大断面黄土隧道浅埋暗挖法施工力学特性研究

针对大断面隧道施工的技术复杂性问题,结合实际的城市轨道交通项目,研究浅埋暗挖法施工力学特性。在传统双侧壁导坑法基础上优化施工工艺,提出快速施工法。通过FLAC-3D软件,分析钢拱架间距、开挖步距和混凝土厚度对隧道施工稳定性的影响。建议钢拱架的间距取0.5m或1.0m,开挖步距取1m或2m,喷射混凝土厚度取400mm或者450mm。与传统双侧壁导坑法相比,快速施工法的位移值较小,应力值略大,但各处应力值均小于材料本身的屈服强度,钢拱架受力处于安全状态,隧道施工过程稳定可靠。     

基于TOC/TRIZ集成的TBM钢拱架拼装机构减振设计

TBM钢拱架是用于隧道掘进开挖最重要的支护构件之一，其安装效率对隧道的稳定性及人员的安全性有着重要影响。为了减小TBM在隧道掘进过程中产生的振动造成钢拱架拼装系统安装效率低的不利影响，文中将约束理论(Theory of Constraints, TOC)和发明问题解决理论(Theory of Inventive Problem Solving, TRIZ)进行融合，应用于钢拱架拼装机构的减振设计。首先，采用TOC对钢拱架拼装机构的不合理约束进行系统分析；然后，运用TRIZ求解输出多种设计方案，结合工程实际对不同方案进行评估分析；最后，提出合理的问题解决方案。通过TOC/TRIZ理论的融合应用解决了钢拱架拼装机构的振动问题，为相关隧道工程装备的设计提供了参考。     

两臂一篮式钢拱架安装机研究及有限元分析

为解决我国隧道钢拱架安装过程中出现强度大、效率低、质量差、安全性隐患等问题,实现钢拱架的机械化安装,研发一种专用钢拱架安装设备具有重要意义。利用Creo3.0对拱架安装机关键零部件进行了三维建模,并通过Hyperworks对某些关键零部件进行了应力应变分析,确保所设计零部件的力学性能满足相应的工作条件,为拱架安装机提供了重要的设计依据。     

隧道衬砌台车的结构改进初探

根据目前国内隧道衬砌台车的现状和不足，我局自行设计制造了部分隧道衬砌台车。在隧道施工中，使用这些新型衬砌台车可以提高隧道衬砌的质量和速度，减轻劳动强度，降低成本。这些新型台车打破了传统的设计模式，在几个部分作了较大的改进。1．合理加大楼板主骨架，减小其他骨架隧道衬砌台车钢模板骨架的设计应主次分明，即每块模板沿环向中部应有一道主骨架，相应减小其他骨架，类似小模板和钢拱架组合衬砌。在使用小模板和钢拱架衬砌时，每块小模板的强度和刚度很弱，模板靠每根拱架支撑，每根钢拱架就是一组钢模板总成的主骨架，每块小…     

“隧道施工”专题讲座（三）——山岭工法（上）

山岭工法一般来讲是以爆破为主体，同时采用锚杆、喷射混凝土、钢拱架支护及衬砌混凝土等的隧道施工方法。山岭工法采用的前提条件是隧道从开挖到实施初期支护前，围岩应具有保持自身稳定的性能，如果不能保持围岩的自稳，则不适宜采用山岭工法。因此，软土层、未经压实的冲积层、松弛的崩积土的岩体不适宜采用山岭工法。即使是密实但伴随有地下水的涌出呈液化地层、火山泥流堆积、崩积土形成的山体，如不采用相应的辅助工法使山体得到稳定，实施山岭工法也比较困难。     

钢拱架简易弯曲法

在铁路施工中,有些旧隧道的加固工程需要用废钢轨弯曲成同隧道断面形状相同的钢拱架进行加固,但在实际工作中,隧道形状变化较大,生产批量又不多,工期要求短,所以不可能预先在大的工厂去成批加工。下面介绍一种较理想的弯曲方法。这种方法能因地制宜随时改变拱架形状,工效高,速度快,制作工艺简单易行。这种方法是基于限制钢轨弯曲时在横向出现扭曲变形,使未加工部分处于自由状态,而加工部分靠附加的冷态背轨对被弯曲钢轨产生     

