全断面岩石掘进机盘形滚刀破岩机理的探讨

根据全断面岩石掘进机盘形滚刀的工作过程，建立了破岩模型，推导出岩石剥落角，提出了盘形滚刀的破岩是以剪切为主，其次为挤压和张拉，并得到了压痕实验的充分验证。     

超千米深部全断面岩石掘进机卡机机理

为了解决超千米深井巷道建设面临的严峻挑战,拟将全断面岩石隧道掘进机（TBM）在解决关键岩石力学问题和机械制造问题的基础上加以改进引入到超千米深井巷道建设。然而深部高应力挤压变形将导致TBM的护盾极易被卡塞。揭示了TBM的卡机机理：当护盾周围围岩变形量超过开挖预留的变形量,围岩开始与护盾接触并挤压护盾,进而在TBM推进时围岩对护盾产生摩擦阻力,当TBM推力无法克服围岩对护盾产生的摩擦阻力时,便导致TBM护盾被卡。提出了相应的卡机状态判据。提出了判断护盾被卡状态的理论计算方法及过程：考虑工作面空间效应,基于Hoek-Brown准则研究了护盾周围围岩收敛变形沿巷道轴向的变化规律,计算出作用在护盾上的围岩压力,进而计算围岩对护盾的摩擦阻力,最后根据卡机状态判据判断护盾是否被卡。     

多用途的全断面移动式巷道掘进机

<正> 1 掘进机的发展和功能掘进机于四十年代产生在匈牙利,到六十年代已应用于整个欧州,当时的掘进机只能采掘抗压强度为40MPa的软岩,所以只应用在煤矿的煤层掘进和生产作业中。早期掘进机的采掘能力较小,截割头也较小,而且能旋转,截割悬臂还可以任意摆动,使之能将一定的截割力施加于很小的作     

全断面岩石掘进机的现状与发展

1 前言目前,在国外地下工程施工中采用掘进机越来越多,凡长度大于600倍掘进直径的隧道都优先考虑采用掘进机施工。之所以这样,是国为掘进机法施     

深井巷道全断面硬岩掘进机及其快速施工关键技术

针对煤矿深井硬岩巷道掘进效率低下的技术难题,综合考虑深立井煤矿巷道工程环境和全断面掘进机技术特点,通过全断面掘进机施工煤矿深井岩巷可行性研究,制定了煤矿深井巷道全断面硬岩掘进机技术指标,研制了煤矿深井巷道全断面硬岩掘进机;基于考虑全断面掘进机施工扰动影响的岩石循环加卸载试验,建立了全断面掘进机快速施工围岩准静态循环加卸载损伤本构模型和非线性强度准则,并用于巷道围岩稳定性数值模拟中;通过数值模拟和现场监测,揭示了全断面掘进机快速施工围岩力学响应机理,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形式和施工技术;通过分析煤矿全断面硬岩掘进机施工巷道围岩的稳定性,提出巷道顶板锚杆快速支护方案,并得到现场实测验证;针对立井井筒运输能力受限、井下工作环境空间狭小、设备需要频繁拆装转场等问题,研发了全断面岩石掘进机井下有限空间运输、组装、拆解技术,创新了全断面岩石掘进机井下始发、掘进关键技术;采用掘进、支护、排矸、辅助运输同步作业方式,解决了硬岩巷道快速施工难题。最后,通过在淮南张集煤矿西二采区1413A高抽巷进行工业性试验验证研究成果。结果表明:全断面掘进机施工煤矿深井硬岩巷道,...     

