[發明專利]一種掘進灌注支護施工設備及方法

有效

• 申請號: 201910618999.9
• 申請日: 2019-07-11
• 公開（公告）號: CN110424990B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 李學彬
• 申請（專利權）人: 華北科技學院
• 主分類號: E21D15/00
• 分類號: E21D15/00;E21D15/44;E21D15/50
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 祁獻民

1.一種掘進灌注支護施工方法，其特征在于，包括步驟：

將掘進灌注支護施工設備停靠于待掘進工作面前方，使巖土切割組件朝向待掘進工作面；所述掘進灌注支護施工設備包括：機座、巖土切割組件、輔助支護組件及混凝土灌注組件，所述巖土切割組件位于機座前方，用于切割巖土，所述輔助支護組件包括液壓動力系統及與液壓動力系統分別連接的第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂，所述第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂分別具有伸縮筒節，所述第一機械臂及第二機械臂分別設置于所述機座兩側，所述第三機械臂設置于巖土切割組件頂部或機座頂部；所述混凝土灌注組件包括攪拌機及與攪拌機的出料口連接的輸送泵，所述攪拌機設置于機座后端的延伸平臺上；

啟動巖土切割組件工作，在液壓動力系統的驅動下，巖土切割組件由初始收縮狀態伸長至掘進工作面，在旋轉驅動電機的驅動下，巖土切割組件按預定旋轉軌跡切割掘進工作面巖土；

在掘進工作面切割出預定輪廓及預定深度的凹槽后，關閉旋轉驅動電機，在液壓動力系統的驅動下，將巖土切割組件收縮至靠近機座前端位置；

將預先準備的預定長度的軟管放置于巖土切割組件頂部的第三機械臂上；所述軟管的兩端連接有注漿口裝置，所述軟管的中間位置上設有可開合的排氣孔，所述軟管內的空腔中穿設有抗拉軟線，所述抗拉軟線的端頭固定在所述注漿口裝置上；

在液壓動力系統的驅動下，輔助支護組件推進至切割出的凹槽處，利用第三機械臂將軟管頂升至凹槽內，第三機械臂的導向定位部與凹槽內輪廓壁接觸；驅動位于機座兩側的第一機械臂及第二機械臂，調整機械臂的高度，將軟管兩端固定于凹槽底角處，即巷道或隧道底角處，以輔助軟管在凹槽內初步成型為柔性支架；

同時，將輸送泵的自由端連接于軟管兩端的注漿口裝置上，啟動攪拌機制備混凝土漿液，混凝土漿液經由出料口，通過輸送泵灌注至軟管中；

隨著注漿液的注入量增加，注漿液體充滿軟管時，軟管上的排氣孔自動封閉，繼續灌注，所述軟管在漿液壓力的作用下擴張，對圍巖主動施加壓力；

同時，在注漿過程中，第一機械臂及第二機械臂隨著軟管擴張始終保持與軟管接觸；

當所述軟管內部壓力達到預定壓力后，停止注漿，完成柔性支架自適應成型及主動支護，對凹槽周邊圍巖形成柔性支護；

第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂收縮回至初始位置；

重復上述步驟，直至完成預定長度的地下空間掘進施工。

2.根據權利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述輸送泵的出口的連接有第一輸送管路及第二輸送管路，所述第一機械臂和第二機械臂側面上具有輸送管路固定裝置，所述第一輸送管路沿第一機械臂布設，通過輸送管路固定裝置將所述第一輸送管路固定于第一機械臂上，所述第二輸送管路沿第二機械臂布設，通過輸送管路固定裝置將所述第二輸送管路固定于第二機械臂上；

將輸送泵的自由端連接于軟管兩端的注漿口裝置上包括:在第一機械臂和第二機械臂將軟管兩端固定于凹槽底角處的同時，固定于第一機械臂上的第一輸送管路與軟管一端的注漿口裝置連通，固定于第二機械臂的第二輸送管路與軟管另一端的注漿口裝置連通；

啟動攪拌機制備混凝土漿液，混凝土漿液經由出料口，通過輸送泵灌注至軟管中包括：啟動攪拌機制備混凝土漿液，混凝土漿液經由出料口及輸送泵，通過第一輸送管路及第二輸送管路由注漿口裝置進入軟管內。

3.根據權利要求1所述的施工方法，其特征在于，凹槽切割成形至第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂協同開始支護之間的切換間隔為1~15min。

4.根據權利要求1所述的施工方法，其特征在于，在預定長度的地下空間內形成的柔性支架的主動支護力≥0.5t/m。

5.根據權利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述第一機械臂或第二機械臂端部連接有鋼管，所述鋼管壁上設有徑向通孔，所述輸送泵的輸送管路連接于所述徑向通孔中。

6.根據權利要求1或5所述的施工方法，其特征在于，所述第三機械臂端部設有導向定位部。

7.根據權利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述導向定位部為“U”型槽。