1.本发明涉及矿山开采技术领域，尤其涉及一种多种类矿山的巷道掘进方法。
背景技术：
2.矿石的开采需要对岩体设计一系列的巷道，在巷道的掘进过程中，会遭遇或穿过各类的地质。目前岩石巷道的掘进作业主要是采用以下两种技术方案。一是采用掘进机掘进，掘进机的结构主要包括掘进机主体和通过转台与掘进机主体相连的截割部，截割部具有截割头，截割头上装有截齿，掘进机在进行掘进作业时是利用截割头上的截齿对岩石进行截割掘进，但是由于岩石巷道的硬度都很大，用掘进机掘进一方面掘进效率很低，另一方面对掘进机的耗损也相当严重，再者如遇到岩石巷道的岩石硬度过大时则根本无法进行掘进作业；对岩石巷道掘进的另一种方案是采用炮掘工艺，即在巷道的岩石上钻眼，之后安装炸药爆破掘进，该种岩石巷道的掘进方案虽然不受巷道岩石的硬度限制，但是掘进效率低、成本高，而且容易产生安全事故，有较大的安全隐患。
3.因此，如何提高巷道的预支护效果，提高巷道施工的安全性和施工效率是目前巷道掘进需要解决的难题。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种多种类矿山的巷道掘进方法，以解决上述问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多种类矿山的巷道掘进方法，包括以下步骤：
6.s10、根据矿山情况以及开采工程需求，预设巷道的掘进路径；
7.s20、采用凿岩装置先在待掘进的矿山岩体打孔；
8.s30、在步骤s20所打出孔的基础上，采用掘进装置进行截割掘进，并将产生的碎石运出，直至完成整个巷道的掘进。
9.作为本发明的一种改进，在步骤s10中，将预设巷道的掘进路径分为多个分段，预先确定好每个分段在矿山岩体上的空间位置和延伸方向。
10.作为本发明的一种改进，在步骤s20和s30之间还需要对矿山岩体进行超前支护，在掘进路径的每个分段上打的孔插入钢筋，并在钢筋与打孔之间的间隙内泵入混凝土。
11.作为本发明的一种改进，在步骤s30的掘进作业完成后，对已经挖掘完毕的巷道进行长久支护作业。
12.作为本发明的一种改进，在步骤s30中还包括快速掘进优化步骤，具体包括以下步骤：
13.s31、根据掘进装置的掘进端面形状以及掘进装置的截割路径进行分析，选定出效率最大化的截割路径，节省掘进装置的左右移动时间和截割头的空转时间；
14.s32、将截割头的自转运动、截割臂的来回伸缩以及上下左右摆动作为一个整体运动，对截割的包络线进行绘制；
15.s33、根据绘制的截割的包络线，在保证空顶区巷道围岩稳定的前提下，选定最大掘进空顶距离；
16.s34、掘进装置采用步骤s33确定的最大掘进空顶距离进行掘进。
17.作为本发明的一种改进，在步骤s33中，选定最大掘进空顶距离具体包括以下步骤：
18.s331、根据实际情况，进行几何模型，并在模型的前后及左右边界加载水平应力，以达到初始应力平衡；
19.s332、根据摩尔-库伦屈服准则，模拟开挖20m巷道并进行超前支护，计算开挖空顶区的巷道，根据公式(1)将其计算至平衡，分析巷道周围围岩变形破坏特征，
[0020][0021]
其中σ1、σ2、σ3分别为在计算力平衡状态下第一、第二、第三主应力，km为围岩剪切屈服强度，
[0022]
围岩屈服时，据摩尔-库伦等效应力在偏平面上为一个定值，当采用摩尔-库伦屈服准则判断围岩是否发生屈服时，围岩达到屈服点进入塑性阶段后有效应力是一个定值，围岩不同的受力状态下其有效应力也不同，从而根据摩尔-库伦有效应力的大小判断巷道围岩最危险的范围；
[0023]
s333、根据步骤s332的计算结果，确定最大掘进空顶距离。
[0024]
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
[0025]
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]
一种多种类矿山的巷道掘进方法，包括以下步骤：
[0027]
s10、根据矿山情况以及开采工程需求，预设巷道的掘进路径；
[0028]
s20、采用凿岩装置先在待掘进的矿山岩体打孔；
