一种矿用全断面硬岩掘进机及其循环掘进方法技术

本发明专利技术公开了一种矿用全断面硬岩掘进机及其循环掘进方法，包括掘进机主机，所述掘进机主机包括依次连接的掘进刀盘、盾体与驱动件、梁体、撑紧推进机构、后支撑机构、后配套构件；所述撑紧推进机构包括推进油缸和撑靴，所述撑靴沿掘进机主机的水平方向设置；所述梁体包括依次连接的主梁、环形梁、过度梁和滑梁，所述推进油缸的一端连接梁体，另一端驱动撑靴，所述撑靴套设在滑梁上，所述后支撑机构通过拖拉油缸连接后配套构件。本发明专利技术实现高度机械化、自动化、信息化，实现了传统岩巷掘进技术和装备的历史性突破，为解决煤矿发展的岩巷瓶颈问题奠定了坚实基础，对确保矿井正常接替、实现高产高效建设目标具有重要意义。

Full face hard rock digging machine for mining and its circulating tunneling method

The invention discloses a mine TBM tunneling method and its circulation, including tunneling machine host, the host machine comprises a cutterhead, connecting the shield body and a driving element, beam body, hold tight after the propulsion mechanism, supporting mechanism, supporting member; the tension propulsion mechanism including the propulsion cylinder and supporting boots, setting the support boots along the tunneling machine main engine in the horizontal direction; the girder comprises a girder, ring beam, beam and beam over sliding, the thrust cylinder is connected with one end of the beam, the other end of the driving support boots, the supporting shoe cover in the sliding beam and the rear support mechanism by dragging the cylinder connection components. The invention is to achieve a high degree of mechanization, automation, information technology, to achieve a historic breakthrough in the traditional rock drivage technology and equipment, has laid a solid foundation for solving the bottleneck problem of coal mine roadway development, to ensure the normal replacement, to achieve high efficiency construction target has important significance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于煤矿采掘用的硬岩掘进机，尤其涉及的是一种矿用全断面硬岩掘进机及其循环掘进方法。
技术介绍
煤矿采掘接替矛盾一直是矿井难以有效解决的主要矛盾之一。对于矿区岩巷进尺总量大(如年均量为16万米左右)，瓦斯治理巷道占比高(如年均6～7万米，占比40％)。盾构机的基本工作原理是，前面的圆形刀盘在千斤顶的推动下旋转并向前推进，圆柱体的钢组件(即护盾)对挖掘的隧洞起临时支撑作用，挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行；盾体后方传送带运输挖下的土壤、岩石和砂砾，先进入土仓并被阶段性传送到井口。目前国内正在施工的盾构机大部分进口。目前，现有的盾构机主要适用于土质地质结构，用于城市地铁隧道工程建设。煤矿岩石巷道通常采用风动凿岩机、液压钻车或掘进机进行凿岩，全断面硬岩掘进机(TunnelBoringMachine，简称TBM)，TBM的基本工作原理是，旋转并推进刀盘，通过盘形滚刀破碎岩石使隧洞全断面一次成型。