1.本發(fā)明涉及礦山安全高效生產(chǎn)領(lǐng)域，具體為一種巷道快速掘進(jìn)施工方法。

背景技術(shù)：

2.巷道是煤礦井下生產(chǎn)的基礎(chǔ)，我國每年新掘巷道數(shù)萬公里，它擔(dān)負(fù)著運(yùn)輸、通風(fēng)等重要功能，通暢、穩(wěn)定的巷道系統(tǒng)才能為礦井提供良好的運(yùn)行空間。

3.自1956年以來，錨桿支護(hù)技術(shù)逐漸成為煤礦巷道主體支護(hù)方式，網(wǎng)用來維護(hù)錨桿間圍巖防止小塊松石掉落，并與托板、鋼帶等構(gòu)件將錨桿預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散到離錨桿更遠(yuǎn)的圍巖中。然而，網(wǎng)必須在圍巖發(fā)生相當(dāng)?shù)淖冃瘟?可能數(shù)十厘米)之后才能起到承載和支護(hù)作用。此外，圍巖表面難以保證良好的平整度，網(wǎng)與巖面之間無法實(shí)現(xiàn)良好的貼合，不利于網(wǎng)的及時(shí)承載。

4.近年來，智能化采煤取得了長足發(fā)展，年消耗回采巷道數(shù)量也在大幅增加，隨著智能快掘系統(tǒng)的不斷建設(shè)推進(jìn)，巷道掘進(jìn)裝備及單進(jìn)水平顯著提高，但采掘比例失調(diào)的矛盾仍然凸顯。制約巷道掘進(jìn)速度的因素很多，支護(hù)時(shí)間過長是重要因素之一。網(wǎng)的安裝仍需人力完成，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化，制約了智能快速掘進(jìn)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展升級。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.針對現(xiàn)有技術(shù)中目前巷道掘進(jìn)工作面割煤后鋪網(wǎng)、打鉆、退鉆、上樹脂錨固劑藥卷、安裝錨桿等一套支護(hù)工藝存在耗時(shí)較長的問題，本發(fā)明提供一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，該方法安全高效，適應(yīng)性強(qiáng)，有效的提高了工作效率。

6.本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

7.一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，包括如下步驟：

8.步驟1，在巷道內(nèi)掘進(jìn)工作面上進(jìn)行第一個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)，用高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料對掘進(jìn)工作面內(nèi)的掘進(jìn)迎頭圍巖表面進(jìn)行噴涂支護(hù)，其中對掘進(jìn)迎頭頂板和掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁分別噴涂進(jìn)行密閉支護(hù)；

9.步驟2，待噴涂完畢后，分別對掘進(jìn)迎頭頂板和掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁使用錨桿進(jìn)行一次自鉆進(jìn)支護(hù)作業(yè)；

10.步驟3，待一次自鉆進(jìn)支護(hù)作業(yè)完成后，采用注漿泵將雙組份硅酸鹽改性加固材料泵送到錨桿中，完成自鉆進(jìn)錨桿的錨固以及掘進(jìn)迎頭淺表圍巖的改性工作；

11.步驟4，待掘進(jìn)迎頭頂板的錨桿錨固完成后，掘進(jìn)機(jī)開始對下一個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)，重復(fù)上述作業(yè)步驟，完成2-5個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)后，對第一個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)的掘進(jìn)迎頭頂板和掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁進(jìn)行二次支護(hù)作業(yè)；

12.步驟5，待若干個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)完成后，采用高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料對若干割煤循環(huán)作業(yè)的掘進(jìn)面進(jìn)行二次噴涂，完成巷道快速掘進(jìn)施工。

13.優(yōu)選的，步驟1中，所述高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料采用非反應(yīng)型有機(jī)、無機(jī)混合材料，一次噴涂在掘進(jìn)工作面的厚度為4～5mm。

14.優(yōu)選的，步驟2中，所述錨桿的材料為強(qiáng)化玻璃纖維塑料，錨桿的桿體為空心，桿體上設(shè)有出漿孔。

15.優(yōu)選的，步驟2中，掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁噴涂密閉支護(hù)可平行作業(yè)。

16.優(yōu)選的，步驟3中，每完成一根自鉆進(jìn)錨桿支護(hù)作業(yè)后，對自鉆進(jìn)錨桿內(nèi)進(jìn)行雙組份硅酸鹽改性加固材料的泵送以及淺表圍巖改性。

17.優(yōu)選的，步驟4中，對第一個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)的掘進(jìn)迎頭頂板和掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁進(jìn)行二次支護(hù)作業(yè)時(shí)與臨近的割煤循環(huán)作業(yè)中的掘進(jìn)迎頭之間拉開距離進(jìn)行作業(yè)。

