一种敞开式大断面掘进机的智能掘进方法技术

本发明专利技术提供一种敞开式大断面掘进机的智能掘进方法，涉及矿井建设技术领域。该一种敞开式大断面掘进机的智能掘进方法，包括以下步骤：S1、使用敞开式大断面掘进机刀盘进行破岩掘进，对破碎地层超前加固处理，采用可破碎玻璃纤维套管实现刀盘前方定点注浆支护，并通过地质超前探测和预报及时掌握工作面前方地质情况，当探测到前方地质情况较差时，对围岩进行支撑加固；S2、当发生栽头现象时，对主机位置底部进行注浆加固，通过在线实时监测掘进装备运行状态。通过TBM掘进装备运行状态监控系统能够实现对装备运行状态进行在线监测，能够为TBM掘进、控制和维护提供重要依据与保障，进而能够实现斜井的敞开式全断面智能掘进。能够实现斜井的敞开式全断面智能掘进。能够实现斜井的敞开式全断面智能掘进。

【技术实现步骤摘要】
一种敞开式大断面掘进机的智能掘进方法


[0001]本专利技术涉及矿井建设
，具体为一种敞开式大断面掘进机的智能掘进方法。

技术介绍

[0002]我国西部煤矿资源开发是保障煤炭资源供给的战略性任务，少人、安全、绿色、机械化、智能化矿井建设是现阶段煤炭智能化发展的重要需求和必然趋势，而西部煤矿有相当一部分处于西部富水弱胶结地层，在进行富水弱胶结地层进行矿井掘进时，往往会用到大断面掘进机掘进工艺。
[0003]在使用大断面掘进机掘进的过程中，目前市场上现有的大断面掘进工艺在应用时往往有一个不足之处，即是现有的大断面掘进机掘进工艺在使用时往往无法实现对于斜井的敞开式智能掘进，达成一钻完井。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种敞开式大断面掘进机的智能掘进方法，解决了现有的大断面掘进工艺无法实现对于斜井的敞开式智能掘进从而无法达成一钻完井的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种敞开式大断面掘进机的智能掘进方法，包括以下步骤：S1、使用敞开式大断面掘进机刀盘进行破岩掘进，对破碎地层超前加固处理，采用可破碎玻璃纤维套管实现刀盘前方定点注浆支护，并通过地质超前探测和预报及时掌握工作面前方地质情况，当探测到前方地质情况较差时，对围岩进行支撑加固；S2、当发生栽头现象时，对主机位置底部进行注浆加固，，通过在线实时监测掘进装备运行状态，为所述掘进机掘进、控制和支护提供重要依据；S3、采用皮带机系统对所述掘进机掘进过程中的碎石进行排渣，连续皮带机上料端安装在所述掘进机后配套上，卸料端位于斜井与地面交叉口部位，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；S4、注意掘进时的岩层积水问题，局部地层采取注浆堵水措施，加固井筒周边围岩，增加围岩强度，减少透水性，控制顶板淋水，并将泵最大限度地靠近斜井掘进工作面，利于排水，在设计排水系统时，按照不低于两倍最大涌水量设计，按双电源配置，确保排水系统安全；S5、所述掘进机掘进完成后，利用运动学关节空间轨迹规划技术，使所述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，对掘进后的通道进行喷涂，根据地层分析结果，智能控制混凝土完整覆盖待喷面且达到10~30 cm的喷混厚度，实现防水与加固，完成大断面掘进。
[0006]优选的，所述S3中在线实时监测的掘进装备运行状态包括温度、刀盘压力、刀具磨
损量、支撑推力、撑靴支撑力和扭矩。
[0007]优选的，所述S2中围岩支护工艺采用“一键式钻锚加自动喷混”锚网喷工艺。
[0008]优选的，所述S6中混凝土喷射系统安装在喷混桥上实现与TBM掘进同步混凝土喷射支护。
[0009]优选的，所述S6中喷混操采用遥控操作实现自动喷混。
[0010]优选的，所述S2中超前探测采用超前探测钻机辅以三维地震波法、三维激发极化法，构建了多信息收集与智能评估和预警系统实现。
[0011]优选的，所述S3中在线监测通过根据地质勘察数据与实际掘进参数，建立围岩可掘性的动态评估模型，并借助AI技术、物联网与远程高效视频监控技术，研发出TBM掘进装备运行状态监控系统实现。
[0012]本专利技术提供了一种敞开式大断面掘进机的智能掘进方法。具备以下有益效果：本专利技术通过根据地质勘察数据与实际掘进参数，建立围岩可掘性的动态评估模型，并借助AI技术、物联网与远程高效视频监控技术，研发出的TBM掘进装备运行状态监控系统能够实现对掘进装备的温度、刀盘压力、刀具磨损量、支撑推力、撑靴支撑力和扭矩等运行状态进行在线监测，能够为TBM掘进、控制和维护提供重要依据与保障，同时采用皮带机系统对TBM掘进过程中的碎石进行排渣，并且通过安装在喷混桥上的混凝土喷射系统能够实现与TBM掘进同步混凝土喷射支护，使其能够实现对于斜井的敞开式智能掘进，有利于完成一钻完井，适用于西部富水弱胶结地层矿井的掘进。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的工艺流程图。
