云贵地区煤矿TBM施工技术应用研究

云贵两省是我国南方重要的煤炭生产基地,初步探明贵州省南、北盘江腹地煤炭储量达330亿t,其中可就近通过水运的煤炭储量达到92亿t,急需高效、安全地开采煤炭。近年来,TBM(全断面隧道掘进机,Tunnel Boring Machine)因其高程度智能化、安全高效的优点已逐渐应用于煤矿巷道的掘进,尤其是中东部众多矿区。在立足于国内煤矿针对TBM施工进行了大量的应用研究工作之上,进行了大量调研,分析了TBM施工技术与煤矿常用的传统钻爆法和综掘法在现代化煤矿的不同类型巷道中的适用性与先进性,发现TBM施工技术因其高效的破岩方式在运输大巷等硬岩巷道施工中优势更加明显,掘支平行作业程度高,破岩时对围岩扰动较小,有利于围岩稳定,同时在长距离开拓巷道掘进时综合成本优势十分显著,且施工一次成硐,可实现一巷三用,但是对地质条件适应性较差。以贵能公司聚鑫煤矿+1 095 m运输大巷的掘进工程为工程实例,提出了满足全断面掘进机快速施工煤矿硬岩巷道特点与要求的巷道支护型式和施工技术,研发的“贵能二号”TBM在实际工程中实现了“小断面、大坡度、小转弯半径”的成功应用。将常规隧道TBM与不同采掘深度和服务年限特点的...     

硬岩巷道综掘工作面深孔松动爆破方案设计

针对古城煤矿硬岩巷道钻爆法和综合机械化掘进,施工速度慢,掘进成本高等问题,提出了深孔松动爆破技术配合综掘机掘进。采用数值模拟方法,通过对直线型三炮眼布置形式和三角形三炮眼布置形式进行对比分析,得出了合理的深孔松动爆破方案,据此设计了大直径深孔超前爆破参数,并进行现场试验研究。研究结果表明:三角形三炮眼松动爆破效果较好,岩体内裂隙扩展明显,利于综掘机施工;炮孔装药段径向1.0~1.2 m范围裂隙发育明显;爆破后,深孔松动爆破技术配合综掘机掘进速度较爆破掘进提高了约36%,较综掘机掘进提高了约120%,而截齿消耗平均降低了39.3%。     

矿用TBM高效支护技术及安全防护装置设计与应用

应用TBM技术进行煤矿巷道施工，在安全、质量、进度等方面有诸多优势。国内煤矿针对TBM施工进行了大量的应用研究工作，近年来，岩巷快速掘进问题，一直是制约煤矿高效生产的关键因素，传统的巷道支护施工，用人多，进尺效率低，安全风险大。分析了TBM工法围岩支护技术研究现状，以国内某工程为例，介绍了不同支护方案特点，并提出多台钻机分区分时支护方案，研发的全断面硬岩掘进机(TBM)配套的高效支护装置及对应的人员安全防护装置，达到了掘、支同步作业，智能、安全、少人支护的预期效果。     

小型巷道全断面掘进机快速施工关键技术与应用

岩巷掘进效率对于煤矿高效生产具有重要影响。与传统的钻爆法和综掘机法相比，盾构掘进施工法在掘进效率方面具有显著优势，已逐步应用在煤矿岩巷掘进施工中，但其直径一般都超过5 m，难以适用于小断面岩巷。因此，为提高小断面岩巷掘进速度，综合考虑井筒罐笼提升、设备运力、巷道尺寸、瓦斯治理模式、设备防爆性能、连续化排矸、巷道施工条件等因素，研制出了直径为3.5 m的小型矿用全断面掘进机。基于工程地质条件进行数值模拟，提出砂岩、砂质泥岩和泥岩顶板条件下的最优支护参数，获得了巷道最优支护参数，并通过动态调整实现巷道围岩分类精准控制，达到“围岩控制稳定、支护材料数量精确、支护耗时少”的目标。通过研制钢筋自联网、超长运输能力带式输送机，提高整机变坡范围（-9°～+9°），改进刀盘冷却水循环系统，超前治理断层技术，解决了现场应用中遇到的技术难题。研究结果表明，连续化排矸系统构建、盾构机作业线设备配置、快速始发与拆除技术、巷道精准支护施工及劳动组织方式均为保障盾构机快速施工的关键技术。最后，将该小型矿用全断面掘进机及快速施工技术应用于顾桥矿东一边界回风巷，7个月内完成3 115 m岩巷掘进施工，月进尺600.6...     

