一种掘锚平行作业施工工艺及装备的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地下工程安全高效快速施工的工艺及装备。
【背景技术】
[0002]地下工程综合机械化掘进施工工艺，因其安全可靠、单进效率远高于传统的炮掘工艺，目前已被广泛推广应用。如何实现安全高效掘进，自上个世纪五十年代至今，国内外采矿界进行了大量的探索，并产生了很多技术与装备。其中主要的技术点涉及两个方面，即快速实施安全可靠的临时支护和掘进机截割与永久支护的平行作业。
[0003]临时支护是为防止巷道开掘后围岩冒落坍塌伤人，为保证永久支护作业人员的安全而设的，对于开采深度较浅且围岩强度高、开挖后自支撑稳定可靠、地质构造简单等适合条件，采用机械方式进行永久支护，作业人员不需要进入空顶区时，可以不作临时支护，直接进行永久支护；一般情况下，在巷道开挖后要先在掘进迎头附近实施临时支护，在临时支护的保护下实施巷道的永久支护。
[0004]现有掘进巷道临时支护及采用机械方式进行永久支护主要有6种类型:
[0005]1、传统的临时支护方式有吊环加钢管(或轨道、型钢)等，通过前窜钢管(或轨道、型钢)等再加护顶材料临时支护顶板。
[0006]2、掘进机机架式托梁护顶方式。
[0007]3、掘锚一体化掘进机。
[0008]4、前后推拉式或成对交替迈步式液压自移支架。
[0009]5、德国研制的单轨吊架棚机。
[0010]6、TBM遂道施工掘进机临时支护形式。
[0011]上述方式存在的主要问题:
[0012]1、传统的临时支护前窜时需人工铺网、上接顶材料，劳动强度大，空顶下作业不安全，对顶板支护力几乎没有，只能对作业人员起到有限的保护作用，常出现现场作业人员图省事、怕麻烦、不使用现象。
[0013]2、掘进机机架托梁式临时支护，铺网作业仍在空顶下，支护面积达不到全断面，机架强度及与掘进机连接强度受限，支护力很小，实施临时支护及永久支护时掘进机就无法平行作业。
[0014]3、掘锚一体化掘进机。从六十年代第一代掘锚机诞生至今已进行过两次变革，第三代掘锚一体化，虽然实现了掘锚平行作业，但锚杆空顶距大，一般在1.2-1.5米以上，支护不能紧跟迎头，所以，仅适用于釆深不大、矿压小、围岩条件较好的大断面矩形或梯形巷道，因此，一直没有得到广泛的推广应用。像我国绝大部分矿区及德国、波兰等国家开釆深度较深，矿压大，围岩松软破碎等条件，锚杆密集，甚至还需要掛网、锚索支护，支护工作量大，不仅空顶距离满足不了要求，支护时间远大于截割时间，也很难与截割同步。
[0015]4、前后推拉式或成对交替迈步式液压自移支架，每一个循环对顶板反复支撑一次，易破坏顶板，不利于对顶板的支护，顶板条件不好时，必须停机支护，不能实现掘进机截割与永久支护平行作业。
[0016]5、德国研制的单轨吊架棚机。是一种用于永久支护为架棚支护的作业机械，可以实现永久支护的机械化操作，避免人员进入无支护区作业，但该设备结构太复杂，外形尺寸大，只能适用于大断面巷道施工，支护与掘进截割在同一区域，相互干挠，影响平行作业效率。
[0017]6、TBM掘进机有敝开式、双护盾、单护盾等多种形式，是全断面截割掘进机为一体的遂道施工临时支护方式。该支护方式掘进迎头对顶帮的支护是通过护盾全长对围岩的整体支撑、收缩、前移、再支撑，反复支撑易破坏围岩，仅适用于拐弯曲率半径大、大断面、围岩条件较好的遂道施工，遇断层、破碎带易被卡住。
【发明内容】
[0018]针对上述问题，本发明公布了一种掘锚平行作业施工工艺方法及装备。
[0019]本发明采用的技术方案如下:
