本發(fā)明涉及一種用于煤礦采掘用的硬巖掘進(jìn)機(jī)，尤其涉及的是一種礦用全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)及其循環(huán)掘進(jìn)方法。

背景技術(shù)：

煤礦采掘接替矛盾一直是礦井難以有效解決的主要矛盾之一。對(duì)于礦區(qū)巖巷進(jìn)尺總量大(如年均量為16萬(wàn)米左右)，瓦斯治理巷道占比高(如年均6～7萬(wàn)米，占比40％)。

盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理是，前面的圓形刀盤在千斤頂?shù)耐苿?dòng)下旋轉(zhuǎn)并向前推進(jìn)，圓柱體的鋼組件(即護(hù)盾)對(duì)挖掘的隧洞起臨時(shí)支撐作用，挖掘、排土、襯砌等作業(yè)在護(hù)盾的掩護(hù)下進(jìn)行；盾體后方傳送帶運(yùn)輸挖下的土壤、巖石和砂礫，先進(jìn)入土倉(cāng)并被階段性傳送到井口。目前國(guó)內(nèi)正在施工的盾構(gòu)機(jī)大部分進(jìn)口。

目前，現(xiàn)有的盾構(gòu)機(jī)主要適用于土質(zhì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，用于城市地鐵隧道工程建設(shè)。煤礦巖石巷道通常采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)、液壓鉆車或掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行鑿巖，全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)(Tunnel BoringMachine，簡(jiǎn)稱TBM)，TBM的基本工作原理是，旋轉(zhuǎn)并推進(jìn)刀盤，通過(guò)盤形滾刀破碎巖石使隧洞全斷面一次成型。它與盾構(gòu)機(jī)的主要區(qū)別是不具備泥水壓、土壓等維護(hù)掌子面穩(wěn)定的功能。傳統(tǒng)硬巖掘進(jìn)機(jī)械化程度低、施工安全性和作業(yè)環(huán)境差，平均月進(jìn)尺單進(jìn)只有75米，制約礦井的安全高效生產(chǎn)，發(fā)展安全快速高效掘進(jìn)對(duì)煤礦意義重大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種礦用全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)及其循環(huán)掘進(jìn)方法，滿足煤礦的硬巖工況，實(shí)現(xiàn)高效掘進(jìn)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的一種礦用全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)，包括掘進(jìn)機(jī)主機(jī)，所述掘進(jìn)機(jī)主機(jī)包括依次連接的掘進(jìn)刀盤、盾體與驅(qū)動(dòng)件、梁體、撐緊推進(jìn)機(jī)構(gòu)、后支撐機(jī)構(gòu)、后配套構(gòu)件；所述撐緊推進(jìn)機(jī)構(gòu)包括推進(jìn)油缸和撐靴，所述撐靴沿掘進(jìn)機(jī)主機(jī)的水平方向設(shè)置；所述梁體包括依次連接的主梁、環(huán)形梁、過(guò)度梁和滑梁，所述推進(jìn)油缸的一端連接梁體，另一端驅(qū)動(dòng)撐靴，所述撐靴套設(shè)在滑梁上，所述后支撐機(jī)構(gòu)通過(guò)拖拉油缸連接后配套構(gòu)件。

所述掘進(jìn)機(jī)還包括運(yùn)輸系統(tǒng)，所述運(yùn)輸系統(tǒng)位于后配套構(gòu)件之后，所述運(yùn)輸系統(tǒng)包括設(shè)置于巷道內(nèi)的單軌吊機(jī)構(gòu)、皮帶運(yùn)料機(jī)構(gòu)和人行通道，所述單軌吊機(jī)構(gòu)設(shè)置在巷道的頂部，皮帶運(yùn)料機(jī)構(gòu)和人行通道分別設(shè)置于巷道的底部，所述單軌吊機(jī)構(gòu)包括固定底座、連接錨鏈、連接環(huán)和軌道；所述固定底座固定在盾構(gòu)機(jī)巷道的頂部，所述連接錨鏈的一端連接在固定底座上，另一端連接在連接環(huán)上，所述軌道的頂部與連接環(huán)相連。

在圓形巷道的頂部吊設(shè)單軌吊機(jī)構(gòu)，能夠滿足礦用TBM的打運(yùn)需要，同時(shí)不占下部空間，實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道的合理布局，在長(zhǎng)距離運(yùn)輸上優(yōu)點(diǎn)更為突出，解決了礦用TBM施工時(shí)由于巷道空間有限，無(wú)法使用地軌進(jìn)行物料運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，在設(shè)備拆除期間避免了巷道地面軌道運(yùn)輸用電機(jī)車的重復(fù)充電問(wèn)題，還免去了巷道地面軌道運(yùn)輸中專為電機(jī)車鋪設(shè)的車場(chǎng)，在盾構(gòu)機(jī)的安裝拆除和皮帶機(jī)的安裝拆除中，解決了重復(fù)裝卸車的起吊難題，可以使用單軌吊直接進(jìn)行起吊。為立井開(kāi)采煤礦應(yīng)用盾構(gòu)機(jī)快速掘進(jìn)提供了技術(shù)支持。

所述人行通道包括多組托架和多個(gè)踏板，所述多組托架依次平行設(shè)置，每組托架包括橫向支撐架和豎向支撐架，所述橫向支撐架的沿巷道橫截面的橫向設(shè)置，所述橫向支撐架的首端搭設(shè)在巷道的側(cè)壁，末端與豎向支撐架垂直連接，所述踏板鋪設(shè)在所述相鄰兩組托架的兩個(gè)橫向支撐架之間。