18.優(yōu)選的，步驟4中，步驟5中，高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料對若干割煤循環(huán)作業(yè)的掘進(jìn)面的二次噴涂的位置為巷道錨桿或錨索支護(hù)位置處以及雙組份硅酸鹽改性加固材料漿液滲漏處。

19.進(jìn)一步的，高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料的二次噴涂的厚度為2～3mm。

20.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

21.本發(fā)明提供了一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，主要用于煤礦巷道機(jī)械化、智能化掘進(jìn)，通過噴涂高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料形成一層致密、具有一定強(qiáng)度的圍巖表面支護(hù)膜層，可有效替代傳統(tǒng)金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)等的鋪設(shè)以及混凝土噴射，既解決了掘進(jìn)工藝中網(wǎng)片的人工鋪設(shè)及混凝土運(yùn)輸量大、粉塵多等限制單進(jìn)水平與職業(yè)健康的問題，又有效防止了圍巖表面風(fēng)化，提升了巷道圍巖的自承載能力。同時(shí)，本發(fā)明同樣適用于炮掘、各式快速掘進(jìn)系統(tǒng)及智能掘進(jìn)系統(tǒng)等巷道掘進(jìn)施工。本發(fā)明適用范圍廣、工效高、操作簡便。

22.進(jìn)一步地，高強(qiáng)柔性薄層噴涂、泵送雙組份硅酸鹽改性加固材料均可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、智能化控制作業(yè)，能較好的與掘進(jìn)系統(tǒng)結(jié)合，以便更好的實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)作業(yè)無人化、少人化。

23.另本發(fā)明技術(shù)施工安全可靠，自鉆進(jìn)錨桿的使用有效提升了一次支護(hù)工效，減少了每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)時(shí)間；柔性薄層噴涂材料表干時(shí)間短、與煤巖體粘結(jié)強(qiáng)度高，泵送雙組份硅酸鹽改性加固材料流動(dòng)性好、即時(shí)承載、固化時(shí)間短，兩種材料均可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離泵送，施工環(huán)境友好，不產(chǎn)生任何有毒、有害氣體，無環(huán)境污染問題，回彈率低。

附圖說明

24.圖1為本發(fā)明中巷道快速掘進(jìn)施工方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

25.為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

26.需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于

清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

27.下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

28.參見圖1，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，該方法安全高效，適應(yīng)性強(qiáng)，有效的提高了工作效率。

29.具體的，該巷道快速掘進(jìn)施工方法，包括如下步驟：

30.步驟一：在巷道內(nèi)掘進(jìn)工作面上進(jìn)行第一個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)，用高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料對掘進(jìn)工作面內(nèi)的掘進(jìn)迎頭圍巖表面進(jìn)行噴涂支護(hù)，噴涂厚度控制在4～5mm左右。

31.步驟二：待掘進(jìn)迎頭頂板噴涂完成后，同時(shí)進(jìn)行掘進(jìn)迎頭頂板一次自鉆進(jìn)錨桿支護(hù)作業(yè)以及掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁高強(qiáng)柔性薄層噴涂表面支護(hù)，噴涂厚度控制在4～5mm左右。

32.步驟三：完成一根自鉆進(jìn)錨桿施工，即通過注漿泵泵送雙組份硅酸鹽改性加固材料到自鉆進(jìn)錨桿中，完成自鉆進(jìn)錨桿的錨固及掘進(jìn)迎頭淺表圍巖的改性工作；同時(shí)進(jìn)行下一根自鉆進(jìn)錨桿支護(hù)作業(yè)。

33.步驟四：待兩幫噴涂完成后，可平行進(jìn)行掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁、掘進(jìn)迎頭頂板的一次自鉆進(jìn)錨桿支護(hù)作業(yè)，重復(fù)步驟三，直至掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁與掘進(jìn)迎頭頂板支護(hù)設(shè)計(jì)的一次自鉆進(jìn)錨桿均完成施工、錨固作業(yè)。

34.步驟五：掘進(jìn)機(jī)開始下一個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)。割煤完成后，重復(fù)上述作業(yè)步驟，如此反復(fù)2～5個(gè)循環(huán)后，依現(xiàn)場工程實(shí)際平行作業(yè)完成第1個(gè)循環(huán)的頂板錨索補(bǔ)強(qiáng)及兩幫錨桿的二次支護(hù)工作。

35.步驟六：待若干個(gè)掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)完成后，滯后為巷道錨桿(索)支護(hù)位置處以及雙組份硅酸鹽改性加固材料漿液滲漏處進(jìn)行高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料的二次復(fù)噴涂，噴涂厚度控制在2～3mm左右，即完成巷道快速掘進(jìn)施工工藝。