它与盾构机的主要区别是不具备泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能。传统硬岩掘进机械化程度低、施工安全性和作业环境差，平均月进尺单进只有75米，制约矿井的安全高效生产，发展安全快速高效掘进对煤矿意义重大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种矿用全断面硬岩掘进机及其循环掘进方法，满足煤矿的硬岩工况，实现高效掘进。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术的一种矿用全断面硬岩掘进机，包括掘进机主机，所述掘进机主机包括依次连接的掘进刀盘、盾体与驱动件、梁体、撑紧推进机构、后支撑机构、后配套构件；所述撑紧推进机构包括推进油缸和撑靴，所述撑靴沿掘进机主机的水平方向设置；所述梁体包括依次连接的主梁、环形梁、过度梁和滑梁，所述推进油缸的一端连接梁体，另一端驱动撑靴，所述撑靴套设在滑梁上，所述后支撑机构通过拖拉油缸连接后配套构件。所述掘进机还包括运输系统，所述运输系统位于后配套构件之后，所述运输系统包括设置于巷道内的单轨吊机构、皮带运料机构和人行通道，所述单轨吊机构设置在巷道的顶部，皮带运料机构和人行通道分别设置于巷道的底部，所述单轨吊机构包括固定底座、连接锚链、连接环和轨道；所述固定底座固定在盾构机巷道的顶部，所述连接锚链的一端连接在固定底座上，另一端连接在连接环上，所述轨道的顶部与连接环相连。在圆形巷道的顶部吊设单轨吊机构，能够满足矿用TBM的打运需要，同时不占下部空间，实现对巷道的合理布局，在长距离运输上优点更为突出，解决了矿用TBM施工时由于巷道空间有限，无法使用地轨进行物料运输的问题，在设备拆除期间避免了巷道地面轨道运输用电机车的重复充电问题，还免去了巷道地面轨道运输中专为电机车铺设的车场，在盾构机的安装拆除和皮带机的安装拆除中，解决了重复装卸车的起吊难题，可以使用单轨吊直接进行起吊。为立井开采煤矿应用盾构机快速掘进提供了技术支持。所述人行通道包括多组托架和多个踏板，所述多组托架依次平行设置，每组托架包括横向支撑架和竖向支撑架，所述横向支撑架的沿巷道横截面的横向设置，所述横向支撑架的首端搭设在巷道的侧壁，末端与竖向支撑架垂直连接，所述踏板铺设在所述相邻两组托架的两个横向支撑架之间。综合考虑巷道内设施的布置情况，同时考虑到巷道上部空间需作为单轨吊物料运输空间，不能占用，最终确定行人通道只能布置在巷道底部侧边。能够满足在“O”型断面的巷道内顺利行走，同时不占物料运输空间，合理布局。所述掘进机还包括除尘系统，所述除尘系统包括机载吸风管道、机载排风管路、机载供风管路、除尘风机、供风风机、供风风筒、调风装置；所述机载吸风管道沿矿用TBM的主机长度方向设置，所述除尘风机设置矿用TBM的主机上，所述除尘风机前端与机载吸风管道相连，后端与机载排风管道相连，所述供风风机与供风风筒相连，所述供风风筒上设有第一供风口和第二供风口，所述调风装置分别设置于第一供风口和第二供风口上，所述第一供风口位于除尘风机之后，所述第二供风口连接机载供风管路，所述机载供风管路的出口位于矿用TBM的工作面小于或等于10m处所述调风装置选自手摇式调风装置和绑扎式调风装置中的任一种，所述手摇式调风装置包括调节筒体、多个调节叶片和旋转把手，所述调节叶片设置于所述调节筒体的横截面上，所述多个调节叶片通过旋转把手依次串接，所述旋转把手的端部设置于调节筒体上；所述绑扎式调风装置包括调节风筒和三通管道，所述三通管道设置在调节风筒上。除尘系统能够满足工作面回风流、F2粉尘检测探头值为1.5-2mg/m3。有效改善了工作人员的作业环境，为矿井安全可持续发展提供了强有力的保障。所述掘进机还包括水循环系统，所述水循环系统包括外部水源、内循环供水管、内循环水路、内循环出水管；所述外部水源连接内循环供水管的进口，所述内循环供水管的出口连接内循环水路的进口，所述内循环水路的出口连接内循环出水管，所述内循环出水管的出口连接到各个矿用TBM的外部设备的用水进口。所述内循环水泵有两个，分别为第一内循环水泵和第二内循环水泵，所述矿用TBM的内部设备有两组，分别为第一组矿用TBM的内部设备和第二组矿用TBM的内部设备；所述内循环水箱的进口连接内循环供水管的出口，所述内循环水箱的出口分别连接第一内循环水泵和第二内循环水泵的进口，所述第一内循环水泵的出口连接第一组矿用TBM的内部设备的用水进口，所述第二内循环水泵的出口连接第二组矿用TBM的内部设备的用水进口，所述第一组矿用TBM的内部设备和第二组矿用TBM的内部设备的用水出口分别连接到内循环出水管的进口。省去了外循环水系统，去除了热水箱、冷水箱和相应的水泵，同时省去了热交换器，另外减少了一路回水管路的安装工作量，减少了设备安装和维护的工作量，同时省去了看泵人员以及部分管路延伸工程，并且改造后的水循环系统降温效果大大改善，能满足设备用水和降温要求，提高设备开机率，为矿用TBM快速高效掘进提供了有力保障。