一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法技术

本发明专利技术提供一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法，涉及掘进工程领域。该弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法包括以下方法步骤：S1、启动液压缸缓慢推进敞开式大断面掘进机刀盘靠近掌子面，待刀盘完全贴合岩面后，提升液压缸推力进行掘进作业，敞开式大断面掘进机掘进期间同时开始围岩支护、钢轨铺设、清渣、风水电延伸作业。通过增大撑靴与围岩的接触面积，为水平支撑系统提供了足够的支撑反力，通过在盾体两侧扩挖形成导洞，对主机底部进行注浆加固，解决了敞开式大断面掘进机在弱胶结岩层中掘进时发生栽头现象的问题，通过增加敞开式大断面掘进机扩挖量，增大了主机护盾与围岩间隙，防止卡机事故的发生。防止卡机事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法


[0001]本专利技术涉及掘进工程领域，具体为一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法。

技术介绍

[0002]由于特殊的成岩环境和沉积过程，我国西部地区广泛分布着中生代侏罗系、白垩系等胶结程度较低的一类弱胶结软岩地层，弱胶结软岩地层是一种组成矿物性质差、沉积年代短、胶结差、强度低、完整性差且填充物多为泥质胶结的地层，受扰动后易产生裂隙。
[0003]在采用敞开式大断面掘进机对弱胶结岩层进行施工的过程中，由于弱胶结岩层构成密实度差、完整性差等属性，因此存在弱胶结软岩巷道大变形的可能，同时弱胶结岩层可能无法为水平支撑系统提供足够的推进支撑反力，当由于各种原因需降低掘进速度或停机时，围岩的快速挤压变形可能会超过护盾与围岩之间的预留变形量，甚至可能使护盾受到强烈挤压，导致卡机事故的发生，同时由于岩层的软弱特性，围岩强度较低时可能不足以支撑敞开式大断面掘进机主机重量，造成刀盘及主机位置下陷，引起栽头现象的发生。