矿用全断面巷道掘进机机型特点北大核心

全断面掘进设备已经广泛应用于各种隧洞挖掘工程中,煤矿掘进行业也逐步开始采用这种技术。介绍了其他非煤行业的主要全断面岩石掘进机的组成结构,同时分析了煤矿井下掘进地质环境的特点,论证了煤矿使用全断面掘进技术的可行性,并且结合煤矿安全生产要求,提出了煤矿用全断面巷道掘进机在设计生产过程中需要注意的一些关键点,为传统全断面掘进技术如何合理应用在煤矿生产中提供了一些参考建议,也为行业的各种相关标准、规程、认证准则的推陈出新提供了技术依据。     

全断面岩石掘进机的应用和发展

介绍了TBM（全断面岩石掘进机）半个世纪的发展及其在国内外长隧道工程中的应用实例，TBM的现状和发展趋势，国产化研制的基础条件。指出TBM巳在全球隧道工程中得到越来越多的应用。     

超千米深井极松散破碎岩体岩石力学#br#试验与岩体质量评价*

山东黄金矿业鑫汇金矿新主井-1 070 m中段在掘进施工过程中遇断层破碎带,由于该处埋深超千米,地应力显现严重且围岩极其松散破碎导致工程变形较大,井下现场支护难度极大。为了获取鑫汇金矿岩石力学参数,为后期井巷工程掘进支护参数设计提供数据支撑,对该矿开展了岩石力学试验和岩体质量分级评价,通过实验室试验获得了岩石密度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角参数取值,最终判定该处岩体为极破碎岩体无自稳能力,岩体基本质量分级为Ⅴ级。     

全断面竖井掘进机凿井技术

目前,我国煤矿井筒建设方法,以普通凿井法为主、特殊凿井法为辅。介绍了特殊凿井法中使用机械破岩的竖井钻机钻井技术、反井钻机钻井技术发展历程与应用现状。井筒掘进施工安全与效率是深井建设的基石,发展机械化凿井技术装备是深井建设少人化、无人化的保障。分析了部分断面掘进机凿井技术与装备的研究现状,提出了需要研制全断面竖井掘进机。对全断面竖井掘进机的井帮稳定、凿井工序、掘进参数等关键技术的特点和适用性进行了探讨。针对施工过程下部掘进、排渣与上部支护平行作业,指出滚刀破岩、上排渣和定向钻进将成为技术攻关的方向和工程应用的难点。尽快开发全断面竖井掘进机凿井技术是综合机械化凿井的发展方向和趋势,对于建井技术发展和地下工程建设具有重大意义。     

全断面岩石掘进机施工与岩石特性的参数表示

全断面岩石掘进机施工的工程一般都是大型工程，并且往往还对整个工程的进程起到一定关键性作用。因此，对这样工程的造价预测和施工周期预测就显得非常重要。要较准确预测这两个参数，就得对岩石的性能参数给以恰当表示，进而对机器的性能参数给出适当预测，其关系如图1所示。由图1可以看出，岩石的性能参数是最基本的参数，因此，恰当表示岩石的性能参数，不仅决定机器性能参数的选择，而且对全断面岩石掘进机的施工经济效益和施工周期预测也是至关重要的。     

TBM应用于深部煤矿建设的可行性及关键科学问题

分析了我国煤炭资源赋存和生产现状,指出我国煤矿已经进入深部开采,并很快进入千米以下开采时代,深部矿井建设将呈现大型化、集约化和现代化趋势。深部巷道掘进现状和困难表明:高地应力、高地温等复杂条件下,传统的钻爆法和综掘机难以满足千米深部大型煤矿快速安全建设的要求。基于深部巷道实际情况和TBM在其他地下工程中所展现的各种优势,提出将TBM应用于深部煤矿建设,并回顾了已有的TBM在煤矿中的应用案例。鉴于深部岩体赋存环境及其力学行为的复杂性,指出了TBM应用于深部煤矿建设的一系列关键问题。     

盾构技术在煤巷掘进中的应用探讨

盾构设备在硬岩巷道中掘进效率高于其他设备,技术日趋成熟.针对现阶段掘进设备中掘、锚、运失衡问题,煤炭企业积极寻求快速掘进解决方案,盾构掘进系统逐渐在煤矿全岩巷道掘进中得到应用.结合煤巷掘进现状及盾构机的结构特点,对岩巷掘进的应用实例进行了分析,并探讨了其在掘进中的优缺点.此外,总结提炼出盾构技术在煤巷掘进过程中可能面临...     