所述掘进机还包括支护系统，所述支护系统包括支撑架与分别设置于矿用TBM的环形梁上支护平台、升降机构和支撑立柱；所述支护平台设置于环形梁的侧边形成用于站立的空间，所述升降机构的一端铰接在环形梁上，另一端铰接在支撑立柱上，所述支撑立柱的一端铰接在环形梁上，另一端铰接在支撑架上，所述支撑立柱和升降机构构成曲柄连杆机构用于驱动支撑架上下运动。所述支撑架包括多个支撑杆和连接杆，所述连接杆为弧形，所述支撑立柱带动连接杆上下运动，所述多个支撑杆依次沿连接杆的弧形方向固定在连接杆上。本专利技术解决了矿用TBM支护时，人员的站位、临时支护和网片托举问题，不仅可以对巷道顶板的临时支撑，同时可以用于托举网片，而且采用液压控制，相对于传统的综掘巷道临时支护，安全性较高，操作人员劳动强度低，工序简单，操作方便，在现场非常实用。一种矿用全断面硬岩掘进机的循环掘进方法，包括以下步骤：(1)通过掘进刀盘将岩石打碎，碎石向后输送，通过连续皮带运料机向后运输；(2)对巷道进行临时支护，然后安装锚杆，永久支护巷道；(3)一个掘进行程结束，掘进刀盘停止旋转并后退一定距离，防止刀盘下次重载启动；(4)后支撑机构伸出支撑牢固；(5)撑靴收回并前移一个循环距离，然后撑靴伸出并与硐壁夹紧；(6)收回后支撑机构，并通过拖拉油缸带动后配套构件前行一个循环距离，进入下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿用全断面硬岩掘进机，其特征在于，包括掘进机主机，所述掘进机主机包括依次连接的掘进刀盘、盾体与驱动件、梁体、撑紧推进机构、后支撑机构、后配套构件；所述撑紧推进机构包括推进油缸和撑靴，所述撑靴沿掘进机主机的水平方向设置；所述梁体包括依次连接的主梁、环形梁、过度梁和滑梁，所述推进油缸的一端连接梁体，另一端驱动撑靴，所述撑靴套设在滑梁上，所述后支撑机构通过拖拉油缸连接后配套构件。

【技术特征摘要】
1.一种矿用全断面硬岩掘进机，其特征在于，包括掘进机主机，所述掘进机主机包括依次连接的掘进刀盘、盾体与驱动件、梁体、撑紧推进机构、后支撑机构、后配套构件；所述撑紧推进机构包括推进油缸和撑靴，所述撑靴沿掘进机主机的水平方向设置；所述梁体包括依次连接的主梁、环形梁、过度梁和滑梁，所述推进油缸的一端连接梁体，另一端驱动撑靴，所述撑靴套设在滑梁上，所述后支撑机构通过拖拉油缸连接后配套构件。2.根据权利要求1所述的一种矿用全断面硬岩掘进机，其特征在于，所述掘进机还包括运输系统，所述运输系统位于后配套构件之后，所述运输系统包括设置于巷道内的单轨吊机构、皮带运料机构和人行通道，所述单轨吊机构设置在巷道的顶部，皮带运料机构和人行通道分别设置于巷道的底部，所述单轨吊机构包括固定底座、连接锚链、连接环和轨道；所述固定底座固定在盾构机巷道的顶部，所述连接锚链的一端连接在固定底座上，另一端连接在连接环上，所述轨道的顶部与连接环相连。3.根据权利要求2所述的一种矿用全断面硬岩掘进机，其特征在于，所述人行通道包括多组托架和多个踏板，所述多组托架依次平行设置，每组托架包括横向支撑架和竖向支撑架，所述横向支撑架的沿巷道横截面的横向设置，所述横向支撑架的首端搭设在巷道的侧壁，末端与竖向支撑架垂直连接，所述踏板铺设在所述相邻两组托架的两个横向支撑架之间。4.根据权利要求1所述的一种矿用全断面硬岩掘进机，其特征在于，所述掘进机还包括除尘系统，所述除尘系统包括机载吸风管道、机载排风管路、机载供风管路、除尘风机、供风风机、供风风筒、调风装置；所述机载吸风管道沿矿用TBM的主机长度方向设置，所述除尘风机设置矿用TBM的主机上，所述除尘风机前端与机载吸风管道相连，后端与机载排风管道相连，所述供风风机与供风风筒相连，所述供风风筒上设有第一供风口和第二供风口，所述调风装置分别设置于第一供风口和第二供风口上，所述第一供风口位于除尘风机之后，所述第二供风口连接机载供风管路，所述机载供风管路的出口位于矿用TBM的工作面小于或等于10m处。5.根据权利要求4所述的一种矿用全断面硬岩掘进机，其特征在于，所述调风装置选自手摇式调风装置和绑扎式调风装置中的任一种，所述手摇式调风装置包括调节筒体、多个调节叶片和旋转把手，所述调节叶片设置于所述调节筒体的横截面上，所述多个调节叶片通过旋转把手依次串接，所述旋转把手的端部设置于调节筒体上；所述绑扎式调风装置包...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永志，曹承平，温福平，张继兵，王传兵，唐彬，陈元新，王要平，王成博，赵先发，张俊卿，程志，侯俊领，
申请(专利权)人：淮南矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34