綜合考慮巷道內(nèi)設(shè)施的布置情況，同時(shí)考慮到巷道上部空間需作為單軌吊物料運(yùn)輸空間，不能占用，最終確定行人通道只能布置在巷道底部側(cè)邊。能夠滿足在“O”型斷面的巷道內(nèi)順利行走，同時(shí)不占物料運(yùn)輸空間，合理布局。

所述掘進(jìn)機(jī)還包括除塵系統(tǒng)，所述除塵系統(tǒng)包括機(jī)載吸風(fēng)管道、機(jī)載排風(fēng)管路、機(jī)載供風(fēng)管路、除塵風(fēng)機(jī)、供風(fēng)風(fēng)機(jī)、供風(fēng)風(fēng)筒、調(diào)風(fēng)裝置；所述機(jī)載吸風(fēng)管道沿礦用TBM的主機(jī)長(zhǎng)度方向設(shè)置，所述除塵風(fēng)機(jī)設(shè)置礦用TBM的主機(jī)上，所述除塵風(fēng)機(jī)前端與機(jī)載吸風(fēng)管道相連，后端與機(jī)載排風(fēng)管道相連，所述供風(fēng)風(fēng)機(jī)與供風(fēng)風(fēng)筒相連，所述供風(fēng)風(fēng)筒上設(shè)有第一供風(fēng)口和第二供風(fēng)口，所述調(diào)風(fēng)裝置分別設(shè)置于第一供風(fēng)口和第二供風(fēng)口上，所述第一供風(fēng)口位于除塵風(fēng)機(jī)之后，所述第二供風(fēng)口連接機(jī)載供風(fēng)管路，所述機(jī)載供風(fēng)管路的出口位于礦用TBM的工作面小于或等于10m處

所述調(diào)風(fēng)裝置選自手搖式調(diào)風(fēng)裝置和綁扎式調(diào)風(fēng)裝置中的任一種，所述手搖式調(diào)風(fēng)裝置包括調(diào)節(jié)筒體、多個(gè)調(diào)節(jié)葉片和旋轉(zhuǎn)把手，所述調(diào)節(jié)葉片設(shè)置于所述調(diào)節(jié)筒體的橫截面上，所述多個(gè)調(diào)節(jié)葉片通過(guò)旋轉(zhuǎn)把手依次串接，所述旋轉(zhuǎn)把手的端部設(shè)置于調(diào)節(jié)筒體上；所述綁扎式調(diào)風(fēng)裝置包括調(diào)節(jié)風(fēng)筒和三通管道，所述三通管道設(shè)置在調(diào)節(jié)風(fēng)筒上。

除塵系統(tǒng)能夠滿足工作面回風(fēng)流、F2粉塵檢測(cè)探頭值為1.5-2mg/m³。有效改善了工作人員的作業(yè)環(huán)境，為礦井安全可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的保障。

所述掘進(jìn)機(jī)還包括水循環(huán)系統(tǒng)，所述水循環(huán)系統(tǒng)包括外部水源、內(nèi)循環(huán)供水管、內(nèi)循環(huán)水路、內(nèi)循環(huán)出水管；所述外部水源連接內(nèi)循環(huán)供水管的進(jìn)口，所述內(nèi)循環(huán)供水管的出口連接內(nèi)循環(huán)水路的進(jìn)口，所述內(nèi)循環(huán)水路的出口連接內(nèi)循環(huán)出水管，所述內(nèi)循環(huán)出水管的出口連接到各個(gè)礦用TBM的外部設(shè)備的用水進(jìn)口。

所述內(nèi)循環(huán)水泵有兩個(gè)，分別為第一內(nèi)循環(huán)水泵和第二內(nèi)循環(huán)水泵，所述礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備有兩組，分別為第一組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備和第二組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備；所述內(nèi)循環(huán)水箱的進(jìn)口連接內(nèi)循環(huán)供水管的出口，所述內(nèi)循環(huán)水箱的出口分別連接第一內(nèi)循環(huán)水泵和第二內(nèi)循環(huán)水泵的進(jìn)口，所述第一內(nèi)循環(huán)水泵的出口連接第一組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備的用水進(jìn)口，所述第二內(nèi)循環(huán)水泵的出口連接第二組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備的用水進(jìn)口，所述第一組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備和第二組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備的用水出口分別連接到內(nèi)循環(huán)出水管的進(jìn)口。

省去了外循環(huán)水系統(tǒng)，去除了熱水箱、冷水箱和相應(yīng)的水泵，同時(shí)省去了熱交換器，另外減少了一路回水管路的安裝工作量，減少了設(shè)備安裝和維護(hù)的工作量，同時(shí)省去了看泵人員以及部分管路延伸工程，并且改造后的水循環(huán)系統(tǒng)降溫效果大大改善，能滿足設(shè)備用水和降溫要求，提高設(shè)備開(kāi)機(jī)率，為礦用TBM快速高效掘進(jìn)提供了有力保障。

所述掘進(jìn)機(jī)還包括支護(hù)系統(tǒng)，所述支護(hù)系統(tǒng)包括支撐架與分別設(shè)置于礦用TBM的環(huán)形梁上支護(hù)平臺(tái)、升降機(jī)構(gòu)和支撐立柱；所述支護(hù)平臺(tái)設(shè)置于環(huán)形梁的側(cè)邊形成用于站立的空間，所述升降機(jī)構(gòu)的一端鉸接在環(huán)形梁上，另一端鉸接在支撐立柱上，所述支撐立柱的一端鉸接在環(huán)形梁上，另一端鉸接在支撐架上，所述支撐立柱和升降機(jī)構(gòu)構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)支撐架上下運(yùn)動(dòng)。