具体实施方式
[0014]下面将结合本专利技术实施例中的附图，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：如图1所示，本专利技术实施例提供一种敞开式大断面掘进机的智能掘进方法，包括以下步骤：S1、探寻掘进硐口，并对硐口附近的地质与土壤条件进行探测，对探测结果进行分析，并确定对该掘进点的支撑方案，根据支撑方案利用支撑钢结构对硐口进行支撑防护，支撑结构封闭成环，硐口钢拱架并列双排布置，并对存在坍塌的部位及时进行网片和锚杆支护，利用TBM钢筋排安装器，加强坍塌部位支撑防护强度；S2、使用掘进机对掘进垫进行使用刀盘进行破岩掘进，对TBM掘进破碎地层超前加固处理，采用可破碎玻璃纤维套管，实现刀盘前方定点注浆支护，并通过地质超前探测和预报及时掌握工作面前方地质情况，当探测到前方地质情况较差时，对围岩进行支撑加固；S3、当发生栽头现象时，在盾体两侧扩挖形成导洞，对主机位置底部进行注浆加固，TBM刀盘开挖直径7.13 m，刀盘转速5 r/min，刀盘布置40把滚刀并采用背装楔块式安
装，刀盘驱动功率2300 kW；整机总长127 m，总重约1300 t，使用电压为10 kV，总装机功率3800 kW，主轴承设计寿命＞15000 h；采用8个油缸推进，单次行程为1.1 m，额定推力15876 kN，采用电液混合驱动可短时间内实现大扭矩驱动，解决了卡机脱困的问题，通过在线实时监测掘进装备运行状态，为TBM掘进、控制和维护提供重要依据；S4、采用皮带机系统对TBM掘进过程中的碎石进行排渣，连续皮带机上料端安装在TBM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；S5、注意掘进时的岩层积水问题，局部地层采取注浆堵水措施，加固井筒周边围岩，增加围岩强度，减少透水性，控制顶板淋水，并将泵最大限度地靠近斜井掘进工作面，利于排水，在设计排水系统时，按照不低于两倍最大涌水量设计，按双电源配置，确保排水系统安全；S6、掘进机掘进完成后，利用运动学关节空间轨迹规划技术，使TBM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，对掘进后的通道进行喷涂，使混凝土完整覆盖待喷面且达到10~20 cm的喷混厚度，实现防水与加固，完成大断面掘进。
[0016]S3中在线实时监测的掘进装备运行状态包括温度、刀盘压力、刀具磨损量、支撑推力、撑靴支撑力和扭矩，通过根据地质勘察数据与实际掘进参数，建立围岩可掘性的动态评估模型，并借助AI技术、物联网与远程高效视频监控技术，研发出的TBM掘进装备运行状态监控系统能够实现对掘进装备的温度、刀盘压力、刀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种敞开式大断面掘进机的智能掘进方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、使用敞开式大断面掘进机刀盘进行破岩掘进，对破碎地层超前加固处理，采用可破碎玻璃纤维套管实现刀盘前方定点注浆支护，并通过地质超前探测和预报及时掌握工作面前方地质情况，当探测到前方地质情况较差时，对围岩进行支撑加固；S2、当发生栽头现象时，对主机位置底部进行注浆加固，，通过在线实时监测掘进装备运行状态，为所述掘进机掘进、控制和支护提供重要依据；S3、采用皮带机系统对所述掘进机掘进过程中的碎石进行排渣，连续皮带机上料端安装在所述掘进机后配套上，卸料端位于斜井与地面交叉口部位，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；S4、注意掘进时的岩层积水问题，局部地层采取注浆堵水措施，加固井筒周边围岩，增加围岩强度，减少透水性，控制顶板淋水，并将泵最大限度地靠近斜井掘进工作面，利于排水，在设计排水系统时，按照不低于两倍最大涌水量设计，按双电源配置，确保排水系统安全；S5、所述掘进机掘进完成后，利用运动学关节空间轨迹规划技术，使所述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，对掘进后的通道进行喷涂，根据地层分析结果，智能控制混凝土...

【专利技术属性】
技术研发人员：范京道，李川，汪青仓，常向东，黄克军，王文忠，刘渭，赵一超，何琪，
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：