薄煤层开采软弱煤岩体巷道变形特征与稳定控制

针对百色矿区薄煤层开采条件下半煤岩巷道大变形及难控制等问题开展了一系列研究工作。首先,在巷道工程资料与数据的基础上,开展了薄煤层回采巷道工程地质特征的分析,发现薄煤层巷道围岩地质构造普遍较为复杂,岩体完整性差;现场监测了回采巷道围岩的变形全过程,分析了掘巷影响阶段、掘巷影响稳定阶段和工作面回采期阶段等时期的围岩工程行为及变形特征。然后,根据所收集的岩样和自制的煤岩组合体试样,分别进行了点载荷强度和不同高度比的煤岩组合体力学强度试验,结果表明,此类岩石力学强度较低,煤体与岩体破坏呈不均匀性。最后,在现有的理论基础上,分析了半煤岩巷道的滑移机制,推导了煤岩体层间滑移与巷道围岩失稳的本构方程,根据锚索的挤压承载和锚杆抗剪作用机理等阐明了软弱半煤岩巷道控制原理和支护要点,提出了以"顶板预应力长锚索+帮高刚度桁架锚索"为主体的"锚、网、索、梁"整体支护技术。支护试验表明:所提出的支护技术对于半煤岩巷道的控制效果较好,围岩变形在可控范围之内。     

煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术构想

深地资源开发是我国未来科技发展的重要方向。在分析煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术现状和问题的基础上,围绕安全、高效开采这一主题,综合考虑巷道和采煤工作面相互影响,以合理加大工作面长度,实现生产集约化,降低掘进率、提高煤炭回收率为思路,提出要解决的关键科学问题与技术构想。关键科学问题有4个:千米深井巷道围岩大变形机理;巷道围岩支护―改性―卸压协同控制原理;350 m超长工作面应力与覆岩结构演化机理;超长工作面多信息融合智能开采模式,为千米深井围岩控制及智能开采提供理论基础。针对千米深井巷道围岩高应力、强采动的特点,提出巷道支护―改性―卸压"三位一体"协同控制技术,实现高预应力、高强度、高冲击韧性锚杆主动支护,高压劈裂注浆主动改性及水力压裂主动卸压的"三主动"协同作用,解决千米深井巷道围岩控制难题。针对千米深井超长工作面开采过程中覆岩分区破断、矿压动态迁移的特点,以围岩控制为核心,研发液压支架抗冲击技术,开发超长工作面多信息融合的液压支架自适应群组协同控制技术与装备,并系统集成采煤机等其他工作面设备,最终形成千米深井超长工作面智能开采成套技术体系,为深部煤炭资源安全、高效、高回收率开采提供理论与技术保障。     

深井综放沿空掘巷围岩变形破坏机制及控制对策

通过对赵楼煤矿综放沿空掘巷现场调查和变形监测,分析了巷道围岩变形破坏特征,深入揭示了围岩变形破坏机制,认为围岩强度低,地应力高,围岩松动破坏范围大,支护结构及参数不合理,巷道围岩应力环境复杂和断面尺寸大是围岩变形破坏的主要原因。基于强力让压耦合支护和关键部位加强支护的围岩控制原理,提出了顶板锚网带索、纵向钢带+两帮锚网梯索、纵向钢筋梯+窄煤柱帮部锚索加强和喷浆+实体煤帮钻孔卸压的支护对策并进行现场试验。结果表明:掘巷稳定后,巷道围岩控制效果良好;锚杆、锚索受力最大值均在其屈服范围内,并为回采期间留够了充足的余量。研究结果为类似复杂难支护巷道提供了借鉴。     