技术实现思路

[0004]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法，解决了敞开式大断面掘进机设备在弱胶结岩层中掘进时，地层不能提供足够的反力支撑，围岩变形量大导致护盾被卡，敞开式大断面掘进机刀盘及主机位置下陷引起栽头现象的问题。
[0005]（二）技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法，包括以下方法步骤：S1、启动液压缸缓慢推进敞开式大断面掘进机刀盘靠近掌子面，待刀盘完全贴合岩面后，提升液压缸推力进行掘进作业，敞开式大断面掘进机掘进期间同时开始锚杆支护、喷锚、钢轨铺设、清渣、风水电延伸作业；S2、敞开式大断面掘进机在弱胶结岩层掘进时，首先确定围岩变形量数据，之后适当增加敞开式大断面掘进机的扩挖量，增大护盾与围岩间的空隙，使主机顺利掘进，同时通过地质超前探测和预报及时掌握工作面前方地质情况；S3、掘进行程结束后，停止推进并使刀盘后退3～5cm，按照正序依次停止刀盘喷水、驱动电机、刀盘旋转；S4、确定掘进辅助施工完成并符合继续掘进的需要，准备开始下一掘进行程，每循环进尺440mm～460mm。
[0006]根据本申请的一个实施方式，所述S1步骤中，使用激光导向装置引导敞开式大断面掘进机对隧洞轴线进行跟踪控制，操作人员根据导向系统数据和指导调向措施调整敞开式大断面掘进机的掘进方向。
[0007]根据本申请的一个实施方式，所述S2步骤中，导管注浆完成后，利用钢筋排架、工字型钢或现浇混凝土结构进行辅助加固。
[0008]根据本申请的一个实施方式，所述S2步骤中，敞开式大断面掘进机未进行扩挖时，主机与围岩间隙值表示为Smin，敞开式大断面掘进机进行最大限度扩挖时间隙值表示为Smax，在弱胶结岩层的掘进过程中，敞开式大断面掘进机扩挖或者超前处理遵循以下原则：a.当变形量U小于一般间隙Smin时，敞开式大断面掘进机不需扩挖；b.当Smin<U<Smax时，需进行扩挖，扩挖量D>U－Smin；c.当U>Smax时，扩挖无法满足要求，采取超前导洞扩挖措施处理。
[0009]根据本申请的一个实施方式，所述S2步骤中，敞开式大断面掘进机在弱胶结岩层中掘进时，液压缸的压力由9～12MPa提高到18～20MPa。
[0010]根据本申请的一个实施方式，所述S2步骤中，当敞开式大断面掘进机发生栽头现象后，在盾体两侧扩挖形成导洞，对主机位置底部进行注浆加固。
[0011]（三）有益效果本专利技术提供了一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法。具备以下有益效果：1、本专利技术通过增大撑靴与围岩接触面积，使用导管注浆加固撑靴部位附近地层的方法，加强了撑靴部位支护结构，并利用钢筋排架、工字型钢或现浇混凝土结构进行辅助加固，为敞开式大断面掘进机设备在弱胶结岩层中提供了足够的推进支撑反力。
[0012]2、本专利技术通过在弱胶结地层中适当增加敞开式大断面掘进机的扩挖量，增大了主机护盾与围岩间的空隙，一方面可使主机顺利掘进，防止卡机事故发生，另一方面也给后期的管片安装和围岩加固等提供了良好的条件。
[0013]3、本专利技术通过地质超前探测和预报及时掌握工作面前方地质情况，同时采用在盾体两侧扩挖形成导洞，对主机位置底部进行注浆加固的方法，解决了敞开式大断面掘进机在弱胶结岩层中掘进时由于围岩强度低，可能造成刀盘及主机位置下陷，引起栽头现象的问题。
具体实施方式
[0014]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]实施例一：一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法，包括以下方法步骤：S1、启动液压缸缓慢推进敞开式大断面掘进机刀盘靠近掌子面，待刀盘完全贴合岩面后，提升液压缸推力进行掘进作业，敞开式大断面掘进机掘进期间同时开始围岩支护、钢轨铺设、清渣、风水电延伸作业，在此步骤中，围岩支护工艺采用“一键式钻锚+自动喷混”的形式，具体表现为：锚杆钻机系统分为两个区块，第一钻机区块拥有两台钻机，分别布置于设备的主梁两侧，每台钻机采用控制手柄独立控制，而第二钻机区块配置四台钻机，位于设备后支撑的后部，混凝土喷射系统安装在喷混桥上实现与敞开式大断面掘进机掘进同步混凝土喷射支护，距离刀盘掌子面55 m处，喷头距洞壁0.9m，采用遥控操作自动喷混的方
式，利用敞开式大断面掘进机喷混设备各关节安装的传感器及运动学建模技术，实时获取末端喷炬的空间位置信息，同时利用运动学关节空间轨迹规划技术，使敞开式大断面掘进机喷混设备按照设定的工作轨迹限定条件，自动完成运动轨迹规划，并控制相应各关节运动自动完成混凝土喷射施工，使混凝土完整覆盖待喷面且达到15 cm的喷混厚度，提高围岩的支护效果，围岩支护完成后，进行钢轨的铺设，便于对后续的设备与材料进行运输，对于掘进过程中产生的石渣，主要通过皮带机系统排渣，连续皮带机受料端安装在敞开式大断面掘进机后配套上，卸料端位于主洞与地面交叉口部位，连续皮带机转场，石渣经连续皮带机运抵洞口临时弃渣场，再以自卸车运输到永久弃渣场进行处理，风水电延伸作业步骤主要是通过管道线路的接续进行通风系统、水源与电力系统的延伸，在延伸过程中需要注意连接处的密封性，同时注意保护线路，可以采用包圈、架高的方式降低设备的磨损；S2、敞开式大断面掘进机在弱胶结岩层掘进时，首先确定围岩变形量数据，隧道掘进围岩变形量一般通过洞壁径向位移、时间效应和空间效应影响参数来进行计算，测量技术人员每3小时进行安全监测与数据统计，考察围岩变形的累计位移数据、变形速率和围岩稳定状态，对围岩变化情况进行实时掌握，之后根据所得数据来适当增加敞开式大断面掘进机的扩挖量，增大护盾与围岩间的空隙，使主机顺利掘进，同时通过地质超前探测和预报本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法，其特征在于：包括以下方法步骤：S1、启动液压缸缓慢推进敞开式大断面掘进机刀盘靠近掌子面，待刀盘完全贴合岩面后，提升液压缸推力进行掘进作业，敞开式大断面掘进机掘进期间同时开始围岩支护、钢轨铺设、清渣、风水电延伸作业；S2、敞开式大断面掘进机在弱胶结岩层掘进时，首先确定围岩变形量数据，之后适当增加敞开式大断面掘进机的扩挖量，增大护盾与围岩间的空隙，使主机顺利掘进，同时通过地质超前探测和预报及时掌握工作面前方地质情况；S3、掘进行程结束后，停止推进并使刀盘后退3～5cm，按照正序依次停止刀盘喷水、驱动电机、刀盘旋转；S4、确定掘进辅助施工完成并符合继续掘进的需要，准备开始下一掘进行程，每循环进尺440mm～460mm。2.根据权利要求1所述的一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法，其特征在于：所述S1步骤中，使用激光导向装置引导敞开式大断面掘进机对隧洞轴线进行跟踪控制，操作人员根据导向系统数据和指导调向措施调整敞开式大断面掘进机的掘进方向。3.根据权利要求1所述的一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法，其特征在于：所述S2步骤中，导管...

【专利技术属性】
技术研发人员：范京道，汪青仓，李川，刘全辉，侯大海，刘渭，祝仰奎，黄克军，蔺一隆，徐伟，
申请(专利权)人：陕西延长石油矿业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：