钢拱架铰接孔视觉定位方法研究

针对钢拱架自动化拼接过程中需要对钢拱架铰接孔进行定位的实际问题,设计了一种基于双目视觉的钢拱架铰接孔定位方法。首先通过模板匹配对钢拱架铰接孔进行初定位,找到感兴趣区域;采用一种新的自适应阈值算法计算阈值,对感兴趣区域进行二值化处理;利用边缘检测和最小二乘法提取得到铰接孔椭圆轮廓特征;然后找到椭圆轮廓上特殊的两条弦,根据空间几何关系,计算空间圆平面的法向量;利用消影线和椭圆参数矩阵,计算铰接孔圆心在图像上的实际投影点;最后基于双目视觉成像模型计算铰接孔圆心的精确空间坐标。实验证明,本方法可实现钢拱架铰接孔高精度定位,满足实际工业需求,为钢拱架自动化拼接提供技术支撑。     

掘进作业中的机械化支护系统

为解决矿井巷道采掘和装载过程已经基本实现机械化,而搭建钢拱支架或者锚固支架的问题仍然较为突出的问题,设计开发了机械化支护系统,该系统可以解决临时机械化隧道支架以及模块化安装和运输等问题。该系统与矿井工作面其他设备一起形成了整体掘进、装车和支护一体的机械化系统,提升了井下作业的自动化水平。     

锚杆架棚支护技术在破碎顶板中的应用

针对大斗沟煤矿5201巷在过X4陷落柱应力区期间,巷道出现顶板下沉、破碎、煤壁片帮、底板鼓起等现象,通过技术研究合理分析原巷道采取的锚网索支护、钢棚支护主要存在的技术难题,并根据实际生产情况提出了锚杆架棚支护,通过实际应用效果来看,锚杆架棚支护可有效控制巷道顶板离层现象,取得了显著的应用成效.     

大高差巷道支护机构的研究

针对井下采煤过程中经常遇到的巷高和采高落差过大造成的排头架支护困难问题,提出了一种大高差巷道支护机构。该机构借助原顶梁铰接孔与原顶梁活动侧护板自由切换,不仅解决了大高差地质条件下的支护问题,一定程度上还解决了三角留煤问题。     

三软岩层井巷的加强支护方法

为了解决兑镇煤矿深部巷道的支护问题,实现安全高效的生产,通过对巷道围岩进行力学分析,将松动圈理论应用到巷道的支护上,尤其是强度低、采动波及范围大的三软巷道的支护,并结合工程实际,提出了先锚后架、待变让压的支护原则,以避免支护强度失当和控制范围过小而造成的安全隐患,同时探索了深部围岩变形的原因和影响,为解决巷道反复维修造成的安全和经济问题提供参考。     

一种新型的矿用超前支护架

现有的超前支护方式在实际应用中仍然有很多的不足,例如单体液压支柱配合金属铰接顶梁这种支护方式劳动强度大,工作阻力小。针对这种状况,提出设计了一种新型的超前支护架。该超前支护架主要由缸体、伸缩杆、支撑缸和连接座组成,利用移动机械手与该超前支护架配合工作,可以快捷高效地完成超前支护架的安装和拆卸工作。同时,该超前支护架具有较大的支撑力,在正常工作状态,13架超前支护架协同工作,可以给顶板提供较大的支护强度。     

综采工作面大采高液压支架撤除三角区域支护工艺研究

以蒋庄煤矿传统式双掩护架调试和三角区域支护方式与3下903工作面掩护架调试和三角区域的支护方式为例,在具体支护撤除工艺、调试流程、回撤所用劳动强度、支护强度与安全系数、撤架人数、撤除进度、材料消耗等方面对两种支护工艺进行了比较。比较得出"三角区域支护工艺在撤除支架方面操作更加简单、所需成本也相对较低、回撤速度快"的结论,可见该支护工艺应该得到广泛推广和应用。     