松动爆破在硬岩综掘巷道施工中的应用

在煤矿巷道掘进工程中,松动爆破已成为重要技术之一。对松动爆破在硬岩综掘巷道施工中的具体应用进行研究,力争做到爆破裂而不飞、保证综掘机可以正常切割,这对于提高综掘机切割速度和保障综掘设备的完好具有重要意义。     

国外巷道掘进施工技术及发展趋势

巷道掘进施工方法主要有钻爆法和综掘法。指出 ,液压凿岩机的发展趋势是大扭矩、大冲击能、高频率 ;液压凿岩技术向钻、装、运、支配套作业发展。介绍了国外悬臂式掘进机、全断面掘进机的性能及应用情况 ,并就遥控与自动化技术在掘进中的应用作了简要介绍     

煤矿掘进机的机器人化研究现状与发展

基于煤矿巷道掘进智能化、无人化的发展要求,综述了悬臂式掘进机综掘技术、连续采煤机掘进技术和掘锚一体化掘进技术3条掘进作业线的国内外发展现状,依据国家煤炭安全监察局发布的《煤矿机器人重点研发目录》中对煤矿掘进机器人的规划,从感知、决策、执行3个层面分析了煤矿掘进机的机器人化应具备的特征,感知层通过多类传感器对煤矿井下巷道环境信息进行采集感知,决策层分析和求解作业任务,并融合感知层传输的环境信息,制定规划出最适合的控制策略,执行层接收决策层的指令,对机器人化掘进群组的位姿和运动进行控制。系统阐述了机器人化掘进群组关键技术:掘进机器人的自主定位、煤岩识别与自动截割、远程监控与故障检测等技术;临时支护机器人的自动支护技术;钻锚机器人的平行钻锚技术;辅助装载输送机器人的同步运输技术等。对比分析国际先进机器人化掘进装备和群组,结合我国煤矿巷道掘进技术与装备的现状,提出了煤矿掘进机的机器人化技术与装备发展思路和研究方向:冲击致裂-快速掘进新技术;远程前探-精准惯导新技术;协同掘支-自适护顶新装备;钻锚一体-智能锚固新装备,实现钻探-掘进-支护-锚固-运输协同作业的机器人化掘进群组快速掘进技术,最终达...     

TBM施工煤矿深埋硬岩巷道围岩稳定性分析及工程应用

针对首次立井煤矿TBM掘进硬岩巷道工程应用实际,进行了巷道围岩稳定性分析和施工信息化监测,并采用ABAQUS有限元数值软件研究了巷道围岩位移场、应力场和塑性区的分布规律,分析了拟定支护方案的巷道围岩稳定性。结果表明,巷道顶部的最大下沉量为33.26 mm,巷道围岩的塑性区范围为0.8~1.2 m。确定支护方式为锚网支护。在试验巷道掘进过程中,进行了围岩内部裂隙发育情况、巷道收敛变形和锚杆受力监测。巷道顶板围岩破损深度达1.5 m,两帮最大收敛量为12 mm,锚杆轴力变化范围为43.1~65.1 k N。TBM施工硬岩巷道月进尺达404 m,相比传统的钻爆法和综掘法单进提高5~10倍,工程应用表明,该工法安全高效。     

