一种煤矿特长斜井敞开式TBM施工超前支护系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种煤矿特长斜井敞开式TBM施工超前支护系统，包括设置于环形轨道上的钻孔，钻孔贯穿环形轨道前侧的位置固定设置有将钻孔端部密封住的弹性密封板，弹性密封板上固定且贯穿的设置有圆管，钻孔贯穿环形轨道后侧的位置侧面设置有控制槽，控制槽中设置有用于推动圆管端部倾斜移动的调节机构，TBM机在隧道中掘进从而延长隧道，而在掘进时通过检测隧道前方地质情况，对隧道前方进行超前支护，首先，利用钻机的钻杆对隧道外围层结构进行打孔，利用调节机构可调节圆管的倾斜度，当钻杆穿过圆管对隧道外围层结构进行打孔时可选择合适的孔倾斜度，钻孔之后将管棚穿过圆管插固在预先打好的孔中，对隧道进行超前支护，避免坍塌。避免坍塌。避免坍塌。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿特长斜井敞开式TBM施工超前支护系统


[0001]本技术涉及超前支护
，具体涉及一种煤矿特长斜井敞开式TBM施工超前支护系统。

技术介绍

[0002]现实中大多数的隧道都有一定的软岩地质段,并且还有可能遇到各种非常恶劣的地质情况,如地质破碎带、断裂带、卵石堆积层等,在遇到这些地质时就必须对围岩进行超前支护,防止围岩坍塌,然后才能进行掘进作业。目前采用的超前支护方法主要有超前锚杆或超前管棚和超前预注浆,这些方法都必须先进行超前钻孔作业。
[0003]现有技术中，在超前钻孔作业时钻孔与隧道上方内壁之间保持一定的角度，增加超前支护时的支护强度，但现实作业中，因地质情况不同，超前支护中钻孔固定式的角度不再适用，可能会出现支护强度不够的现象；为此我们提供一种煤矿特长斜井敞开式TBM施工超前支护系统解决上述问题。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本技术提供了一种煤矿特长斜井敞开式TBM施工超前支护系统，当钻杆穿过圆管对隧道外围层结构进行打孔时可选择合适的孔倾斜度，钻孔之后将管棚穿过圆管插固在预先打好的孔中，对隧道进行超前支护，避免坍塌。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用的一种煤矿特长斜井敞开式TBM施工超前支护系统，包括在隧道中掘进的TBM机与固定在TBM机外圈处的环形轨道，还包括：
[0006]设置于环形轨道上的钻孔，所述钻孔贯穿环形轨道的前后两侧，钻孔贯穿环形轨道前侧的位置固定设置有将钻孔端部密封住的弹性密封板，所述弹性密封板上固定且贯穿的设置有圆管，所述钻孔贯穿环形轨道后侧的位置侧面设置有控制槽，所述控制槽中设置有用于推动圆管端部倾斜移动的调节机构，所述圆管中活动穿过有用于超前支护在隧道内壁的管棚，管棚的端部设置有用于辅助固定在隧道内壁的隧道外围层结构中的固定段。
[0007]需要说明的是，钻孔贯穿环形轨道靠近钻孔前进方向的一侧为前侧，钻孔贯穿环形轨道远离钻孔前进方向的一侧为后侧。
[0008]作为上述方案的进一步优化，所述调节机构包括两端分别固定在控制槽上下内壁的轴杆，所述轴杆上通过螺纹配合连接有两组调节螺母，两组调节螺母分别活动贴合在圆管远离弹性密封板一端的上下两侧。
[0009]本实施例中，TBM机在隧道中掘进从而延长隧道，而在掘进时通过检测隧道前方地质情况，对隧道前方进行超前支护，首先，利用钻机的钻杆对隧道外围层结构进行打孔，利用调节机构可调节圆管的倾斜度，当钻杆穿过圆管对隧道外围层结构进行打孔时可选择合适的孔倾斜度，钻孔之后将管棚穿过圆管插固在预先打好的孔中，对隧道进行超前支护，避免坍塌；
[0010]具体的，转动两组调节螺母，两组调节螺母沿着轴杆上下移动，从而改变圆管端部
的位置，而圆管远离调节螺母的一端固定在弹性密封板上，弹性密封板可弹性变形进行适应，达到了方便调节圆管倾斜度的目的，可根据地质情况选择打孔的倾斜度。
[0011]在超前支护系统实际应用的过程中主要分为布置孔位、选择孔和岩壁的夹角、孔深的选择等几个步骤；
[0012]在布置孔位时，当发现地质情况恶化，需要超前支护时，首先在所需钻孔处布置孔位，打若干个孔，并安装管栅和进行超前预注浆，孔的间距一般在
‑
mm之间，根据地质情况具体决定，岩石越破碎孔的间距越小，以达到支护效果；
[0013]在选择孔和岩壁的夹角时，理论上孔与岩壁的夹角越小，支护效果就越好，因为夹角大时随着孔深的增加，孔距岩壁的距离越远，支护完毕进行掘进时围岩坍塌量就越大，需要回填的混凝土量就越多，影响支护效果，也不经济；但夹角太小又会因钻孔过程中的“掉头”现象造成孔侵入隧道净空从而造成废孔，同时受后部钢拱架的影响也难以将夹角选得很小，经验表明夹角选在