超前支护支架的研制与应用

叙述了超前支护的设计背景、目的、技术方案、使用条件、技术参数、操作规程等研制内容,介绍了超前支护的设计优点和实施效果。超前支护的成功研制,解决了目前超前支架存在支护阻力较小、对井下条件适应性差、适应大断面巷道的架型极少等问题,且有良好的社会效益。     

矿用工字钢棚支护计算及应用

针对某矿顺槽巷道采用11号工字钢支护效果不佳,导致巷道变形严重的问题,通过理论计算,确定合理的工字钢棚间距。计算得出:当煤层顶板处于完全垮落状态时,工字钢棚棚距为1.0 m不能满足支护强度的要求。且当工字钢棚棚距大于0.43 m时,工字钢顶梁中间位置下沉量大于115.0 mm,此时工字钢棚将被压垮且丧失支撑能力。因此,依据计算结果,工字钢棚的棚距取0.37 m,实际支护时,考虑一定的安全系数,工字钢棚间距取0.35m,现场应用发现可满足巷道支护强度的要求。     

动压煤巷高预应力锚索支护技术应用探讨

针对阳煤一矿在81206工作面回风巷采用高预应力锚索支护方案后的支护效果,研究动压煤巷高预应力锚索支护技术的应用效果。实践表明:应用该支护效果后解决了动压煤巷变形大、顶帮支护失效、维护成本高等难题,为安全高效掘进创造了条件。     

隧道仰拱作业区快速施工技术

针对隧道仰拱作业线工效不平衡、安全步距大等问题,提出了隧道仰拱作业区快速施工技术,有效解决了仰拱施工进度慢的难点,达到了平衡安全和进度管理要求的目的.该施工技术是研发设计新型大跨度伸缩式仰拱栈桥来实现的,通过利用栈桥导梁伸缩等功能形成了仰拱开挖支护、仰拱衬砌、仰拱填充3个并行、流水作业区间,以及掌子面、仰拱、二次衬砌3大协同作业线的施工模式,有效提升了掌子面、仰拱衬砌作业效率,缩短二衬台车跟进时间,提高隧道仰拱施工综合进度.通过在郑万铁路应用验证,结果表明,该新技术有效提高隧道施工工效,还降低了施工成本,缩短了施工安全步距,具有很好的推广价值和应用前景.     

支护参数对巷道支护效果规律研究

以晋能控股煤业集团铁峰南阳坡矿8704工作面8号煤层地质条件为研究背景,由于支护效果的好坏往往是由支护参数决定的,为了科学合理地选取支护参数,使得支护效果达到最优并保证巷道稳定,故对其进行研究。采用FLAC3D软件,通过数值模拟和分析比较得出了其作用规律。研究结果表明：回采巷道锚杆长度、锚杆间距、锚杆预紧力、锚杆角度以及锚索、W钢带辅助支护物等对巷道支护效果的影响非常大,必须充分考虑各种因素,以发挥支护最好效果。     

下山斜巷过陷落柱区支护技术应用

为了保证巷道安全快速掘进,针对永丰煤矿皮带斜巷掘进过陷落柱区时巷道顶板出现破碎、下沉的现象,提出了"喷浆+架棚"联合加强支护技术.实际应用效果表明,采取联合支护技术后提高了陷落柱区围岩稳定性,防止了顶板冒漏事故发生,取得了显著应用成效.     

煤矿煤层巷道掘进支护技术工艺的探讨

针对厚煤松软煤层巷道支护困难、维修量大、成本高等问题,以某煤矿某巷道为例,对巷道掘进支护技术工艺进行改进。应用结果表明,相较于原支护工艺,新巷道支护最大变形量降低了近40 mm,工作稳定可靠,降低了维护成本,减少了故障停工时间,提高了设备的利用率。