所述支撐架包括多個(gè)支撐桿和連接桿，所述連接桿為弧形，所述支撐立柱帶動(dòng)連接桿上下運(yùn)動(dòng)，所述多個(gè)支撐桿依次沿連接桿的弧形方向固定在連接桿上。

本發(fā)明解決了礦用TBM支護(hù)時(shí)，人員的站位、臨時(shí)支護(hù)和網(wǎng)片托舉問(wèn)題，不僅可以對(duì)巷道頂板的臨時(shí)支撐，同時(shí)可以用于托舉網(wǎng)片，而且采用液壓控制，相對(duì)于傳統(tǒng)的綜掘巷道臨時(shí)支護(hù)，安全性較高，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度低，工序簡(jiǎn)單，操作方便，在現(xiàn)場(chǎng)非常實(shí)用。

一種礦用全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)的循環(huán)掘進(jìn)方法，包括以下步驟：

(1)通過(guò)掘進(jìn)刀盤將巖石打碎，碎石向后輸送，通過(guò)連續(xù)皮帶運(yùn)料機(jī)向后運(yùn)輸；

(2)對(duì)巷道進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，然后安裝錨桿，永久支護(hù)巷道；

(3)一個(gè)掘進(jìn)行程結(jié)束，掘進(jìn)刀盤停止旋轉(zhuǎn)并后退一定距離，防止刀盤下次重載啟動(dòng)；

(4)后支撐機(jī)構(gòu)伸出支撐牢固；

(5)撐靴收回并前移一個(gè)循環(huán)距離，然后撐靴伸出并與硐壁夾緊；

(6)收回后支撐機(jī)構(gòu)，并通過(guò)拖拉油缸帶動(dòng)后配套構(gòu)件前行一個(gè)循環(huán)距離，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)作業(yè)。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的煤礦全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)試驗(yàn)巷道700米，實(shí)際進(jìn)尺天數(shù)52天，平均單進(jìn)13.5米/天，最高小班進(jìn)尺14.5米，最高日進(jìn)尺30.7米，綜合單進(jìn)404米/月。全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)(TBM)掘進(jìn)單進(jìn)、生產(chǎn)效率可以比普通炮掘提高5至10倍，大幅提高單進(jìn)水平和施工安全保障水平，實(shí)現(xiàn)高度機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)巖巷掘進(jìn)技術(shù)和裝備的歷史性突破，為解決煤礦發(fā)展的巖巷瓶頸問(wèn)題奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)確保礦井正常接替、實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效建設(shè)目標(biāo)具有重要意義。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A部分的局部示意圖；

圖3是圖1中B部分的局部示意圖；

圖4是圖1中C部分的局部示意圖；

圖5是調(diào)風(fēng)裝置的局部示意圖；

圖6是調(diào)節(jié)葉片的左視圖；

圖7是支護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖7的左視圖；

圖9是水循環(huán)示意圖；

圖10是運(yùn)輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是單軌吊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是巷道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是人行通道的俯視圖；

圖14是托架的局部示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1～4所示，本實(shí)施例的礦用TBM包括掘進(jìn)機(jī)主機(jī)，所述掘進(jìn)機(jī)主機(jī)包括依次連接的掘進(jìn)刀盤11、盾體與驅(qū)動(dòng)件12、梁體13、撐緊推進(jìn)機(jī)構(gòu)14、后支撐機(jī)構(gòu)15、后配套構(gòu)件16；所述撐緊推進(jìn)機(jī)構(gòu)14包括推進(jìn)油缸141和撐靴142，所述撐靴142沿掘進(jìn)機(jī)主機(jī)的水平方向垂直對(duì)稱設(shè)置，所述推進(jìn)油缸141的一端連接梁體，另一端驅(qū)動(dòng)撐靴142，所述后支撐機(jī)構(gòu)15通過(guò)拖拉油缸17連接后配套構(gòu)件16。梁體13包括依次連接的主梁131、環(huán)形梁132、過(guò)度梁133和滑梁134。

設(shè)備長(zhǎng)度：主機(jī)全長(zhǎng)50米(含二運(yùn)73m長(zhǎng))；

設(shè)備總重量：350噸；

推力：最大推力：12000kN(1200噸)，額定推力：8000kN(800噸)；

扭矩：最大扭矩2100kN.m，脫困扭矩2500kN.m；

刀盤轉(zhuǎn)速：0～10.6rpm，速度選擇應(yīng)確保刀盤推力在允許范圍；

推進(jìn)速度：最大推進(jìn)速度100mm/min；

整機(jī)裝機(jī)功率：2000kVA；

輸送能力：帶速2.5m/s，運(yùn)量為350t/h。

操作方式：可視化、鍵盤式操作；

除塵系統(tǒng)：高壓內(nèi)噴霧、除塵風(fēng)機(jī)、通風(fēng)管道、調(diào)風(fēng)裝置，防塵水幕簾

破巖方式：盾構(gòu)機(jī)是旋轉(zhuǎn)刀盤上的滾刀擠壓剪切破巖；傳統(tǒng)的綜掘機(jī)是旋轉(zhuǎn)炮頭的截齒擠壓、破碎巖體。

出貨方式：刮刀將破碎的矸石裝卸到自身的皮帶中。

巷道斷面：盾構(gòu)機(jī)全斷面一次成O型；傳統(tǒng)綜掘機(jī)切割半圓拱型和矩形。

工效：2040米，平均單進(jìn)13.2米/天，最高小班進(jìn)尺14.5米，最高日進(jìn)尺30.7米，最高月單進(jìn)560米/月，綜合單進(jìn)404米/月。全隊(duì)人數(shù)120人，人均單效率3.31m/人.月；炮掘綜合單進(jìn)75米/月，全隊(duì)人數(shù)75人，人均單效率1m/人.月。

