阅读说明：本技术 掘进机大倾角爬坡掘进施工方法 (Large-inclination-angle climbing and tunneling construction method for tunneling machine ) 是由 赵文超 郭重托 杜信贤 王雪宁 苏新会 孙建贞 曹顺忠 陈国彪 董强 丁吉祥 赵 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种掘进机大倾角爬坡掘进施工方法,该掘进机大倾角爬坡掘进施工方法包括以下步骤：首先,在小倾角或水平地面过渡到大倾角地面的变坡位置制作施工平台；然后,在施工平台上进行掘进作业,在掘进前进过程中,不断对施工平台的前部进行铺设,使施工平台不断向前延伸；将铺设施工平台之后多余的碎煤运出巷道,同时,随着施工平台不断向前延伸,将用于铺成施工平台后部的碎煤不断拆破运出；按照前面的方式不断循环实现掘进作业。本发明提供的掘进机大倾角爬坡掘进施工方法提供了一种新的施工模式,该施工模式中的掘进机始终处于其爬坡能力内的施工平台上,不会发生倒滑等事故,也避免了钻爆法掘进带来高风险。(The invention discloses a large inclination angle climbing tunneling construction method of a tunneling machine, which comprises the following steps: firstly, manufacturing a construction platform at a slope-changing position where a small-inclination angle or horizontal ground is transited to a large-inclination angle ground; then, performing tunneling operation on the construction platform, and continuously laying the front part of the construction platform in the tunneling advancing process to continuously extend the construction platform forwards; conveying redundant crushed coal paved into the rear part of the construction platform out of the roadway, and meanwhile, continuously breaking and conveying the crushed coal paved into the rear part of the construction platform along with the continuous forward extension of the construction platform; and the tunneling operation is continuously and circularly realized according to the mode. The large-inclination-angle climbing and tunneling construction method of the heading machine provided by the invention provides a new construction mode, the heading machine in the construction mode is always positioned on a construction platform within the climbing capability of the heading machine, accidents such as backward slip and the like can not occur, and high risk caused by drilling and blasting tunneling can be avoided.)

掘进机大倾角爬坡掘进施工方法

技术领域

本发明涉及倾斜煤层掘进方法技术领域，具体涉及一种掘进机大倾角爬坡掘进施工方法。

背景技术

倾斜煤层是一种开采难度较大的煤层，由于倾斜煤层储量占我国煤炭总储量的40%，虽然开采难度大，但是许多煤矿不可避免的会有开采倾斜煤层的需要，并且倾斜煤层一般煤质好，具有可观的经济效益。

现有的煤矿井下煤层多数通过掘进专用的掘进机施工，掘进机一般具有切割头和铲板，受结构、重量等因素限制，目前的掘进机所设计爬坡能力大多在±18°以内，比如EBJ-120TP型、EBZ160TY型掘进机的爬坡能力都在该范围内。

由于受掘进机爬坡能力的限制，大倾角的煤层一般难以通过掘进机掘进施工，比如，对于25°大倾角煤层上山掘进施工多数采用钻爆法，而不通过掘进机开采，如公开号为CN104265294A的中国专利文献记载了一种大倾角煤层炮采面无煤柱开采技术，通过钻爆法施工需要专业的施工队伍，钻爆法施工具有以下不足：一、钻爆法掘进的炮眼布设需要结合地形布设，需要进行地形勘探，操作难度大；二、钻爆法掘进可能会引起顶板掉落、巷道坍塌等事故、危险系数高；三、钻爆法掘进形成的巷道的形状、结构可控性差，甚至需要人工修整、支护，劳动强度大、成巷质量差。

还有一种可行的方式是改用综掘机掘进，则一般需要购买特殊的大倾角综掘机。如公开号为CN108374660A的中国专利文献记载了一种大倾角厚煤层开采方法，该方法使用的掘进机需要有较强的爬坡防滑能力，增加了设备购买成本，且施工过程中需要大量支护工作，掘进费用支出高昂，特别是对于储量小的煤矿，这种施工方式成本过高。

发明内容

本发明旨在提供一种掘进机大倾角爬坡掘进施工方法，解决现有技术中大倾角上坡掘进安全系数低、成本高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

