一种TBM连续掘进多条煤矿巷道施工方法技术

本发明专利技术公开一种TBM连续掘进多条煤矿巷道施工方法，涉及煤矿巷道挖掘技术领域，包括以下步骤：利用TBM在煤矿的工作面内挖掘蛇形巷道，蛇形巷道包括瓦斯水害治理直巷道部与弧形连接巷道部，且蛇形巷道的首、尾处的瓦斯水害治理直巷道部均与采区系统巷道连通；TBM连续掘进至最大掘进长度时，从采区系统巷道挖掘与瓦斯水害治理直巷道部连通的连通巷道部；在相邻的两条瓦斯水害治理直巷道部之间组建封闭墙；本发明专利技术避免了TBM掘进设备在井下内的多次拆卸、多次转运、多次组装和多次始发，无需开挖多个拆卸、组装硐室，减少辅助硐室的开挖方量；同时也缩减了TBM掘进设备的拆卸和转运周期。同时也缩减了TBM掘进设备的拆卸和转运周期。同时也缩减了TBM掘进设备的拆卸和转运周期。

【技术实现步骤摘要】
一种TBM连续掘进多条煤矿巷道施工方法


[0001]本专利技术涉及煤矿巷道挖掘
，具体涉及一种TBM连续掘进多条煤矿巷道施工方法。

技术介绍

[0002]随着煤矿开采深度的不断增加，煤矿瓦斯灾害、水害等安全隐患与日俱增。需在稳定的岩层中施工大量瓦斯、水害治理巷道，解决瓦斯、水害隐患后，才能进入煤层开展掘进、采煤作业。一般瓦斯、水害治理巷道位于采煤工作面顶板或底板的岩层中，每个采煤工作面至少配有一条与采煤方向平行的瓦斯、水害治理巷道。采用TBM(Tunnel Boring Machine)掘进瓦斯、水害治理巷道时，需在巷道始发处建立TBM组装硐室，在组装硐室完成TBM组装后始发，掘进完成一条巷道后需原地拆解TBM，将TBM部件运输至下一条巷道组装硐室组装后，才能进行下一条巷道的掘进工作。由此导致如下问题：1)TBM拆解、组装耗时较长，达到掘进时间的一半左右，大量时间浪费在TBM拆解、转场运输、组装和调试工作上；2)TBM频繁拆装增大了TBM的损耗，大幅降低了TBM的使用寿命；3)频繁拆装转场需为每条巷道修建组装硐室，增加了施工工程量、工期和工程造价。因此，需研发一种TBM连续掘进多条煤矿巷道施工方法，使掘进完一条工作面的瓦斯、水害治理巷道后，无需拆卸组装，即可掘进下一条巷道。
[0003]鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种TBM连续掘进多条煤矿巷道施工方法，解决了现有的煤矿巷道在挖掘时，需在组装硐室完成TBM组装后始发，掘进完成一条巷道后需原地拆解TBM，将TBM部件运输至下一条巷道组装硐室组装后，才能进行下一条巷道的掘进工作的问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括以下步骤：
[0006]利用TBM在煤矿的工作面内挖掘蛇形巷道，蛇形巷道包括瓦斯水害治理直巷道部与弧形连接巷道部，且蛇形巷道的首、尾处的瓦斯水害治理直巷道部均与采区系统巷道连通；
[0007]TBM连续掘进至最大掘进长度时，从采区系统巷道挖掘与瓦斯水害治理直巷道部连通的连通巷道部；
[0008]在相邻的两条瓦斯水害治理直巷道部之间组建封闭墙。
[0009]优选的，所述蛇形巷道中的瓦斯水害治理直巷道部的数量为两条以上，所述弧形连接巷道部的数量为一条以上。
[0010]优选的，在挖掘蛇形巷道前，挖掘与采区系统巷道连通的组装硐室，并在组装硐室内组装TBM，组装硐室为蛇形巷道的起点处。
[0011]优选的，中部位置的所述瓦斯水害治理直巷道部靠近采区系统巷道一侧的终点到采区系统巷道的距离大于弧形连接巷道部的半径。
[0012]优选的，所述弧形连接巷道部的角度为180
°
，所述弧形连接巷道部与瓦斯水害治理直巷道部连接处的几何关系为相切。
[0013]优选的，所述封闭墙采用双墙充填结构或全混凝土浇筑结构。
[0014]优选的，所述连通巷道部采用综掘或炮掘进行施工。
[0015]优选的，所述弧形连接巷道部转弯角度为180
°
；弧形连接巷道部半径为：
[0016][0017]式中：R—弧形连接巷道部转弯半径；
[0018]d—两条瓦斯治理巷道的水平间距；
[0019]h—两条瓦斯治理巷道的高差。
[0020]优选的，TBM连续掘进的最大掘进长度采用供风和供电能力校核，供风能力校核公式为：
[0021][0022]其中，L
供风
—极限长度，ρ—空气密度，V—设计风速，f—摩阻系数，D—风筒直径；
[0023]供电能力校核根据长距离电缆造成的电压损失进行校核：
[0024][0025]因此，按电压损失校核的最大掘进距离为：
[0026][0027]ΔU％—TBM设备允许的电压损失；—待选导线上的负载总计算负荷；L