本實(shí)施例選用的試驗(yàn)巷道，選擇張集礦1413A高抽巷。1413A高抽巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1600米，前期已施工900米，剩余700米采用TBM掘進(jìn)。巷道設(shè)計(jì)為圓形，直徑4.53米。該巷布置在1煤層頂板，距1煤頂板法距22～24m，揭露的主要巖性為石英砂巖、中砂巖、粉細(xì)砂巖，巖石力學(xué)性能試驗(yàn)f值大于6，最大可達(dá)12。本實(shí)施例的礦用TBM包括除塵系統(tǒng)2、運(yùn)輸系統(tǒng)5、水循環(huán)系統(tǒng)4、支護(hù)系統(tǒng)3。各個(gè)系統(tǒng)具體的結(jié)構(gòu)如下：

本實(shí)施例的除塵系統(tǒng)2包括機(jī)載吸風(fēng)管道21、機(jī)載排風(fēng)管路26、除塵風(fēng)機(jī)22、機(jī)載供風(fēng)管路25、供風(fēng)風(fēng)機(jī)(圖中未顯示)、供風(fēng)風(fēng)筒23和調(diào)風(fēng)裝置24；

所述機(jī)載吸風(fēng)管道21沿礦用TBM的主機(jī)長(zhǎng)度方向設(shè)置，所述除塵風(fēng)機(jī)22設(shè)置礦用TBM的主機(jī)上，所述除塵風(fēng)機(jī)22前端與機(jī)載吸風(fēng)管道21相連，后端與機(jī)載排風(fēng)管道26相連，所述供風(fēng)風(fēng)筒23上設(shè)有第一供風(fēng)口231和第二供風(fēng)口232，所述調(diào)風(fēng)裝置24分別設(shè)置在第一供風(fēng)口231和第二供風(fēng)口232上，所述第一供風(fēng)口231位于除塵風(fēng)機(jī)22之后，所述第二供風(fēng)口232連接機(jī)載供風(fēng)管路25，所述機(jī)載供風(fēng)管路25的出口位于礦用TBM的工作面小于或等于10m處。

除塵風(fēng)機(jī)22為KCS500D濕式除塵風(fēng)機(jī)，其設(shè)計(jì)除塵風(fēng)量為500m³/min，額定除塵率92％，電機(jī)功率為2×30kW。

需要考慮巷道的延伸，巷道散熱量、風(fēng)阻和風(fēng)量，要滿足供風(fēng)量不少于850m3/min左右。

供風(fēng)風(fēng)機(jī)包括第一風(fēng)機(jī)和第二風(fēng)機(jī)，第一風(fēng)機(jī)的額定供風(fēng)量為300m³/min，第一風(fēng)機(jī)連接第一供風(fēng)口231，所述第二風(fēng)機(jī)連接第二供風(fēng)口232，第二風(fēng)機(jī)的額定供風(fēng)量為600m³/min。

第一風(fēng)機(jī)選用型號(hào)為：FBD-NO.6.3；第二風(fēng)機(jī)選用型號(hào)為：FBD-NO.8.0。第一供風(fēng)口231供應(yīng)到工作面的風(fēng)量為至少145m³/min，所述機(jī)載供風(fēng)管路25供應(yīng)到工作面的風(fēng)量不大于355m³/min。除塵風(fēng)機(jī)22停機(jī)時(shí)，第一供風(fēng)口231的風(fēng)可以自然擴(kuò)散通風(fēng)，能夠確保風(fēng)流流向設(shè)備后方(300m³/min)，除塵風(fēng)機(jī)22開(kāi)啟時(shí)，一部分通過(guò)巷道風(fēng)流向工作面配風(fēng)，供風(fēng)量不小于145m³/min；其余部分流向后方，風(fēng)量不小于145m³/min，供風(fēng)量要保證300m³/min。

機(jī)載吸風(fēng)管道21的首端位于礦用TBM的工作面，所述機(jī)載排風(fēng)管道26的末端的排風(fēng)口上設(shè)有網(wǎng)罩式除塵器211。能夠有效的過(guò)濾較大的顆粒。

機(jī)載排風(fēng)管道26的排風(fēng)處依次設(shè)有三道防塵水幕簾212。實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步除塵。

所述防塵水幕簾212包括風(fēng)流過(guò)濾網(wǎng)214和氣動(dòng)高壓噴霧頭213，所述氣動(dòng)高壓噴霧頭213設(shè)置于風(fēng)流過(guò)濾網(wǎng)214的出風(fēng)口。

