一种掌子面掘进机截割扩刷方法技术

本发明专利技术公开了一种掌子面掘进机截割扩刷方法，涉及采矿技术领域，本发明专利技术提供的方法包括步骤：确定岩层优势结构面方位；确定掘进机截割头自转方向；确定掘进机截割臂摆动方向；掘进机截割臂摆动过程中，截割头截齿的截割方向与岩层优势结构面的方向呈

【技术实现步骤摘要】
一种掌子面掘进机截割扩刷方法


[0001]本专利技术属于机械破岩掘进
，尤其涉及一种掌子面掘进机截割扩刷方法
。

技术介绍

[0002]悬臂式掘进机作为巷道掘进的主要装备之一，在隧道工程和矿山井巷工程施工过程中取得了成功的应用，经过多年的发展，掘进机设备的截割功率
、
稳定性
、
截割岩石硬度较以往均有大幅度的提高
。
[0003]目前，对掘进机的改造主要集中在提高截齿的破岩效率，降低截齿的磨损，提高掘进机的智能化程度，降低掘进过程中产生的粉尘等方面
。
其中对降低截齿磨损的改造有助于提高掘进机的掘进效率，降低截齿的消耗，进而降低掘进机的使用成本
。
现有掘进机施工方法主要采用水平或垂直的截割路径，即截割头采用水平和垂直摆动破岩，如专利
《
矿用悬臂式掘进机可视化辅助导引方法和系统
》
，
《
一种用于掘进工作面的全断面两次自主截割方法
》
，
《
一种多种类矿山的巷道掘进方法
》
等
。
但是，现有截割路径没有充分利用掘进岩层层理分布条件对截割力及截齿磨损的影响，有研究结果表明，当截齿与层理方向成一定夹角时，截齿的截割力最小
。
同时在硬岩掘进条件下，掘进机截割头进刀钻进过程中，对截齿的磨损尤为严重，现有进刀位置通常选在巷道断面中心位置或左下角，但是截割头进刀过程中岩体处于顶底板和两帮承压状态，掘进机所需截割力较大，截齿磨损较为严重，没有充分利用岩体钻孔卸压对截割力及截齿磨损的影响
。
[0004]因此，充分利用掘进岩层层理分布和岩体卸压，决策掘进机截割路径及扩刷方法，是提高掘进效率，降低截齿磨损，降低掘进机使用成本的重要手段
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是针对上述缺陷提供一种掌子面掘进机截割扩刷方法
。
[0006]本专利技术的技术方案：一种掌子面掘进机截割扩刷方法，包括步骤：
A. 确定岩层优势结构面方位；
B. 确定掘进机截割头自转方向；
C. 确定掘进机截割臂摆动方向；掘进机截割臂摆动过程中，截割头截齿的截割方向与岩层优势结构面的方向呈
30~60
°
夹角；
D. 掌子面沿掘进机摆动截割方向施工初始切割槽；
E. 掘进机沿初始切割槽摆动截割扩刷形成巷道断面
。
[0007]所述步骤
A
中：根据掌子面揭露的岩体情况确定岩层优势结构面方位，岩层优势结构面包括节理面和层理面；所述步骤
B
中：根据所使用的掘进机实际型号与功能，确定掘进机截割头转动方向；掘进机截割头转动方向有顺时针与逆时针转动两种；所述步骤
C
中：掘进机截割臂摆动过程中，截割头截齿的截割方向根据截割头转动方向与截割臂摆动方向确定；所述步骤
D
中：所述初始切割槽由掘进机施工形成，所述初始切割槽的宽度根据掘进机炮头性能参数确定，所述初始切割槽的深度根据掌子面单循环进尺深度确定，所述初
始切割槽的长度根据掌子面断面尺寸和掘进机摆动方向确定；所述步骤
E
中：利用所述初始切割槽，掘进机沿摆动方向截割岩体，直至扩刷形成巷道断面形状，最后进行巷道断面修整，清理欠挖岩体
。
[0008]与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）充分利用掘进机截齿与岩体层理间夹角对截齿截割力的影响，使掘进机掘进头沿着决策得到的截割路径截割岩体时，所需的截割力最小，从而降低截齿的消耗，提高掘进效率，降低掌子面扩刷掘进的综合成本
。
（2）针对掌子面岩体结构
、
岩层优势结构面的方位，形成一套固定的掌子面截割扩刷方法，技术可推广性强，效果好
。
附图说明