设计一种掘进机大倾角爬坡掘进施工方法，包括以下步骤：

（1）在小倾角或水平地面过渡到大倾角地面的变坡位置制作施工平台，所述施工平台的倾角大于所述小倾角或水平地面的倾角，且小于所述大倾角地面的倾角；

（2）在所述施工平台上进行掘进作业，在掘进前进过程中，不断对所述施工平台的前部进行铺设，使所述施工平台不断向前延伸；

（3）将所述步骤（2）中铺设所述施工平台之后多余的碎煤运出巷道，同时，随着所述施工平台不断向前延伸，将用于铺成所述施工平台后部的碎煤不断拆破运出。

优选的，所述步骤（1）具体包括：

（1.1）掘进机在所述小倾角或水平地面上准备施工，利用所述掘进机的切割头将位于所述大倾角地面上的掘进工作面的迎头煤体进行切割、破碎；

（1.2）利用所述掘进机的铲板将切割破碎后的碎煤堆积成施工平台。

优选的，所述步骤（2）具体包括：

（2.1）所述掘进机由所述小倾角或水平地面前进到所述施工平台上；

（2.2）在所述施工平台上，利用所述掘进机的切割头将所述掘进工作面的迎头煤体进行切割、破碎，同时，掘进机的铲板将碎煤铺设在所述大倾角地面上，使所述施工平台不断向前延伸。

优选的，所述施工平台的倾角为13-17度。

优选的，在所述步骤（3）中，在对所述施工平台后部的碎煤拆破时，将所述施工平台后部施做成向后倾斜的护坡角。

优选的，所述护坡角相对于其所在的地面向前倾斜的角度为50-65度。

优选的，在所述步骤（3）中，架设延伸到所述施工平台后部的刮板输送机，通过所述刮板输送机将碎煤运出。

优选的，随着所述施工平台后部的不断破除，所述刮板输送机不断向前架设延伸到重新做成的所述施工平台的后部。

本发明的有益技术效果在于：

1.本发明提供的掘进机大倾角爬坡掘进施工方法提供了一种新的施工模式，该施工模式中的掘进机始终处于其爬坡能力内的施工平台上，不会发生倒滑等事故，也避免了钻爆法掘进带来高风险。

2.本发明掘进机大倾角爬坡掘进施工方法不需要对掘进机实施防倒防滑的支护措施，降低了工作人员劳动强度，提高了劳动效率，月度单进水平提高25%。

3.通过普通掘进机即可进行掘进作业，降低采购综掘机的成本。

4.该掘进机大倾角爬坡掘进施工方法能够有效保证巷道成型质量，防止巷道不规则带来支护难题。

附图说明

图1为本发明掘进机大倾角爬坡掘进施工方法一实施例的流程图；

图2为本发明掘进机大倾角爬坡掘进施工方法一实施例中制作施工平台的流程图；

图3为发明掘进机大倾角爬坡掘进施工方法一实施例中掘进机处于水平地面时的结构示意图；

图4为发明掘进机大倾角爬坡掘进施工方法一实施例中掘进机从水平地面过渡到施工平台的结构示意图；

图5为发明掘进机大倾角爬坡掘进施工方法一实施例中掘进机到达施工平台上进行掘进作业的流程图；

图6为发明掘进机大倾角爬坡掘进施工方法一实施例中掘进机在施工平台上进行掘进作业的结构示意图；

图7为发明掘进机大倾角爬坡掘进施工方法一实施例中将施工平台的后部拆破施做成护坡角的结构示意图；

图8为发明掘进机大倾角爬坡掘进施工方法一实施例中施工平台完全处于大倾角地面上时的结构示意图。

图中，各标号示意为：变坡位置1、水平地面11、大倾角地面12、煤层2、掘进工作面21、后巷3、掘进机4、切割头41、铲板42、施工平台5、护坡角51、刮板输送机6。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

一种掘进机大倾角爬坡掘进施工方法，请一并参阅图1至图8。

如图1所示，本发明实施例提供的掘进机大倾角爬坡掘进施工方法包括以下步骤：

S100、在小倾角或水平地面过渡到大倾角地面的变坡位置制作施工平台，施工平台的倾角大于小倾角或水平地面的倾角，且小于大倾角地面的倾角。

如图2所示，步骤S100具体包括：

S110、掘进机在水平地面上准备施工，利用掘进机的切割头将位于大倾角地面上的掘进工作面的迎头煤体进行切割、破碎；

S120、利用掘进机的铲板将切割破碎后的碎煤堆积成施工平台。

具体的，结合图3所示，在本实施例中，变坡位置1由水平地面11过渡到大倾角地面12，在其他实施例中，也可由小倾角地面过渡到大倾角地面，小倾角地面的倾角小于大倾角地面的倾角。水平地面11上的空间为后巷3，后巷3内的煤已经被挖走以形成掘进机4的存放空间，大倾角地面12上具有煤层2，掘进机4用于采挖煤层2中的煤。

