一种巷道快速掘进施工方法与流程

1.本发明涉及矿山安全高效生产领域，具体为一种巷道快速掘进施工方法。


背景技术：

2.巷道是煤矿井下生产的基础，我国每年新掘巷道数万公里，它担负着运输、通风等重要功能，通畅、稳定的巷道系统才能为矿井提供良好的运行空间。
3.自1956年以来，锚杆支护技术逐渐成为煤矿巷道主体支护方式，网用来维护锚杆间围岩防止小块松石掉落，并与托板、钢带等构件将锚杆预应力扩散到离锚杆更远的围岩中。然而，网必须在围岩发生相当的变形量(可能数十厘米)之后才能起到承载和支护作用。此外，围岩表面难以保证良好的平整度，网与岩面之间无法实现良好的贴合，不利于网的及时承载。
4.近年来，智能化采煤取得了长足发展，年消耗回采巷道数量也在大幅增加，随着智能快掘系统的不断建设推进，巷道掘进装备及单进水平显著提高，但采掘比例失调的矛盾仍然凸显。制约巷道掘进速度的因素很多，支护时间过长是重要因素之一。网的安装仍需人力完成，难以实现自动化、机械化，制约了智能快速掘进系统的进一步发展升级。


技术实现要素：

5.针对现有技术中目前巷道掘进工作面割煤后铺网、打钻、退钻、上树脂锚固剂药卷、安装锚杆等一套支护工艺存在耗时较长的问题，本发明提供一种巷道快速掘进施工方法，该方法安全高效，适应性强，有效的提高了工作效率。
6.本发明是通过以下技术方案来实现：
7.一种巷道快速掘进施工方法，包括如下步骤：
8.步骤1，在巷道内掘进工作面上进行第一个割煤循环作业，用高强柔性薄层喷涂材料对掘进工作面内的掘进迎头围岩表面进行喷涂支护，其中对掘进迎头顶板和掘进工作面两帮的侧壁分别喷涂进行密闭支护；
9.步骤2，待喷涂完毕后，分别对掘进迎头顶板和掘进工作面两帮的侧壁使用锚杆进行一次自钻进支护作业；
10.步骤3，待一次自钻进支护作业完成后，采用注浆泵将双组份硅酸盐改性加固材料泵送到锚杆中，完成自钻进锚杆的锚固以及掘进迎头浅表围岩的改性工作；
11.步骤4，待掘进迎头顶板的锚杆锚固完成后，掘进机开始对下一个割煤循环作业，重复上述作业步骤，完成2-5个割煤循环作业后，对第一个割煤循环作业的掘进迎头顶板和掘进工作面两帮的侧壁进行二次支护作业；
12.步骤5，待若干个割煤循环作业完成后，采用高强柔性薄层喷涂材料对若干割煤循环作业的掘进面进行二次喷涂，完成巷道快速掘进施工。
13.优选的，步骤1中，所述高强柔性薄层喷涂材料采用非反应型有机、无机混合材料，一次喷涂在掘进工作面的厚度为4～5mm。
14.优选的，步骤2中，所述锚杆的材料为强化玻璃纤维塑料，锚杆的杆体为空心，杆体上设有出浆孔。
15.优选的，步骤2中，掘进工作面两帮的侧壁喷涂密闭支护可平行作业。
16.优选的，步骤3中，每完成一根自钻进锚杆支护作业后，对自钻进锚杆内进行双组份硅酸盐改性加固材料的泵送以及浅表围岩改性。
17.优选的，步骤4中，对第一个割煤循环作业的掘进迎头顶板和掘进工作面两帮的侧壁进行二次支护作业时与临近的割煤循环作业中的掘进迎头之间拉开距离进行作业。
18.优选的，步骤4中，步骤5中，高强柔性薄层喷涂材料对若干割煤循环作业的掘进面的二次喷涂的位置为巷道锚杆或锚索支护位置处以及双组份硅酸盐改性加固材料浆液渗漏处。
19.进一步的，高强柔性薄层喷涂材料的二次喷涂的厚度为2～3mm。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
21.本发明提供了一种巷道快速掘进施工方法，主要用于煤矿巷道机械化、智能化掘进，通过喷涂高强柔性薄层喷涂材料形成一层致密、具有一定强度的围岩表面支护膜层，可有效替代传统金属网、塑料网等的铺设以及混凝土喷射，既解决了掘进工艺中网片的人工铺设及混凝土运输量大、粉尘多等限制单进水平与职业健康的问题，又有效防止了围岩表面风化，提升了巷道围岩的自承载能力。同时，本发明同样适用于炮掘、各式快速掘进系统及智能掘进系统等巷道掘进施工。本发明适用范围广、工效高、操作简便。
22.进一步地，高强柔性薄层喷涂、泵送双组份硅酸盐改性加固材料均可实现机械化、智能化控制作业，能较好的与掘进系统结合，以便更好的实现掘进作业无人化、少人化。
23.另本发明技术施工安全可靠，自钻进锚杆的使用有效提升了一次支护工效，减少了每个掘进循环作业时间；柔性薄层喷涂材料表干时间短、与煤岩体粘结强度高，泵送双组份硅酸盐改性加固材料流动性好、即时承载、固化时间短，两种材料均可实现远距离泵送，施工环境友好，不产生任何有毒、有害气体，无环境污染问题，回弹率低。
附图说明
24.图1为本发明中巷道快速掘进施工方法的流程图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于