供电
—供电导线长度；C—电压损失计算常数；S—导线截面积；
[0028]因此，TBM可以连续掘进的最大长度L
掘进
＝min{L
供风
,L
供电
}。
[0029]与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：
[0030]1、本专利技术避免了TBM掘进设备在井下内的多次拆卸、多次转运、多次组装和多次始发，无需开挖多个拆卸、组装硐室，减少辅助硐室的开挖方量；同时也缩减了TBM掘进设备的拆卸和转运周期；
[0031]2、本专利技术充分发挥了TBM长距离施工的优势，可以显著缩短巷道掘进施工的工期，降低施工成本，对确保矿井正常接替、实现高产高效建设目标具有重要意义；
[0032]3、可计算出TBM连续掘进至最大掘进长度，并在对应的位置挖掘连接巷道部，继续挖掘时，利用连接巷道部进行供风和供电距离，以缩短巷道供风和供电距离。
附图说明
[0033]图1为本专利技术挖掘巷道的结构示意图。
[0034]图中数字表示：
[0035]1‑
组装硐室；2
‑
第一瓦斯水害治理直巷道部；3
‑
第一弧形连接巷道部；4
‑
第二瓦斯
水害治理直巷道部；5
‑
第二弧形连接巷道部；6
‑
拆除硐室；7
‑
采区系统巷道；8
‑
连通巷道部；9
‑
第一封闭墙；10
‑
第二封闭墙。
具体实施方式
[0036]以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0037]实施例一
[0038]本实施例提供一种技术方案：一种TBM连续掘进多条煤矿巷道施工方法，参照图1，包括以下步骤：
[0039]通过位于煤矿采煤工作面的一侧的煤层顶板或底板的岩层内均有采区系统巷道7，挖掘与采区系统巷道7连通的组装硐室1，组装硐室1位于初始的工作面一侧，即第一工作面；
[0040]在组装硐室1内组装TBM，组装硐室1即为第一瓦斯水害治理直巷道部2的起点位置；利用TBM在第一工作面顶板或底板的岩层内挖掘第一瓦斯水害治理直巷道部2，第一瓦斯水害治理直巷道部2为横向设置，且第一瓦斯水害治理直巷道部2挖掘的方向为远离采区系统巷道7的一侧，第一瓦斯水害治理直巷道部2的挖掘长度依据第一工作面的长度而定；
[0041]第一瓦斯水害治理直巷道部2挖掘至终点时，操控TBM向第二工作面的一侧挖掘第一弧形连接巷道部3，且第一弧形连接巷道部3的末端延伸至第二工作面内，第一弧形连接巷道部3的角度均为180
°
，第一瓦斯水害治理直巷道部2与第一弧形连接巷道部3连接处的几何关系为相切，以便于TBM运行时的稳定性，第一弧形连接巷道部3的设置可使得快速、顺利的进入到第二工作面；
[0042]利用TBM在第二工作面内挖掘第二瓦斯水害治理直巷道部4，且第二瓦斯水害治理直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TBM连续掘进多条煤矿巷道施工方法，其特征在于：包括以下步骤：利用TBM在煤矿的工作面内挖掘蛇形巷道，蛇形巷道包括瓦斯水害治理直巷道部与弧形连接巷道部，且蛇形巷道的首、尾处的瓦斯水害治理直巷道部均与采区系统巷道连通；TBM连续掘进至最大掘进长度时，从采区系统巷道挖掘与瓦斯水害治理直巷道部连通的连通巷道部；在相邻的两条瓦斯水害治理直巷道部之间组建封闭墙。2.根据权利要求1所述的一种TBM连续掘进多条煤矿巷道施工方法，其特征在于，所述蛇形巷道中的瓦斯水害治理直巷道部的数量为两条以上，所述弧形连接巷道部的数量为一条以上。3.根据权利要求1所述的一种TBM连续掘进多条煤矿巷道施工方法，其特征在于，在挖掘蛇形巷道前，挖掘与采区系统巷道连通的组装硐室，并在组装硐室内组装TBM，组装硐室为蛇形巷道的起点处。4.根据权利要求1所述的一种TBM连续掘进多条煤矿巷道施工方法，其特征在于，中部位置的所述瓦斯水害治理直巷道部靠近采区系统巷道一侧的终点到采区系统巷道的距离大于弧形连接巷道部的半径。5.根据权利要求1所述的一种TBM连续掘进多条煤矿巷道施工方法，其特征在于，所述弧形连接巷道部的角度为180
°
，所述弧形连接巷道部与瓦斯水害治理直巷道部连接处的几何关系为相切。6.根据权利要求1所述的一种TBM连...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐彬，刘小虎，赵能，王逸洋，谢凯，李天国，毛安，刘震宇，张风林，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：