控制。

8.根据权利要求4所述的敞开式tbm在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，其特征在于：所述参考系以水平面为基准，通过计算各个角度与水平面的偏差来确定姿态。

技术总结本发明公开了敞开式TBM在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，包括以下步骤，在挖掘过程中通过机载全站仪测量，确定煤层的准确位置，定期使用机载全站仪测量TBM的姿态，通过导向系统进行调整，其次进行超前支护，并进行顶板锚杆安装，控制巷道顶板成型，本发明涉及矿山掘进技术领域。该敞开式TBM在井工煤矿下穿层掘进施工工艺，解决了矿用敞开式TBM掘进施工中穿煤掘进中的各种问题，完善了TBM穿煤层掘进施工工艺的探索应用，有效提高了TBM掘进施工效率，降低了在煤巷条件下整机前移中撑靴撑紧影响，节约人工垫撑靴的材料投入和人工投入，以及解决TBM穿层掘进施工巷道支护问题。技术研发人员：王海连,苗庆武,任邓君,刘伟,毕青泉,谢中辉,秦伟峰,郝建受保护的技术使用者：陕西正通煤业有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10