本实施例中，煤层2所在的大倾角地面12的倾角为25度，掘进机4为普通掘进机，其爬坡角度在±18之间，无法沿着大倾角地面12爬坡掘进。

为此，如图4所示，在变坡位置1制作施工平台5。掘进机4具有切割头41和铲板42，通过切割头41将位于大倾角地面12上的掘进工作面21的迎头煤体进行切割、破碎，然后用铲板42将切割破碎后的碎煤堆积成施工平台5。施工平台5的倾角为15度，水平地面11倾角为0度，因此，施工平台5的倾角大于水平地面11的倾角，且小于大倾角地面12的倾角，15度的倾角在掘进机4的爬坡能力范围内，掘进机4可从水平地面11爬到施工平台5上进行掘进作业。

S200、在施工平台上进行掘进作业，在掘进前进过程中，不断对施工平台的前部进行铺设，使施工平台不断向前延伸。

如图5所示，步骤S200具体包括：

S210、掘进机由水平地面前进到施工平台上。

S220、在施工平台上，利用掘进机的切割头将掘进工作面的迎头煤体进行切割、破碎，同时，掘进机的铲板将碎煤铺设在大倾角地面上，使施工平台不断向前延伸。

具体的，结合图6所示，在本步骤中，当掘进机4从水平地面11爬到施工平台5上之后，切割头41能够触及掘进工作面21，因此可通过切割头41切割掘进工作面21上 的煤体。

结合图7所示，随着切割头41不断切割掘进工作面21上的煤体，掘进工作面21不断向前推进，大倾角地面12也不断露出、向前延伸，在这个过程中，利用掘进机4的铲板42将切割破碎的碎煤铺设在新露出的大倾角地面12上，使施工平台5不断向前延伸，从而使掘进机4可从施工平台5上向前行走并可触及新露出的掘进工作面21。

在施工平台5不断向前延伸过程中，保持施工平台5的倾角始终为15度。

S300、将步骤S200中铺设施工平台之后多余的碎煤运出巷道，同时，随着施工平台不断向前延伸，将用于铺成施工平台后部的碎煤不断拆破运出。

在步骤S200中，铺设施工平台5不断向前延伸所需要的煤相对较少，从掘进工作面21上切割下来的大量碎煤需要运出，这些运出的煤也就是所采得的煤的一部分。同时，随着施工平台5不断向前延伸以及掘进机4的前移，施工平台5的后部不再需要作为掘进机4的行走面，且施工平台5的后部会妨碍煤的运输，因此要及时将施工平台5的后部不断拆破运出。

在煤矿井内架设刮板输送机6，刮板输送机6的一端延伸到施工平台5的后部，另一端延伸到煤矿井的运输巷道的皮带机处，从而通过刮板输送机6、皮带机将煤依次运出煤矿井。

如图3、图4、图6、图7和图8所示，随着施工平台5后部的不断破除，刮板输送机6不断向前架设延伸到重新做成的施工平台5的后部，一方面，通过刮板输送机6将从掘进工作面21上切割下来的多余的碎煤运出，另一方面，通过刮板输送机6将施工平台5后部破除的碎煤运出。

在对施工平台5后部的碎煤拆破时，将施工平台5后部施做成向后倾斜的护坡角51，如图7所示，当施工平台5后部最开始拆破时，护坡角51位于水平地面11上，此时，护坡角51相对于水平地面11向前倾斜60度；如图8所示，当施工平台5后部位于大倾角地面12上时，护坡角51相对于大倾角地面12向前倾斜60度。通过设置向前倾斜的护坡角51，有利于防止施工平台5的后部崩塌。

如图8所示，当整个施工平台5全部位于大倾角地面12上之后，按照不断铺设施工平台使施工平台5前部向前延伸、不断拆破施工平台5后部的方式循环掘进，同时将刮板输送机6向前架设，并及时将碎煤运出，实现普通掘进机大倾角爬坡掘进作业。

工程实例：

为了测评掘进机大倾角爬坡掘进施工方法的施工效果，申请人在某矿场A号煤矿井采用掘进机大倾角爬坡掘进施工方法进行施工，并与采用钻爆法施工的同一矿场的B号煤矿井进行对照，连续进行三个月，施工进度统计数据参阅下表1。

表1-采用钻爆法施工的B号煤矿井与采用本申请掘进机大倾角爬坡

掘进施工方法施工的A号煤矿井的施工进度对照表

由表1可见，B号煤矿井的掘进工作面总的推进进度为50.5米，A号掘进工作面总的推进进度为63米，A号煤矿井的推进进度比B号煤矿井的推进进度多约25%。另外，经现场观察，A号煤矿井的顶板前后平整一致，使得支护较为方便；B号煤矿井的顶板深浅不一，支护难度高，有冒顶的风险。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。