如圖5和圖6所示，本實(shí)施例的調(diào)風(fēng)裝置24為手搖式調(diào)風(fēng)裝置，包括調(diào)節(jié)筒體241、多個(gè)調(diào)節(jié)葉片242和旋轉(zhuǎn)把手243，所述調(diào)節(jié)葉片242設(shè)置于所述調(diào)節(jié)筒體241的橫截面上，所述多個(gè)調(diào)節(jié)葉片242通過(guò)旋轉(zhuǎn)把手243依次串接，所述旋轉(zhuǎn)把手243的端部設(shè)置于調(diào)節(jié)筒體241上。通過(guò)調(diào)節(jié)葉片242的開(kāi)合實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的調(diào)節(jié)。

所述手搖式調(diào)風(fēng)裝置的調(diào)節(jié)筒體241上沿進(jìn)風(fēng)口到調(diào)節(jié)葉片242處設(shè)有多個(gè)放風(fēng)孔244。通過(guò)放風(fēng)孔244將新風(fēng)擴(kuò)散到設(shè)備中。

其他實(shí)施例中，可以選用綁扎式調(diào)風(fēng)裝置，包括調(diào)節(jié)風(fēng)筒和三通管道，所述三通管道設(shè)置在調(diào)節(jié)風(fēng)筒上。所述綁扎式調(diào)風(fēng)裝置可以通過(guò)扎緊和放松鎖口控制管路中的風(fēng)流流向。具體的工作過(guò)程如下：

(1)礦用TBM工作時(shí)，刀盤旋轉(zhuǎn)破碎巖石，產(chǎn)生大量的灰塵，開(kāi)啟除塵風(fēng)機(jī)22；

(2)調(diào)節(jié)調(diào)風(fēng)裝置24，將第一供風(fēng)口231上的調(diào)節(jié)葉片242關(guān)閉，供風(fēng)向設(shè)備吹，將第二供風(fēng)口232的上的調(diào)節(jié)葉片242打開(kāi)，控制機(jī)載供風(fēng)管路25的風(fēng)量為355m³/min，保證第一供風(fēng)口231至工作面的風(fēng)不小于145m³/min，第一供風(fēng)口231至第二供風(fēng)口232風(fēng)量不小于145m³/min，除塵風(fēng)機(jī)22的吸風(fēng)量不小于工作面的供風(fēng)，工作面的污風(fēng)不向外擴(kuò)散，各段風(fēng)流速度符合《煤礦安全規(guī)程》；

(3)要確保供風(fēng)風(fēng)口的風(fēng)量不能超過(guò)吸風(fēng)口，防止灰塵受風(fēng)流吹向外擴(kuò)散，因此除塵風(fēng)機(jī)22將灰塵通過(guò)機(jī)載吸風(fēng)管道21抽入到設(shè)備后端，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壓短抽的作業(yè)；

(4)設(shè)備運(yùn)行時(shí)(刀盤切割時(shí))，多余風(fēng)量利用調(diào)風(fēng)裝置24對(duì)設(shè)備進(jìn)行降溫；設(shè)備停止掘進(jìn)時(shí)，機(jī)載供風(fēng)管路的風(fēng)供不到工作面(出風(fēng)口距離工作面約有10米)此時(shí)自然擴(kuò)散通風(fēng)，實(shí)現(xiàn)降溫設(shè)備。

調(diào)風(fēng)裝置24在風(fēng)流的調(diào)節(jié)中起到關(guān)鍵性作用，直接關(guān)系到除塵效果的好壞，利用它控制工作面風(fēng)量，促使巷道各段的風(fēng)向能滿足高效粉塵治理的要求。

TBM首次在煤礦深部巷道掘進(jìn)，支護(hù)沒(méi)有類似經(jīng)驗(yàn)，支護(hù)由一開(kāi)始的錨桿間排距800*800mm，鋼筋網(wǎng)片規(guī)格為1700*900mm，每排施工7根錨桿更改為錨桿間排距1100*1100mm，鋼筋網(wǎng)片規(guī)格為2300*1200mm，每排施工5根錨桿。

如圖7和圖8所示，本實(shí)施例的支撐架32與分別設(shè)置于礦用TBM的環(huán)形梁132上支護(hù)平臺(tái)31、升降機(jī)構(gòu)33和支撐立柱34；所述支護(hù)平臺(tái)31設(shè)置于環(huán)形梁1的側(cè)邊形成用于站立的空間，所述升降機(jī)構(gòu)33的一端鉸接在環(huán)形梁132上，另一端鉸接在支撐立柱34上，所述支撐立柱34的一端鉸接在環(huán)形梁132上，另一端鉸接在支撐架32上，所述支撐立柱34和升降機(jī)構(gòu)33構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)支撐架32上下運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)施例的升降機(jī)構(gòu)33為液壓油缸。本發(fā)明的動(dòng)力為全液壓控制操作，機(jī)械化程度高，安全可靠。液壓油缸的液壓動(dòng)力源通過(guò)三通閥連接到礦用TBM上。與礦用TBM共用一泵站，無(wú)需另加動(dòng)力裝置。

所述支撐架32包括10個(gè)支撐桿321和2個(gè)連接桿322，所述連接桿322為弧形，所述支撐立柱34帶動(dòng)連接桿322上下運(yùn)動(dòng)，所述多個(gè)支撐桿321依次沿連接桿322的弧形方向固定在連接桿322上，本實(shí)施例可以選用焊接固定。

相鄰支撐桿321之間設(shè)有用于施工操作的間距，所述間距為0.5m。方便錨桿鉆機(jī)的通過(guò)以及便于施工人員通行。

整個(gè)支撐架32的直徑4米，長(zhǎng)4米，寬(弦長(zhǎng))3.5米，弧長(zhǎng)5米，本實(shí)施例支撐桿321為10根方管形鋼材。便于選材，價(jià)格低廉。

