一种煤矿巷道单护盾TBM施工新工法，采用管锚式巷道支护施工；所述新工法的巷道支护施工包括：步骤S1、钢管片拼装；步骤S2、同步充填注浆；步骤S3、钢管片拆除；步骤S4、锚网索喷巷道支护及矸石回填和灌浆充填固结。本发明专利技术将掘进工艺与二次支护工艺相结合形成管锚式巷道掘进支护施工新工法，使用的钢管片可以循环使用，造价成本得以降低；本发明专利技术采用适合本工程地质水文条件的单护盾TBM掘进机和配套设备，TBM掘进机施工遇到正常地质施工条件时可以不用钢管片，灵活度高，如遇复杂地质条件就开始使用钢管片施工，全圆次浇筑混凝土，然后进行二次注浆来穿过复杂地质条件；这样在确保安全可靠的前提下，使单护盾TBM掘进机发挥最大效率。率。率。
【技术实现步骤摘要】
一种煤矿巷道单护盾TBM施工新工法
[0001]本专利技术属于煤矿巷道施工
，特别涉及一种煤矿巷道单护盾TBM施工新工法。
技术介绍
[0002]目前，淮南张集煤矿巷道施工项目中，
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820m水平西翼轨道大巷目前已施工至西二采区系统巷道下口(即F226断层以东)，作为西二A、B组煤采区系统的主要巷道；向西施工至西三采区系统巷道下口(即F226断层以西)，此巷道施工可解决西三A、B组煤下采区排水、通风、运输、下山掘进等困难。
[0003]‑
820m水平西翼轨道大巷西二境内布置在4煤底板、1煤顶板，距离1煤顶板33～45m，距4煤底板间距为18～49m；西三境内，受西二西三边界F209断层影响，巷道断到4煤顶板，巷道底板距4煤顶板法距为21～33m，其中三处地质钻孔显示6煤局部歼灭，显示煤层厚度小于0.7m。
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820m水平西翼轨道大巷揭露主要岩性为砂质泥岩及砂泥岩互层，巷道穿越岩层主要为砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩、花斑泥岩。施工区段地温约41.4℃，处于二级热害区，地压处于正常地压区域。
[0004]水文地质条件简单，主要水源有：4
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2煤层底板砂岩裂隙水，其水量以静储量为主，出水形式多以滴、淋水及砂岩裂隙涌出为主。最大涌水量:10m3/h；正常涌水量：0～2m3/h。
[0005]现有的煤矿巷道单护盾TBM施工工法中一般是采用边掘进边通过管片拼装机将运输过来的厚重水泥管片进行一次拼装成永久支护结构，这种施工工法中水泥管片不能循环利用，造价成本也较高，对于正常地质施工条件无需水泥管片支护时也不能灵活应变，造成单护盾TBM掘进机不能发挥其最大效率；因此，如何在确保安全可靠的前提下，使单护盾TBM掘进机发挥最大效率是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术针对现有技术存在的不足，提供了一种煤矿巷道单护盾TBM施工新工法，具体技术方案如下：
[0007]一种煤矿巷道单护盾TBM施工新工法，TBM掘进机巷道施工段采用圆形断面，掘进直径为5.55m，所述新工法中巷道支护施工先采用钢管片临时支护，而后采用锚网索喷支护，并在巷道底部采用矸石回填和灌浆充填固结形成永久支护；
[0008]所述新工法的巷道支护施工包括：
[0009]步骤S1、钢管片拼装
[0010]在TBM掘进机每完成一个1.5m掘进循环后停止掘进，采用第一适用施工方法逐块将预制的钢管片拼装成圆环形结构以形成临时支护；
[0011]步骤S2、同步充填注浆
[0012]在拼装预制钢管片后随着TBM掘进机的向前推进，对钢管片与巷道洞壁之间的环形空隙采用第二适用施工方法同步充填水泥砂浆以形成一次支护；
[0013]步骤S3、钢管片拆除
[0014]在TBM掘进机后配套的尾部采用第三适用施工方法将拼好的钢管片逐环拆卸下来循环使用；
[0015]步骤S4、锚网索喷巷道支护及矸石回填和灌浆充填固结
[0016]在每一环钢管片拆除空间内，采用第四适用施工方法向巷道周围岩壁打锚杆和锚索，挂钢筋网并喷射混凝土以形成二次支护，并在巷道底部采用矸石回填和灌浆充填固结而形成永久支护；
[0017]所述第一适用施工方法、第二适用施工方法、第三适用施工方法以及第四适用施工方法之间均不相同。
[0018]进一步地，所述步骤S1中的第一适用施工方法包括：
[0019]步骤S101、根据设计图要求，相邻钢管片采用错缝拼装；
[0020]步骤S102、钢管片分为左、右转弯环和标准环，钢管片安装满足巷道轴线要求，钢管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，以防盾尾直接接触钢管片；钢管片安装前根据盾尾间隙和TBM掘进的推进油缸行程差选择拟安装钢管片的方式；
[0021]步骤S103、单护盾TBM掘进机的掘进行程结束，所有推进油缸行程伸出的长度都大于1.5m时，单护盾TBM掘进机停止掘进，进行钢管片安装；
[0022]步骤S104、为保证钢管片安装精度，钢管片安装前需对安装区进行清理；
[0023]步骤S105、钢管片安装时必须从巷道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块；每安装一块钢管片，立即采用管片连接螺栓插入连接，并戴上螺帽用电动扳手紧固；
[0024]步骤S106、在安装封顶块的钢管片时先搭接1.0m以管片拼装机径向顶进，调整位置后缓慢纵向顶推；
[0025]步骤S107、钢管片安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧钢管片，其顶推力应大于稳定钢管片所需力，然后方可移开管片拼装机；
