[發明專利]一種敞開式全斷面掘進機智能掘進的圍巖控制方法

在審

• 申請號: 202210829015.3
• 申請日: 2022-07-15
• 公開（公告）號: CN115199284A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 范京道;魏東;李川;汪青倉;劉渭;黃克軍;李強;孟慶宇;趙一超;宋岳;李翔宇
• 申請（專利權）人: 陜西延長石油礦業有限責任公司
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D9/00;E21D11/14;E21D11/18;E21D11/15;E21D20/00;E21D11/10;E21D11/08
• 代理公司: 西安瀚匯專利代理事務所(普通合伙) 61279
• 代理人: 汪重慶

本發明屬于煤礦智能化建井中斜井掘進的安全高效智能圍巖控制技術領域，公開了一種敞開式全斷面掘進機智能掘進的圍巖控制方法，包括護盾支護；掘進面超期地質探測，進行地質信息收集與智能評估，決定是否進行前鉆探驗證及注漿加固圍巖等操作；鋼拱架及鋼筋網支護；智能化錨桿或錨索支護；仰拱塊鋪設底板支護以及智能化噴漿支護。本發明方法通過不良地質超前智能判識、不良地質圍巖加固、圍巖鋼架、錨索、噴漿等綜合控制技術，創建了巖石強度低、擾動敏感的軟弱地層的斜井敞開式全斷面掘進機掘進高效破巖、裝備推進與支撐協同控制技術，將斜井施工變革為安全高效的智能化建井模式，降低工人勞動強度，改善作業環境，保障安全高效施工。

技術領域

本發明屬于煤礦智能化建井中斜井掘進的安全高效智能圍巖控制技術領域，具體涉及一種敞開式全斷面掘進機智能掘進的圍巖控制方法。

背景技術

傳統的斜井建設以鉆爆法為主，該方法鑿井存在施工工序繁雜、工作面狹小、勞動強度大、機械化程度低、工作環境惡劣、工作效率低、安全風險大、通風阻力大等難點，且鉆爆法對巷道圍巖的擾動大，巷道表面不完整，普通鉆爆鑿井技術在工程穩定性、適用性和先進性方面處于質變拐點，這極大的促進了非爆破破巖鉆井技術向自動化、數字化、清潔化和智能化方向的發展。機械化、自動化、無人化、信息化、智能化建井技術與裝備成為重要的發展趨勢，也是建井技術與裝備面臨的重大機遇與挑戰。

礦山建井階段的井巷工程構筑物作為進入地下空間開發和地下資源開采的必由通道或者咽喉，其機械化、無人化、信息化、智能化的建設技術是必然趨勢，迫切需要創新研發復雜地質條件下的智能鉆井裝備與圍巖控制技術，將鉆井裝備系統與圍巖穩定控制系統的環境感知、多動作協同、分析計算及智能決策能力融入自動控制系統中，形成一個自主決策的智能化建井體系。

斜井大巷作為服務全礦井的巷道，其使用年限長，并且擔負著整個礦井的運輸、通風、行人，大巷的圍巖穩定性就更加尤為重要。因此，保障大巷安全高效掘進機圍巖的穩定性對整個礦井的安全高效、持續性開采具有重要的意義和價值。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種敞開式全斷面掘進機智能掘進的圍巖控制方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:

一種敞開式全斷面掘進機智能掘進的圍巖控制方法，包括以下步驟：

1）掘進前護盾支護：利用掘進機自帶護盾進行裸露圍巖臨時支護；

2）掘進面超期地質探測，進行地質信息收集與智能評估，決定進一步的操作，具體如下：

i.若前方存在不良地質體（如斷層、破碎帶、地下水體等），采用機頭架后面的多功能超前鉆機進行超前鉆探驗證及注漿加固圍巖；

ii. 若存在軟弱圍巖或破裂發育地層等不良地質，需采用掘進機（全斷面掘進機）設備配置的超前管棚支護系統，提前對不良地質進行加固處理；

iii.對于井筒頂板不良地質或由節理切割與構造共同作用產生的碎裂結構地層，需采用鋼筋排架系統，配合鋼拱架支撐；

iv）在Ⅳ-Ⅴ級圍巖地層施工時，僅靠現有的錨網噴+錨索支護難以保證井筒的安全，應增加砌碹結構；

3）鋼拱架及鋼筋網支護：隨著掘進采用全斷面掘進機上設置的鋼拱架及鋼筋網安裝機，進行鋼拱架及鋼筋網的安裝施工，控制裸露的圍巖，并及時地處理危巖體；

4）智能化錨桿或錨索支護：由智能化控制平臺控制錨桿鉆機進行智能化錨桿或錨索施工，鉆機由其自帶的液壓泵站提供動力；

5）仰拱塊鋪設底板支護：首先利用安裝在仰拱塊中心水溝的激光指向儀發射的激光束確定其中線標高位置；再則利用水平道尺調整仰拱塊的相對水平位置；最后仰拱塊正對后利用全斷面掘進機配套智能注漿系統通過注漿孔進行注漿，以填充仰拱塊與圍巖之間的間隙，實現掘進井筒底板圍巖的有效控制；

6）智能化噴漿支護：由智能化控制平臺控制混凝土噴射系統進行智能化噴漿支護，完成掘進巷道的初次噴漿和永久噴漿支護；