[0029]
s30、在步骤s20所打出孔的基础上，采用掘进装置进行截割掘进，并将产生的碎石运出，直至完成整个巷道的掘进。
[0030]
在步骤s10中，将预设巷道的掘进路径分为多个分段，预先确定好每个分段在矿山岩体上的空间位置和延伸方向。
[0031]
在步骤s20和s30之间还需要对矿山岩体进行超前支护，在掘进路径的每个分段上打的孔插入钢筋，并在钢筋与打孔之间的间隙内泵入混凝土。
[0032]
在步骤s30的掘进作业完成后，对已经挖掘完毕的巷道进行长久支护作业。
[0033]
上述技术方案的工作原料及有益效果：
[0034]
本发明公开的掘进方法中，一方面，打孔起到探水作用，另一方面，打孔与混凝土浆液共同为当前巷道段提供超前支护，从而能够同时实现巷道段掘进过程中的超前探水和超前支护，简化施工工序，挺高工作效率，进而本公开的掘进方法能够有效提高巷道的预支护效果，提高巷道施工的安全性和施工效率。
[0035]
需要说明的是，若当前巷道段为非最末位的巷道段，则返回打孔步骤以进行下一巷道段，这里的进行下一巷道段指的是重复上述的打孔步骤、超前支护步骤以及掘进步骤，从而实现下一巷道段的形成，若当前巷道段为最末位的巷道段，则巷道掘进结束，整个巷道形成。
[0036]
作为本发明的一个实施例，
[0037]
在步骤s30中还包括快速掘进优化步骤，具体包括以下步骤：
[0038]
s31、根据掘进装置的掘进端面形状以及掘进装置的截割路径进行分析，选定出效率最大化的截割路径，节省掘进装置的左右移动时间和截割头的空转时间；
[0039]
s32、将截割头的自转运动、截割臂的来回伸缩以及上下左右摆动作为一个整体运动，对截割的包络线进行绘制；
[0040]
s33、根据绘制的截割的包络线，在保证空顶区巷道围岩稳定的前提下，选定最大掘进空顶距离；
[0041]
s34、掘进装置采用步骤s33确定的最大掘进空顶距离进行掘进。
[0042]
在步骤s33中，选定最大掘进空顶距离具体包括以下步骤：
[0043]
s331、根据实际情况，进行几何模型，并在模型的前后及左右边界加载水平应力，以达到初始应力平衡；
[0044]
s332、根据摩尔-库伦屈服准则，模拟开挖20m巷道并进行超前支护，计算开挖空顶区的巷道，根据公式(1)将其计算至平衡，分析巷道周围围岩变形破坏特征，
[0045][0046]
其中σ1、σ2、σ3分别为在计算力平衡状态下第一、第二、第三主应力，km为围岩剪切屈服强度，
[0047]
围岩屈服时，据摩尔-库伦等效应力在偏平面上为一个定值，当采用摩尔-库伦屈服准则判断围岩是否发生屈服时，围岩达到屈服点进入塑性阶段后有效应力是一个定值，围岩不同的受力状态下其有效应力也不同，从而根据摩尔-库伦有效应力的大小判断巷道围岩最危险的范围；
[0048]
s333、根据步骤s332的计算结果，确定最大掘进空顶距离。
[0049]
上述技术方案的工作原理及有益效果：
[0050]
现阶段在以悬臂式掘进机为主的煤巷快速掘进工艺不能发生根本性质的改变，掘进机的基本结构也不能发生大的改变的情况下，高效的掘进机切割方式对煤巷快速掘进作业起到很重要的促进作用。通过对掘进机掘进断面极限形状和切割路径的分析研究，将掘进机掘进效率最大化并制定最优切割路径，省去不必要的掘进机左右移动时间和截割头的空转时间，对加快掘进速度有重要意义。将悬臂式掘进机的切割运动看成是截割头的自转运动和截割臂的伸缩及上下左右摆动运动的综合运动，判定切割头运动形成的外围包络线即为切割出的巷道截面轮廓。根据外围包络线确定最有利于保持巷道围岩的稳定性，为支护提供有利条件，进一步加快掘进速度。
[0051]
研究不同截面形状、不同煤层埋深等因素对空顶区巷道围岩稳定性的影响，以确定最大的空顶距离。空顶距离的长短对煤巷快速掘进速度起着至关重要的作用。空顶距的合理最大化也是我们目前有效的提升煤巷掘进速度的途径。将空顶距离合理的最大化有利
于减少掘进和支护的交替次数，增加永久支护的作业区域，提高煤巷掘进速度。
[0052]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内中。