[0020]一种掘锚平行作业施工工艺方法，将掘进工作面分为掘进机作业区和锚固支护区，从掘进迎头至掘进机尾为掘进机作业区，掘进机后锚固作业范围为锚固支护区，掘进机作业区和锚固支护区统称为临时支护区，临时支护区釆用折叠伸缩式巷道液压支架进行临时支护，掘进机截割与永久支护平行作业，当掘进机截割和锚固支护完成一个步距后，通过辅助支架升降搬运装置将临时支护区末端的液压支架回撤并运至掘进迎头，升起液压支架完成临时支护，进入下一循环的掘锚平行作业。
[0021]一种掘锚平行作业施工装备，包括掘进机、若干架巷道液压支架、辅助支架升降搬运装置、锚支作业平台、机后运输系统、跟机通风防尘设施；其中，所述的掘进机用于巷道掘进，所述的巷道液压支架是通过辅助支架升降搬运装置与支架上的各立柱、千斤顶配合将相互铰接的各构件沿巷道轮廓展开支护围岩的支架；所述的锚支作业平台与机后运输系统为锚运一体机、或锚运一体桥式转载机，用于在掘进机后进行锚杆、锚索支护和煤矸运输；所述跟机通风防尘设施包括压入式风筒和抽出式除尘风机，两者分置于掘进机两侧，前者悬吊于掘进机上，后者固定于掘进机上。
[0022]所述巷道液压支架包括顶梁、角梁、侧护板、立柱、底座、护底板和护底千斤顶；所述的顶梁与巷道顶部的形状一致，其两端分别与角梁相连，所述的角梁、侧护板、立柱、底座和护底板又依次铰接，护底千斤顶的上端铰接于侧护板上，下端铰接于护底板上；该装置通过辅助支架升降搬运装置与支架上的立柱、护底千斤顶配合将各结构件沿巷道轮廓展开支护巷道顶、帮和底，使巷道液压支架沿着巷道横截面方向折叠收缩沿巷道走向避开巷道内的掘进机等设备设施前后搬移，实现前支后回；该巷道液压支架也可用于回采工作面巷道超前支护。
[0023]所述巷道液压支架的侧护板、护底板是否设置根据巷道矿压显现特点确定，需要对巷道两帮进行控制时设有侧护板，如果对巷道两帮和底板均需要进行控制则设侧护板和底座。
[0024]所述辅助支架升降搬运装置为掘进机托载式，或移动悬臂桁架托载式，或履带行走龙门架托载式。
[0025]所述掘进机托载式，至少包括固定于掘进机上的固定架、在固定架上前后移动的移动架、在移动架上移动的载架小车、支架升降辅助装置和移动牵引系统；所述固定于掘进机上的固定架其固定方式为前部与固定于掘进机前承载架上的箱形结构支撑架铰接，后部与铰接于掘进机上的2个升降千斤顶铰接，通过升降千斤顶固定架能绕支撑架铰接处上下转动；固定架和千斤顶的铰接座与掘进机前、后承载架间通过螺栓相互联结固定，并且其间分别设有橡胶弹簧；在对应载架小车静止位置和2个固定架滚轮位置的移动架上设有以消除载架小车滚轮、2个固定架上的滚轮与移动架间的间隙聚酯弹簧。
[0026]所述履带行走龙门架托载式，其至少包括2个履带总成、托载支架的龙门架、辅助支架升降运移用的侧向伸缩千斤顶和限位装置、控制阀组；托载支架的龙门架固定于履带总成的承载架上；在所述的龙门架上设有辅助支架升降千斤顶及防止支架在斜坡上升降、运移时歪倒和沿巷道方向运动的侧向伸缩千斤顶及其限位装置；所述的履带总成的液压动力是由液压系统提供的，所述液压系统采用掘进机上的液压系统，或是采用巷道液压支架用液压系统，或是在搬运装置上设有液压动力系统；所述的搬运装置上设有行走马达、辅助支架升降千斤顶和巷道液压支架的控制阀组。按照搬运装置一次载架数量，龙门架有托载I架和托载2架两种形式；(托载I架是指龙门架上有I个架位，一次托载I架载架，托载2架指龙门架上有2个架位，一次可同时托载2架载架)所述的龙门架由钢板和钢板或钢板和型钢焊接而成；龙门架两侧支撑为板式箱体结构；
[0027]所述锚支作