支撐架32的頂部鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片。支護(hù)作業(yè)前，將鋼筋網(wǎng)片鋪設(shè)到支撐架32上方，將支撐架32升起到與頂板接觸后，作業(yè)人員即可在該臨時(shí)支護(hù)裝置下安全作業(yè)。

支護(hù)平臺(tái)31的兩側(cè)設(shè)有用于人員上下的扶梯311。支護(hù)平臺(tái)31為網(wǎng)格式踏板。不僅便于安裝、更換，也可以增強(qiáng)防滑效果

支護(hù)平臺(tái)31安裝在環(huán)形梁132兩側(cè)，分左側(cè)平臺(tái)和右側(cè)平臺(tái)兩部分，單側(cè)寬1米，長(zhǎng)4.5米，支護(hù)平臺(tái)31主要用于承載作業(yè)人員和支護(hù)工具，同時(shí)可以作用迎頭支護(hù)材料的臨時(shí)存放場(chǎng)地。支護(hù)平臺(tái)31的設(shè)計(jì)和應(yīng)用為現(xiàn)場(chǎng)施工人員提供了一個(gè)安全、寬敞的作業(yè)空間，徹底解決了礦用TBM支護(hù)施工人員站位問(wèn)題。

煤礦全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)(TBM)最適用于硬巖掘進(jìn)，巖石越硬整體性越好越能發(fā)揮發(fā)揮設(shè)備效能。但試驗(yàn)的巷道還是遇到軟分層，總長(zhǎng)度達(dá)到260米，軟巖滑面發(fā)育，幫、頂巖石在弧頂和肩窩掉落，影響掘進(jìn)進(jìn)度。

對(duì)于異常帶的圍巖和頂板，具體控制方法如下：

(1)利用超前錨桿將暴露出來(lái)的破碎頂板進(jìn)行超前支護(hù)，同時(shí)對(duì)局部巖石進(jìn)行點(diǎn)錨桿固定，在頂板具備支護(hù)條件時(shí)立即進(jìn)行永久支護(hù)，以縮短頂板暴露時(shí)間，能起到良好的頂板控制作用；

(2)司機(jī)調(diào)整TBM掘進(jìn)機(jī)主要運(yùn)行參數(shù)，推進(jìn)度降低至正常掘進(jìn)的一半以下：刀盤轉(zhuǎn)速一般控制在3～4轉(zhuǎn)/分鐘，刀盤扭矩控制在300N.m，推進(jìn)壓力在1500KN左右，以減少刀盤振動(dòng)，從而對(duì)圍巖的擾動(dòng)；

(3)護(hù)盾前方的矸石在未掉落前利用臨時(shí)支護(hù)裝置將其轉(zhuǎn)出，并在矸石易掉落的地方設(shè)備防護(hù)鋼板，減少矸石掉落過(guò)程中對(duì)設(shè)備的傷害；在TBM的環(huán)型架梁上方開(kāi)一個(gè)洞口，掉落的矸石人工直接搬運(yùn)從洞口通過(guò)一運(yùn)皮帶運(yùn)出；

(4)主梁下的堆積矸石人工轉(zhuǎn)運(yùn)到二運(yùn)皮帶機(jī)處，皮帶機(jī)運(yùn)行時(shí)人員進(jìn)行矸石清理，保證設(shè)備底部推進(jìn)空間。

(5)異常帶的圍巖破碎處采取補(bǔ)打錨索的強(qiáng)化支護(hù)措施，錨索規(guī)格為Φ22mm×6300mm，間排距1500mm×1500mm，提升支護(hù)強(qiáng)度，減少圍巖的變形，確保巷道的斷面。

本實(shí)施例的超前支護(hù)具體過(guò)程如下：

施工作業(yè)人員站在支護(hù)平臺(tái)最前端，錨桿機(jī)操作人員在臨時(shí)支護(hù)下將錨桿鉆機(jī)向斜前方傾倒，找好錨桿眼位，對(duì)暴露出指型護(hù)盾外的巖體進(jìn)行鉆眼，錨桿角度選擇上：一是要便于施工，二是錨桿可以錨入至穩(wěn)定圍巖中。錨桿長(zhǎng)度可以根據(jù)圍巖的破碎程度，常備的有2.0m、2.5m，根據(jù)錨桿長(zhǎng)度定眼的深度，再錨注錨桿，若是圍巖較破碎，點(diǎn)錨桿作用不大時(shí)，可以在上錨桿時(shí)上鋼筋網(wǎng)片組成網(wǎng)兜支護(hù)，最后用錨桿機(jī)將錨桿破錨緊固。

本實(shí)施例的永久支護(hù)具體過(guò)程如下：

施工作業(yè)人員站在支護(hù)平臺(tái)上，將鋼筋網(wǎng)片(網(wǎng)片規(guī)格1700×1000mm，φ6.5mm鋼筋焊接，網(wǎng)格100×100mm)放置于臨時(shí)支護(hù)裝置上，通過(guò)臨時(shí)支護(hù)裝置固定在頂板，并利用雙股14#鐵絲與原有的網(wǎng)片每隔200mm綁扎一道，錨桿機(jī)操作人員在臨時(shí)支護(hù)下施工錨桿，根據(jù)設(shè)計(jì)錨桿眼的深度，找好錨桿眼位用氣動(dòng)錨桿機(jī)由巷道中間向兩幫打錨桿眼，用組裝好的錨桿將樹(shù)脂藥卷送入錨桿眼內(nèi)，用錨桿機(jī)帶動(dòng)錨桿攪拌30秒，攪拌先慢后快(送入孔底后攪拌時(shí)間不小于10秒)，2分鐘后用錨桿機(jī)擰緊螺母直至墊片變形為止,接著打其它眼孔完成頂部錨桿的全部安裝。1小時(shí)后用風(fēng)動(dòng)扳手或手動(dòng)扳手對(duì)所有安裝好的錨桿進(jìn)行再次預(yù)緊和檢驗(yàn)。