[0009]图1为本专利技术的实施流程图；图2为本专利技术所述截割头顺时针旋转时不同优势结构面下的切割槽位置示意图；图3为本专利技术所述截割头逆时针旋转时不同优势结构面下的切割槽位置示意图；图4为本专利技术所述截割臂与截割头运动时截齿与岩体结构面的相对位置示意图；图5为现有技术中掌子面底部钻进形成水平切割槽后截割头左右交替摆动扩刷方案图；图6为现有技术中掌子面中部钻进形成水平切割槽后截割头左右交替摆动扩刷方案图；图7为现有技术中掌子面中部钻进形成水平与竖直切割槽后截割头左右摆动扩刷方案图；图8为本专利技术实施例中截割头截齿截割方向与岩层夹角示意图
。
实施方式
[0010]下面结合附图与实施例对本专利技术做进一步说明
。
[0011]一种掌子面掘进机截割扩刷方法，流程如图1所示，包括步骤：
A. 确定岩层优势结构面方位；
B. 确定掘进机截割头自转方向；
C. 确定掘进机截割臂摆动方向；掘进机截割臂摆动过程中，截割头截齿的截割方向与岩层优势结构面的方向呈
30~60
°
夹角；
D. 掌子面沿掘进机摆动截割方向施工初始切割槽；
E. 掘进机沿初始切割槽摆动截割扩刷形成巷道断面
。
[0012]所述步骤
A
中：根据掌子面揭露的岩体情况确定岩层优势结构面方位，岩层优势结构面包括节理面和层理面；所述步骤
B
中：根据所使用的掘进机实际型号与功能，确定掘进机截割头转动方向；掘进机截割头转动方向有顺时针与逆时针转动两种；所述步骤
C
中：掘进机截割臂摆动过程中，截割头截齿的截割方向根据截割头转动方向与截割臂摆动方向确定；所述步骤
D
中：所述初始切割槽由掘进机施工形成，所述初始切割槽的宽度根据掘进机炮头性能参数确定，所述初始切割槽的深度根据掌子面单循环进尺深度确定，所述初始切割槽的长度根据掌子面断面尺寸和掘进机摆动方向确定；所述步骤
E
中：利用所述初始切割槽，掘进机沿摆动方向截割岩体，直至扩刷形成
巷道断面形状，最后进行巷道断面修整，清理欠挖岩体
。
[0013]某公司在采用本专利技术的方法前，如图5‑7所示，常规采用掘进机截割扩刷断面时，一般根据操作司机习惯在断面处选取一个位置进行钻进，后左右或上下摆动掘进机截割部进行扩刷，实际并不会与掌子面岩体结构
、
岩层优势结构面的方位进行截割扩刷
。
常规方式采用掘进机截割扩刷断面一般截齿消耗量约为
0.06~0.1
个
/m
³
，掘进效率约为
0.3~0.5m/h。
[0014]该公司采用本专利技术的方法后，如图8所示，当截割头顺时针旋转时，截割头截齿截割方向与岩层夹角在
30
°
~60
°
，此时掘进机截齿截割岩体时，所需截割力最小，在有效破岩同时可以降低截齿消耗，大幅提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种掌子面掘进机截割扩刷方法，其特征在于，包括步骤：
A. 确定岩层优势结构面方位；
B. 确定掘进机截割头自转方向；
C. 确定掘进机截割臂摆动方向；掘进机截割臂摆动过程中，截割头截齿的截割方向与岩层优势结构面的方向呈
30~60
°
夹角；
D. 掌子面沿掘进机摆动截割方向施工初始切割槽；
E. 掘进机沿初始切割槽摆动截割扩刷形成巷道断面
。2.
根据权利要求1所述的一种掌子面掘进机截割扩刷方法，其特征在于，所述步骤
A
中：根据掌子面揭露的岩体情况确定岩层优势结构面方位，岩层优势结构面包括节理面和层理面
。3.
根据权利要求1所述的一种掌子面掘进机截割扩刷方法，其特征在于，所述步骤
B
中：根据所使用的掘进机实际型号与功能，确定掘进机截割头转动...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐绍飞，王鸿，郑志杰，欧阳伟超，罗准，黄丹，向伟，张康顺，王振宇，
申请(专利权)人：矿冶科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：