某矿复杂地层硬岩巷道TBM同步探掘技术研究与实践

为解决TBM在复杂地层硬岩巷道掘进中对地质条件适应性差、现有超前探测不适用于TBM硬岩巷道施工等问题,提出一种TBM同步探掘技术。采用定向钻机长距离超前探测,有效探明掘进前方100 m内地质特征,避免误揭煤层、突水区等地层出现;采用机载钻机作为短距离超前探测,探明前方20 m内地质特征,实时调整TBM掘进参数。通过工程实践,证明了同步探测方法的可行性。     

我国煤矿岩巷高效掘进技术现状与发展

基于我国煤矿岩巷掘进速度低、机械化水平落后等问题,本文阐述了目前国内岩巷掘进技术现状、特点及应用范围,并借鉴国外岩巷快速掘进技术的发展趋势,提出了钻爆法岩巷快速机械化作业线和综掘法岩巷快速掘进机械化作业线2种作业线,通过对2种作业线的优、缺点和具体应用条件进行深入研究,指出了现在和将来煤矿岩巷高效掘进工艺仍要以钻爆法为主,来解决煤矿高效安全生产的瓶颈。     

复合松软顶板条件下大断面半煤岩巷快速掘进的探索与实践

随着煤矿开采机械化、自动化、智能化技术的不断发展,综采工作面开采强度及产能不断提高,采准巷道的掘进速度明显落后于综采工作面的推进速度,采掘衔接的紧张局面越发严峻,已严重影响了煤炭生产。为了提高复杂地质条件下大断面半煤岩巷掘进速度和机械化水平,本文在分析复合松软顶板条件下综掘工作面快速掘进的诸多影响因素的基础上,依据红柳煤矿41采区辅运巷工作面综掘实际,提出了实现快速掘进的技术措施:选用新型掘进装备,保证快速切割,修正锚网支护参数,缩短支护时长,引入连续辅助运输,提升运渣效率,优化工序配置,实现了快速掘进。     

我国综合机械化掘进技术发展40 a

回顾了我国综合机械化掘进40 a的发展历程,对我国煤矿巷道综掘技术与装备的现状进行了总结,对我国煤矿井下巷道综掘技术与装备存在的问题进行了概括,指出制约我国巷道掘进速度的因素主要有支护时间、掘进工作面降尘效率、元部件可靠性以及自动控制技术。分析了国内掘进机在截割技术、元部件可靠性、自动控制技术、除尘系统以及系统配套技术方面与国外相比存在的差距。最后提出今后我国悬臂式掘进机及综掘技术的发展方向：提高整机适应性,拓展使用范围;开展基础技术研究,提高元部件使用性能;发展综掘系统配套技术。     

煤矿岩巷TBM适应性与新技术发展

全断面掘进机（TBM）在煤矿岩巷掘进逐步得到推广应用，但TBM机型设计适应性不足已成为影响TBM掘进煤矿岩巷掘进效率的主要原因。通过对比分析煤矿巷道常规使用的掘进技术与TBM掘进技术，得出TBM应用于煤矿巷道掘进时必须考虑巷道围岩条件的差异化和需求特殊化。煤矿TBM的设计要基于机型的特点，结合煤矿岩巷的施工条件进行设计。针对煤矿岩巷工程的施工难题研发出了特有的“V型推进”系统，实现巷道小转弯半径施工；采用与TBM配套的“超前探测”技术进行超前地质预测，通过强化TBM的初期支护能力、加强脱困能力等设计来应对不良地层；基于“排水+堵水”处理思路，形成TBM掘进巷道的超前注浆封堵方式的防突水技术；通过在TBM刀盘、盾体内搭载的气体实时监测系统，开发了TBM巷道防瓦斯突出技术；进行了高地温施工环境下，TBM关键部件冷却、刀盘喷雾通风等针对性设计。创新技术在“贵州贵能聚鑫煤矿”、“四季春煤矿”、“平煤首山一矿”、“山西惠源煤矿”等矿井进行了应用并取得成功。随着煤矿未来开采所面临的更复杂严峻的工况，矿用TBM未来也将朝着强机动性、地质适应性、支护多样性、设计系列化、行业标准化、掘进体系智能化等方面...     