如圖9所示，本實(shí)施例的水循環(huán)系統(tǒng)4包括外部水源41、內(nèi)循環(huán)供水管42、內(nèi)循環(huán)水路43、內(nèi)循環(huán)出水管44和多個(gè)礦用TBM的外部設(shè)備45；所述外部水源41連接內(nèi)循環(huán)供水管42的進(jìn)口，所述內(nèi)循環(huán)供水管42的出口連接內(nèi)循環(huán)水路43的進(jìn)口，所述內(nèi)循環(huán)水路43的出口連接內(nèi)循環(huán)出水管44，所述內(nèi)循環(huán)出水管44的出口連接到各個(gè)礦用TBM的外部設(shè)備45的用水進(jìn)口。外部水源41上設(shè)有路管，所述路管上設(shè)有閘閥46，所述路管的出口直接連接各個(gè)礦用TBM的外部設(shè)備45的用水進(jìn)口。當(dāng)設(shè)備停機(jī)進(jìn)行支護(hù)或者內(nèi)循環(huán)水路43泵出的熱水壓力不能滿足刀盤噴霧等系統(tǒng)用水要求時(shí)實(shí)現(xiàn)外部水源41直接供水。

本實(shí)施例的內(nèi)循環(huán)水路43包括內(nèi)循環(huán)水箱431、第一內(nèi)循環(huán)水泵432、第二內(nèi)循環(huán)水泵433、第一組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備434和第二組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備435，所述內(nèi)循環(huán)水箱431的進(jìn)口連接內(nèi)循環(huán)供水管42的出口，所述內(nèi)循環(huán)水箱431的出口分別連接第一內(nèi)循環(huán)水泵432和第二內(nèi)循環(huán)水泵433的進(jìn)口，所述第一內(nèi)循環(huán)水泵432的出口連接第一組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備434的用水進(jìn)口，所述第二內(nèi)循環(huán)水泵433的出口連接第二組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備435的用水進(jìn)口，所述第一組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備434和第二組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備435的用水出口分別連接到內(nèi)循環(huán)出水管44的進(jìn)口。

本實(shí)施例中，礦用TBM的外部設(shè)備45包括錨桿機(jī)、皮帶機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)、刀盤噴霧，以及其他生活用水等。

第一組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備434包括液壓站、配電柜、變頻器等內(nèi)部設(shè)備，第二組礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備435包括主驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑部件、刀盤電機(jī)和減速器等。

本實(shí)施例的外部水源41為直供水源。直接連接礦井直供的高壓水，約5MPa，方便使用，外部水源41水溫≤28℃?？梢源_保冷卻效果。

本實(shí)施例的內(nèi)循環(huán)水箱431為封閉式水箱。放置在礦用TBM拖車上，可隨機(jī)移動(dòng)。

一種礦用TBM水循環(huán)方法，包括以下步驟：

(1)外部水源41供水到內(nèi)循環(huán)水箱431，再分配到各個(gè)水泵；

(2)由水泵將水供給對(duì)應(yīng)的礦用TBM的內(nèi)部設(shè)備使用，使用后再將水循環(huán)排放到外部設(shè)備供水管供礦用TBM的外部設(shè)備45使用；

(3)礦用TBM的外部設(shè)備45使用后直接將水排放到巷道地板；

(4)當(dāng)?shù)V用TBM的內(nèi)部設(shè)備使用后的水不能滿足礦用TBM的外部設(shè)備45的使用要求，則打開(kāi)閘閥46，外部水源41直接對(duì)礦用TBM的外部設(shè)備45進(jìn)行供水。

將外部水源41直接引入內(nèi)循環(huán)水箱431，內(nèi)循環(huán)水通過(guò)第一內(nèi)循環(huán)水泵432和第二內(nèi)循環(huán)水泵433泵出用來(lái)冷卻液壓站、配電柜、變頻器、主驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑以及刀盤電機(jī)和減速器，從這幾個(gè)設(shè)備流出的水直接供錨桿機(jī)、皮帶機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)、刀盤噴霧以及其他生活用水使用，同時(shí)在外部水源41引出一路管，當(dāng)設(shè)備停機(jī)進(jìn)行支護(hù)或者水泵泵出的熱水壓力不能滿足刀盤噴霧等系統(tǒng)用水要求時(shí)，可直接通過(guò)外部水源41提供的高壓水進(jìn)行供水，這樣也就省去了外循環(huán)水系統(tǒng)，同時(shí)又能滿足系統(tǒng)降溫和用水要求。