巴拉素井田富水煤层岩巷揭煤防治水工程技术初探

煤层多为致密沉积物,一般视其为隔水层,近年来,我国陕北侏罗纪煤田榆横北区内发现的富水煤层问题较为突出。为解除榆横北区富水煤层岩巷上山掘进揭露2号煤层的水害隐患,以巴拉素煤矿为例,采用"物探先行、钻探后进"的原则,结合动态监测、水化学分析、钻孔窥视等多种综合手段,在岩层巷道掘进过程中,确保揭露煤层的安全。结果表明:通过物探工程发现了巷道掘进前方2号煤层存在富水异常区,钻探工程疏放水效果显著,应用水化学分析确定了煤层水质类型为SO_4~(2-)-Na·(Ca)型水、总矿化度在6 000mg/L左右,结合孔内窥视,发现煤层内部的裂隙发育、水体联通,由此认为本区内2号煤层水体具有赋存范围大、补给条件差、水力联系好、静储量为主的特点,其长期处于封闭状态,有利于矿井疏放水工作的高效开展。结合本次安全揭煤经验,以期为矿井巷道掘进揭煤提供借鉴和思路。     

软岩巷道钢桁架力学性能试验及支护研究

我国煤矿深部软岩巷道大地压、强流变、大变形等问题突出,此类巷道稳定需要较大的支护力,因此提出全圆钢桁架支架支护技术。桁架采用8段双层12#工字钢构件组成,每段构件之间连接采用端头焊接390 mm×800 mm×30 mm钢板和螺栓连接,在实验室借助分步多次逐级加载、测试系统测试了全圆钢桁架支架在垂向和水平向荷载按不同比例组合作用下的极限荷载和极限变形量。试验结果表明:在均压荷载作用下,钢桁架的极限承载力为1 500 t,弹性极限压缩变形为12.18 mm;非均压荷载组合比值为0.2时,支架极限承载力为900 t,弹性极限变形为26.3 mm;极限荷载破坏方式为连接块处的错动和支架直径收缩变形破坏。与传统U型钢支架相比,钢桁架支护反力提高10倍以上。针对极软岩巷道变形规律,提出恒阻大变形锚杆索+预留变形量的一次支护,在高预紧力支护下通过恒阻装置释放变形能并形成锚网索-围岩耦合支护圈,然后采用全圆钢桁架强力二次支护,在均压下发挥钢桁架的最佳支护力学性能,其支护方式在深部大地压、强流变软岩巷道中有着广泛的应用前景。     

复合顶板动压巷道围岩应力演化和支护技术研究

三交河矿10_^#下煤层顶板为典型复合岩层,从已掘巷道来看,10_^#下煤层巷道顶板成型不佳,容易风化破碎,受采动影响下易出现顶板离层破碎下沉等破坏现象。10-2032巷为复合顶板条件采掘对穿巷道,支护难度较大,在分析地质条件的基础上,通过数值模拟,对10-2032巷与10-201回采面对穿前后的应力状态进行了分析。结合应力演化情况和锚杆支护原理,根据工程类比和数值模拟结果,提出10-2032巷锚杆锚索支护设计。顶板采用长短锚索组合支护,两帮采用单体锚杆搭配W钢护板支护,井下实践证明,与相邻回采面对穿后,2032巷仍能保持较好的支护效果。     

连续尖角煤柱影响工作面冲击危险分析与防治研究

以东滩煤矿14320工作面为工程背景,采用数值模拟、理论分析和工程实践等方法,分析了该工作面煤岩冲击倾向性、地质构造、地应力和坚硬顶板等冲击地压影响因素,研究连续尖角煤柱影响区域应力场演化特征,采用综合指数法和多因素耦合评价方法划分工作面冲击危险区域及危险程度,并采取相应的防治措施。结果表明：工作面回风平巷侧受连续尖角煤柱影响,其应力集中程度大且连续尖角煤柱具有应力累积效应,为强冲击危险区域;运输平巷受3条断层和开采扰动共同影响,为中等冲击危险区域;开切眼巷道受50.2 m矿界煤柱影响,为弱冲击危险区域。针对以上冲击危险区域,采取煤层注水、大直径钻孔和钻屑法等综合解危措施,经验证效果良好。