提高复杂煤层回采巷道掘进速度的技术途径

针对西南地区复杂煤层开采时如何提高巷道掘进速度的问题,分析了影响矿井综掘单进的自然因素和技术因素。从矿井复杂煤层巷道支护技术改革、巷道支护工艺优化、巷道支护设备维护与检修、巷道综掘作业线设备配套、半煤岩巷道快速掘进的地质保障技术、巷道矿压观测、巷道掘进工作面劳动组织、外围运输系统调配等方面,提出复杂煤层巷道快速掘进的技术途径和技术措施。研究成果为相似条件的矿井发展回采巷道掘进机械化提供了参考依据。     

EBZ200型综掘机在拱形巷道掘锚一体化作业的研究及应用

针对目前梅花井煤矿使用综掘机进行巷道掘进、人工使用锚杆钻机进行锚固支护的方式,提出了一种在综掘机机身安装锚杆钻机、临时支护和工作平台的方法,通过改进设备以及优化巷道掘进工艺,提高巷道掘进速度,降低劳动强度,实现掘锚一体化作业。现场应用证明,综掘机改为掘锚一体机,集掘进、支护于一体,减少了巷道掘进过程中人工搬用锚杆钻机的工序,提高了掘进速度。     

丁集矿岩巷综掘快速掘进关键技术研究

按照集团公司"瓦斯治理、岩巷先行"的管理理念和要求,淮南矿业集团丁集煤矿为加快岩巷掘进速度,缓解采掘接替紧张局面,在1141(3)高抽巷采用国产EBZ200H综掘机及配套机械化施工装备,通过对巷道断面、支护形式、劳动组织等不断改进优化,连续4个月破国产岩巷综掘记录,实现了岩巷快速掘进.通过实践研究,形成了一套成熟的岩巷快速综掘技术及管理体系,为同类矿井解决岩巷掘进慢的"瓶颈"提供了可靠借鉴.     

大坡度巷道台阶式综掘工艺实践

以王庄煤矿大坡度巷道掘进为例,分析了钻爆法掘进的缺点,阐述了台阶式综掘技术及施工方法,研究了采用台阶式综掘工艺时所应具备的技术条件、施工方案、施工工艺流程以及安全技术保障措施,并对大坡度掘进巷道台阶式综掘工艺的施工效率进行了分析。     

顾北煤矿岩巷准楔形复式掏槽爆破试验研究

目前煤炭开采对岩巷进尺要求越来越高,但是岩巷机掘法在硬岩掘进中的适用性难题一直没有很好地解决,因此,在较长时间内,钻爆法依然是岩巷掘进施工的首要选择.针对煤矿岩石巷道掘进钻爆法爆破效果不佳的问题,以顾北煤矿-648 m水平降温硐室管子道工程为研究对象,在该巷道原始爆破方案的基础上进行改进,同时结合掏槽孔角度、炮孔布置、...     

浅谈岩巷综掘机在快速掘进中的应用

钱营孜煤矿西三采区胶带机大巷的掘进速度较慢,影响了正常接替生产,为提高岩巷掘进速度,实现矿井的高产高效,通过引进综掘机械化作业线,西三采区胶带机大巷创造了岩石巷道中月进尺245 m的新纪录,为工作面的正常接替提供了保障。结合西三采区胶带机大巷 EBZ-260综掘作业线施工情况,阐述了EBZ-260综掘作业线的施工工艺、劳动组织、技术保障、设备改进等,并针对施工中出现的问题提出了建议,对EBZ-260综掘作业线快速掘进及推广具有一定的借鉴意义。     

大断面巷道机械化掘进过断层群技术

为确保大断面巷道安全快速通过落差超过17m的大断层群,满足矿井正常生产接续要求,大柳塔煤矿针对施工难点,根据断层预测情况确定巷道爬坡位置,采用连采与综掘分巷同掘的施工工艺,同时采取锚网索联合快速支护方法,实现了25.2m2大断面巷道机械化掘进过大断层群(最大落差为17.9m)技术,为大断面巷道机械化掘进过大断层提供了施工经验。