如圖10和圖11所示，本實(shí)施例的運(yùn)輸系統(tǒng)5包括單軌吊機(jī)構(gòu)51，所述單軌吊機(jī)構(gòu)51設(shè)置在盾構(gòu)機(jī)巷道52的頂部，盾構(gòu)機(jī)巷道52的橫截面為圓形，所述巷道的底板設(shè)有皮帶運(yùn)料機(jī)構(gòu)53和人行通道54，所述單軌吊機(jī)構(gòu)51包括承重錨桿511、固定底座512、連接錨鏈513、連接環(huán)514和軌道515；所述固定底座512固定在盾構(gòu)機(jī)巷道52的頂部，所述連接錨鏈513的一端連接在固定底座512上，另一端連接在連接環(huán)514上，所述軌道515的頂部與連接環(huán)514相連；所述固定底座512上開(kāi)設(shè)連接孔，所述連接孔通過(guò)承重錨桿511固定在巷道的頂部。通過(guò)承重錨桿511對(duì)整個(gè)單軌吊機(jī)構(gòu)51進(jìn)行固定，既能夠固定單軌吊機(jī)構(gòu)51又能夠?qū)ο锏赖捻敳窟M(jìn)行加固。

本實(shí)施例的軌道515為工字鋼，所述工字鋼的頂部連接在連接環(huán)514上，所述工字鋼的底部連接待運(yùn)輸部件。工字鋼選材方便，便于獲得。

本實(shí)施例的連接錨鏈513的頂部通過(guò)連接螺栓連接在固定底座512上?？梢愿鶕?jù)連接錨鏈513的磨損程度進(jìn)行更換。

本實(shí)施例的連接環(huán)514具有開(kāi)口端和封閉端，所述封閉段穿套在所述連接錨鏈513的底部，所述開(kāi)口端內(nèi)卡設(shè)連接塊516，所述開(kāi)口端和連接塊516通過(guò)緊固螺栓連接。連接環(huán)514具有開(kāi)口能夠方便拆卸，便于更換磨損的工字鋼。

本實(shí)施例的連接塊516的頂端與所述開(kāi)口端通過(guò)緊固螺栓連接，所述連接塊516的底端焊接在工字鋼的頂部。工字鋼與連接塊516的焊接處出現(xiàn)脫焊或其他磨損的情況，只需要拆卸緊固螺栓進(jìn)行再次焊接或更換即可。方便后期的維護(hù)。

本實(shí)施例在安裝時(shí)首先通過(guò)承重錨桿511將固定底座512固定在巷道頂部的頂板上，然后通過(guò)連接錨鏈513和連接環(huán)514相連，軌道515固定在連接環(huán)514下方。

軌道515底部連接吊籃，用于運(yùn)輸物料。運(yùn)輸線路保證運(yùn)輸空間，斜巷運(yùn)輸能力留足富余系數(shù)；天軌和皮帶運(yùn)輸相結(jié)合，小件利用皮帶運(yùn)輸機(jī)構(gòu)地軌運(yùn)輸，大件利用單軌吊機(jī)構(gòu)運(yùn)輸。

如圖12～14所示，本實(shí)施例的人行通道54包括多組托架541和多個(gè)踏板542，所述多組托架541依次平行設(shè)置，每組托架541包括橫向支撐架543和豎向支撐架544，所述橫向支撐架543的沿巷道橫截面的橫向設(shè)置，所述橫向支撐架543的首端搭設(shè)在巷道的側(cè)壁，末端與豎向支撐架544垂直連接，所述踏板542鋪設(shè)在所述相鄰兩組托架541的兩個(gè)橫向支撐架543之間。

所述豎向支撐架544為12#槽鋼，所述豎向支撐架544的中上部與橫向支撐架543的末端垂直連接，所述豎向支撐架544的凹槽開(kāi)口上夾持設(shè)置支柱。用凹槽結(jié)構(gòu)來(lái)卡持支柱，實(shí)現(xiàn)整個(gè)行人裝置的定位。

所述支柱為礦用TBM的皮帶運(yùn)輸機(jī)構(gòu)53的H架531。將凹槽開(kāi)口卡持在H架531的架體上，能夠依附在運(yùn)輸系統(tǒng)上，簡(jiǎn)單方便。

橫向支撐架543首端放置于巷道底板上，間距根據(jù)礦用TBM的皮帶運(yùn)料機(jī)構(gòu)53的H架531間距確定，取3米一組，橫向支撐架543設(shè)計(jì)長(zhǎng)370mm，其上方放置三根12#槽鋼，作為行人踏板542，每根踏板542的長(zhǎng)度剛好3米，與每組托架541的間距相匹配，豎向支撐架544的高度根據(jù)“O”型巷道斷面的半徑和橫向支撐架543的長(zhǎng)度確定，設(shè)計(jì)高度為270mm。

所述橫向支撐架543的首端設(shè)有垂直向上的安全擋板545。用安全擋板545對(duì)行人踏板進(jìn)行限位，保證行人行走安全。

所述多個(gè)踏板542的寬度與所述橫向支撐架543的長(zhǎng)度相匹配。踏板542緊密排布在橫向支撐架543上，能保證形成沒(méi)有縫隙的行走通道。

本實(shí)施例的踏板542為12#槽鋼，所述槽鋼的底部朝上，開(kāi)口朝下。選用槽鋼比鋼板具有優(yōu)勢(shì)，槽鋼在人踩踏在中間位置時(shí)兩端不易起翹，整體為框型，更為安全。

本實(shí)施例的人行通道54安裝時(shí)，只需將豎向支撐架544分別卡在皮帶運(yùn)料機(jī)構(gòu)53的H架531上，橫向支撐架543的首端與巷道底板要保證接觸良好，然后在每?jī)山M托架541間放置三根踏板542即可。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。