[0026]步骤S108、钢管片脱离TBM掘进机尾后要及时对管片连接螺栓进行二次紧固；
[0027]进一步地，所述步骤S2中的第二适用施工方法包括：
[0028]步骤S201、根据巷道地质条件，确定浆液配比、注浆压力、注浆量及注浆起讫时间；
[0029]步骤S202、当TBM掘进机的盾尾通过巷道洞门密封后开始实施同步注浆；
[0030]步骤S203、钢管片与巷道洞壁之间的环形空隙填充105mm水泥砂浆，采用TBM掘进机配置的注浆机自钢管片预留的注浆孔以0.2～0.3MPa的压力注入。
[0031]进一步地，在所述步骤S203一次注浆完成后，通过钢管片预留注浆孔对钢管片壁后进行二次补浆充填。
[0032]进一步地，所述步骤S202中同步注浆作业进行时，在TBM掘进机的盾尾密封刷形成的前后腔内压注盾尾密封脂。
[0033]进一步地，所述步骤S3中的第三适用施工方法包括：
[0034]步骤S301、确定所需拆除的既有钢管片的位置和尺寸，将破除边界重合于管片接缝，用油漆标明于巷道管片内部并布置管片钻孔孔位；
[0035]步骤S302、将管片拆除机移至需要拆除的位置，利用油缸将钢管片收缩至可拆卸状态，首先从连接座位置开始拆除；
[0036]步骤S303、将管片接缝处的管片连接螺栓拧松拆除，使用在人工配合油缸作用下
对所拆除部分钢管片施加压力，把所拆除部分钢管片沿管片接缝处拉松；
[0037]步骤S304、首先拆除连接座然后拆除顶板的钢管片，最后按照对称拆除的顺序逐个进行拆除。
[0038]进一步地，所述步骤S4中的第四适用施工方法包括：
[0039]步骤S401、打锚杆眼；
[0040]步骤S402、安装锚杆；
[0041]步骤S403、安装锚索；
[0042]步骤S404、挂接钢筋网；
[0043]步骤S405、喷射混凝土；
[0044]步骤S406、矸石回填和灌浆充填固结。
[0045]进一步地，TBM掘进机在推进过程中需向土体中注入添加剂，该添加剂有泡沫剂和膨润土。
[0046]进一步地，添加泡沫剂的具体添加步骤如下：
[0047]向泡沫剂箱中加入泡沫剂，打开泡沫剂输送泵及添加剂注入装置，同时打开水本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种煤矿巷道单护盾TBM施工新工法，TBM掘进机巷道施工段采用圆形断面，掘进直径为5.55m，其特征在于，所述新工法中巷道支护施工先采用钢管片临时支护，而后采用锚网索喷支护，并在巷道底部采用矸石回填和灌浆充填固结形成永久支护；所述新工法的巷道支护施工包括：步骤S1、钢管片拼装在TBM掘进机每完成一个1.5m掘进循环后停止掘进，采用第一适用施工方法逐块将预制的钢管片拼装成圆环形结构以形成临时支护；步骤S2、同步充填注浆在拼装预制钢管片后随着TBM掘进机的向前推进，对钢管片与巷道洞壁之间的环形空隙采用第二适用施工方法同步充填水泥砂浆以形成一次支护；步骤S3、钢管片拆除在TBM掘进机后配套的尾部采用第三适用施工方法将拼好的钢管片逐环拆卸下来循环使用；步骤S4、锚网索喷巷道支护及矸石回填和灌浆充填固结在每一环钢管片拆除空间内，采用第四适用施工方法向巷道周围岩壁打锚杆和锚索，挂钢筋网并喷射混凝土以形成二次支护，并在巷道底部采用矸石回填和灌浆充填固结而形成永久支护；所述第一适用施工方法、第二适用施工方法、第三适用施工方法以及第四适用施工方法之间均不相同。2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道单护盾TBM施工新工法，其特征在于：所述步骤S1中的第一适用施工方法包括：步骤S101、根据设计图要求，相邻钢管片采用错缝拼装；步骤S102、钢管片分为左、右转弯环和标准环，钢管片安装满足巷道轴线要求，钢管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，以防盾尾直接接触钢管片；钢管片安装前根据盾尾间隙和TBM掘进的推进油缸行程差选择拟安装钢管片的方式；步骤S103、单护盾TBM掘进机的掘进行程结束，所有推进油缸行程伸出的长度都大于1.5m时，单护盾TBM掘进机停止掘进，进行钢管片安装；步骤S104、为保证钢管片安装精度，钢管片安装前需对安装区进行清理；步骤S105、钢管片安装时必须从巷道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块；每安装一块钢管片，立即采用管片连接螺栓插入连接，并戴上螺帽用电动扳手紧固；步骤S106、在安装封顶块的钢管片时先搭接1.0m以管片拼装机径向顶进，调整位置后缓慢纵向顶推；步骤S107、钢管片安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧钢管片，其顶推力应大于稳定钢管片所需力，然后方可移开管片拼装机；步骤S108、钢管片脱离TBM掘进机尾后要及时对管片连接螺栓进行二次紧固。3.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道单护盾TBM施工新工法，其特征在于：所述步骤S2中的第二适用施工方法包括：步骤S201、根据巷道地质条件，确定浆液配比、注浆压力、注浆量及注浆起讫时间；步骤S202、当TBM掘进机的盾尾通过巷道洞门密封后开始实施...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，陆鹏举，程桦，杨仁树，牛刚，张鲁鲁，王松青，牛宾，初月朗，刘宁，黎明镜，杨立云，杨谢生，申五刚，杨新文，
申请(专利权)人：安徽理工大学中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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