清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
28.参见图1，本发明一个实施例中，提供了一种巷道快速掘进施工方法，该方法安全高效，适应性强，有效的提高了工作效率。
29.具体的，该巷道快速掘进施工方法，包括如下步骤：
30.步骤一：在巷道内掘进工作面上进行第一个割煤循环作业，用高强柔性薄层喷涂材料对掘进工作面内的掘进迎头围岩表面进行喷涂支护，喷涂厚度控制在4～5mm左右。
31.步骤二：待掘进迎头顶板喷涂完成后，同时进行掘进迎头顶板一次自钻进锚杆支护作业以及掘进工作面两帮的侧壁高强柔性薄层喷涂表面支护，喷涂厚度控制在4～5mm左右。
32.步骤三：完成一根自钻进锚杆施工，即通过注浆泵泵送双组份硅酸盐改性加固材料到自钻进锚杆中，完成自钻进锚杆的锚固及掘进迎头浅表围岩的改性工作；同时进行下一根自钻进锚杆支护作业。
33.步骤四：待两帮喷涂完成后，可平行进行掘进工作面两帮的侧壁、掘进迎头顶板的一次自钻进锚杆支护作业，重复步骤三，直至掘进工作面两帮的侧壁与掘进迎头顶板支护设计的一次自钻进锚杆均完成施工、锚固作业。
34.步骤五：掘进机开始下一个割煤循环作业。割煤完成后，重复上述作业步骤，如此反复2～5个循环后，依现场工程实际平行作业完成第1个循环的顶板锚索补强及两帮锚杆的二次支护工作。
35.步骤六：待若干个掘进循环作业完成后，滞后为巷道锚杆(索)支护位置处以及双组份硅酸盐改性加固材料浆液渗漏处进行高强柔性薄层喷涂材料的二次复喷涂，喷涂厚度控制在2～3mm左右，即完成巷道快速掘进施工工艺。
36.本发明中喷涂的高强柔性薄层喷涂材料是一种非反应型有机、无机混合材料，该材料与围岩或煤壁拉伸粘结强度达到4mpa以上，剪切粘结强度达到5mpa以上，附着力强，回弹率小于1％，抗老化，能有效防止煤岩层风化以及锚杆(索)托盘锈蚀，喷射速度快，表干时间，绝对阻燃和抗静电等优异特点。本发明所用喷涂材料为硅酸盐改性乳液双采牌喷涂材料。
37.一次自钻进锚杆由玻璃纤维塑料制成，具有左旋或右旋螺纹类型，锚杆外径为32mm，极限载荷365kn，横截面积332mm2，拉伸弹性模量45gpa，极限应变2.1％，玻璃纤维含量75％，抗扭强度300nm，重量0.95kg/m，能适应强度在40-50mpa以下煤岩体钻进。本发明使用自主钻进锚杆的目的是以牺牲钻头为代价，提升一次支护工效，减少每个掘进循环作业时间。
38.双组份硅酸盐改性加固材料是由a、b两组分组成的复合产品，具有较好的粘结力，与煤岩体粘合后，抗剪强度高，耐冲击、耐酸、耐碱性好；材料渗透性、流动性好，遇水不发泡，能很好的渗入煤岩层细小的裂隙中，不产生任何有毒、有害气体；停止泵送后3min内变稠固化，即时承载，可长距离泵送，能适应各种地下温度和湿度条件使用。本发明所用注浆材料为硅酸盐改性聚氨酯双采牌加固材料。
39.本发明中对第一个割煤循环作业的掘进迎头顶板和掘进工作面两帮的侧壁进行
二次支护作业时与临近的割煤循环作业中的掘进迎头之间拉开距离进行作业。所述一定距离应同时满足掘进作业空间限制、平行作业及实际地质开采条件等要求而后确定；可与割煤工序或自钻进支护工序或喷涂作业等一次割煤循环工序平行作业。
40.实施例
41.首先待掘进工作面割出一个循环后，利用高强柔性薄层喷涂材料进行掘进迎头顶板围岩表面支护作业，喷涂厚度4～5mm左右；紧接着平行进行两帮高强度柔性薄层喷涂表面支护与顶板一次自钻进锚杆支护作业；完成一根自钻进锚杆支护后，即时通过注浆泵泵送双组份硅酸盐改性加固材料到自钻进锚杆中，完成自钻进锚杆的锚固及掘进迎头浅表围岩的改性工作；注浆工作、下一根自钻进锚杆施工以及两帮喷涂平行作业；待两帮喷涂作业完成后，两帮自钻进锚杆施工、顶板自钻进锚杆施工以及注浆过程平行作业，直至完成一次掘进循环支护设计所有锚杆、注浆工作；随后掘进机开始下一个割煤循环作业，割煤完成后，重复上述作业步骤，如此反复2～5个循环后，依现场工程实际平行作业完成第1个循环的顶板锚索补强及两帮锚杆的二次支护工作；待7～15个掘进循环作业完成后，滞后为巷道锚杆(索)支护位置处以及双组份硅酸盐改性加固材料浆液渗漏处进行高强柔性薄层喷涂材料的二次复喷涂，喷涂厚度为2～3mm左右，即完成巷道快速掘进施工工艺。该技术施工安全可靠，自钻进锚杆的使用有效提升了一次支护工效，减少了每个掘进循环作业时间；柔性薄层喷涂材料表干时间短、与煤岩体粘结强度高，泵送双组份硅酸盐改性加固材料流动性好、即时承载、固化时间短，两种材料均可实现远距离泵送，施工环境友好，不产生任何有毒、有害气体，无环境污染问题，回弹率低。
42.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。