‑°
之间比较合适；
[0014]在选择孔深时，钻孔应尽可能深，但一方面受钻机性能的限制，另一方面受孔与岩壁夹角的影响，无法将孔钻得很深，每次钻孔深度一般在
‑
m之间比较合适。
[0015]作为上述方案的进一步优化，所述钻孔的高度为圆管直径的三倍，钻孔与控制槽同高且相互连通。
[0016]钻孔的高度足够供圆管端部上下一定角度的调节，达到了改变钻孔倾斜度的目的。
[0017]作为上述方案的进一步优化，所述钻孔在环形轨道上等距离设置有多组。
[0018]本实施例中，多个钻孔的位置可同时打孔，之后安装多组管棚，进行高强度的超前支护，可根据实际需求选择合适位置进行打孔及安装管棚。
[0019]作为上述方案的进一步优化，所述固定段包括呈V字形结构的弹性卡条，所述管棚靠近固定段的一端设置有用于容纳弹性卡条的空心槽，所述空心槽中活动设置有活动贴合在弹性卡条端部的弹性抵块，所述空心槽的底部固定焊接有支撑在弹性抵块一侧并将弹性抵块压紧在弹性卡条端部的高强度弹簧，所述空心槽的内壁上设置有供弹性卡条端部穿过并延伸至管棚外圈处的斜孔，所述弹性卡条的开口端设置于空心槽中，弹性卡条的闭口端位于空心槽的外部。
[0020]为了增加管棚与隧道外围层结构之间的相对固定强度，在管棚的端部设置有固定段，当管棚插入预先打好的孔时，管棚端部的弹性卡条到达孔尽头时，孔尽头的内壁会抵触弹性卡条向空心槽中移动，弹性卡条压缩弹性抵块朝向空心槽的底部移动而将斜孔漏出，此时，弹性卡条的端部可通过斜孔并插合固定在隧道外围层结构中，完成咬合固定的目的，进一步增加了超前支护的支护强度。
[0021]需要说明的是，装置中，斜孔连通空心槽的位置被弹性抵块阻挡。
[0022]作为上述方案的进一步优化，所述空心槽贯穿管棚端部的开口处固定设置有限制在弹性卡条外圈处的限位环。
[0023]由于弹性卡条具有一定弹性变形的能力，而弹性卡条一端伸出空心槽，一端进入空心槽时处于压缩状态，弹性卡条的两边会具有向外的撑紧力，进而撑紧固定在限位环的内圈处，避免了弹性卡条从空心槽中自动脱落的现象。
[0024]作为上述方案的进一步优化，所述空心槽呈圆锥形槽体结构，空心槽贯穿管棚端
部的一侧开口大。
[0025]为了避免弹性卡条受钻孔中一些碎土、碎石的影响而提前从斜孔中伸出，将空心槽设置为圆锥形槽体结构，而空心槽的底部也具有高强度支撑的高强度弹簧与可弹性变形的弹性抵块，当弹性卡条受到孔尽头的内壁挤压力过大时，才能使得弹性抵块被压缩变形从而移动向空心槽的底部，高强度弹簧才会被逐渐压缩，使得弹性卡条的端部进入斜孔后伸出，由于空心槽内壁为圆锥形槽体结构，弹性卡条在逐渐伸入空心槽中的过程中，其端部会实时贴合在空心槽的内壁上，当斜孔漏出时，弹性卡条的端部会顺利进入斜孔中；
[0026]为了避免弹性卡条与斜孔错位，斜孔可在空心槽的内壁呈圆形阵列状设置有多组，或者将空心槽设置呈扁形槽体结构，其宽度只供弹性卡条直径宽度进出。
[0027]作为上述方案的进一步优化，所述弹性抵块呈凹字形结构，弹性抵块的凹字形开口一端朝向空心槽底部设置。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿特长斜井敞开式TBM施工超前支护系统，包括在隧道中掘进的TBM机与固定在TBM机外圈处的环形轨道，其特征在于，还包括：设置于环形轨道上的钻孔，所述钻孔贯穿环形轨道的前后两侧，钻孔贯穿环形轨道前侧的位置固定设置有将钻孔端部密封住的弹性密封板，所述弹性密封板上固定且贯穿的设置有圆管，所述钻孔贯穿环形轨道后侧的位置侧面设置有控制槽，所述控制槽中设置有用于推动圆管端部倾斜移动的调节机构，所述圆管中活动穿过有用于超前支护在隧道内壁的管棚，管棚的端部设置有用于辅助固定在隧道内壁的隧道外围层结构中的固定段。2.根据权利要求1所述的一种煤矿特长斜井敞开式TBM施工超前支护系统，其特征在于：所述调节机构包括两端分别固定在控制槽上下内壁的轴杆，所述轴杆上通过螺纹配合连接有两组调节螺母，两组调节螺母分别活动贴合在圆管远离弹性密封板一端的上下两侧。3.根据权利要求1所述的一种煤矿特长斜井敞开式TBM施工超前支护系统，其特征在于：所述钻孔的高度为圆管直径的三倍，钻孔与控制槽同高且相互连通。4.根据权利要求1所述的一种煤矿特长斜井敞开式TBM施工超前支护系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，马均志，许光泉，姚直书，牛宾，杨新文，吴百川，
申请(专利权)人：中煤第三建设集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：