36.本發(fā)明中噴涂的高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料是一種非反應(yīng)型有機(jī)、無機(jī)混合材料，該材料與圍巖或煤壁拉伸粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到4mpa以上，剪切粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到5mpa以上，附著力強(qiáng)，回彈率小于1％，抗老化，能有效防止煤巖層風(fēng)化以及錨桿(索)托盤銹蝕，噴射速度快，表干時(shí)間，絕對阻燃和抗靜電等優(yōu)異特點(diǎn)。本發(fā)明所用噴涂材料為硅酸鹽改性乳液雙采牌噴涂材料。

37.一次自鉆進(jìn)錨桿由玻璃纖維塑料制成，具有左旋或右旋螺紋類型，錨桿外徑為32mm，極限載荷365kn，橫截面積332mm2，拉伸彈性模量45gpa，極限應(yīng)變2.1％，玻璃纖維含量75％，抗扭強(qiáng)度300nm，重量0.95kg/m，能適應(yīng)強(qiáng)度在40-50mpa以下煤巖體鉆進(jìn)。本發(fā)明使用自主鉆進(jìn)錨桿的目的是以犧牲鉆頭為代價(jià)，提升一次支護(hù)工效，減少每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)時(shí)間。

38.雙組份硅酸鹽改性加固材料是由a、b兩組分組成的復(fù)合產(chǎn)品，具有較好的粘結(jié)力，與煤巖體粘合后，抗剪強(qiáng)度高，耐沖擊、耐酸、耐堿性好；材料滲透性、流動(dòng)性好，遇水不發(fā)泡，能很好的滲入煤巖層細(xì)小的裂隙中，不產(chǎn)生任何有毒、有害氣體；停止泵送后3min內(nèi)變稠固化，即時(shí)承載，可長距離泵送，能適應(yīng)各種地下溫度和濕度條件使用。本發(fā)明所用注漿材料為硅酸鹽改性聚氨酯雙采牌加固材料。

39.本發(fā)明中對第一個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)的掘進(jìn)迎頭頂板和掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁進(jìn)行

二次支護(hù)作業(yè)時(shí)與臨近的割煤循環(huán)作業(yè)中的掘進(jìn)迎頭之間拉開距離進(jìn)行作業(yè)。所述一定距離應(yīng)同時(shí)滿足掘進(jìn)作業(yè)空間限制、平行作業(yè)及實(shí)際地質(zhì)開采條件等要求而后確定；可與割煤工序或自鉆進(jìn)支護(hù)工序或噴涂作業(yè)等一次割煤循環(huán)工序平行作業(yè)。

40.實(shí)施例

41.首先待掘進(jìn)工作面割出一個(gè)循環(huán)后，利用高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料進(jìn)行掘進(jìn)迎頭頂板圍巖表面支護(hù)作業(yè)，噴涂厚度4～5mm左右；緊接著平行進(jìn)行兩幫高強(qiáng)度柔性薄層噴涂表面支護(hù)與頂板一次自鉆進(jìn)錨桿支護(hù)作業(yè)；完成一根自鉆進(jìn)錨桿支護(hù)后，即時(shí)通過注漿泵泵送雙組份硅酸鹽改性加固材料到自鉆進(jìn)錨桿中，完成自鉆進(jìn)錨桿的錨固及掘進(jìn)迎頭淺表圍巖的改性工作；注漿工作、下一根自鉆進(jìn)錨桿施工以及兩幫噴涂平行作業(yè)；待兩幫噴涂作業(yè)完成后，兩幫自鉆進(jìn)錨桿施工、頂板自鉆進(jìn)錨桿施工以及注漿過程平行作業(yè)，直至完成一次掘進(jìn)循環(huán)支護(hù)設(shè)計(jì)所有錨桿、注漿工作；隨后掘進(jìn)機(jī)開始下一個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)，割煤完成后，重復(fù)上述作業(yè)步驟，如此反復(fù)2～5個(gè)循環(huán)后，依現(xiàn)場工程實(shí)際平行作業(yè)完成第1個(gè)循環(huán)的頂板錨索補(bǔ)強(qiáng)及兩幫錨桿的二次支護(hù)工作；待7～15個(gè)掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)完成后，滯后為巷道錨桿(索)支護(hù)位置處以及雙組份硅酸鹽改性加固材料漿液滲漏處進(jìn)行高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料的二次復(fù)噴涂，噴涂厚度為2～3mm左右，即完成巷道快速掘進(jìn)施工工藝。該技術(shù)施工安全可靠，自鉆進(jìn)錨桿的使用有效提升了一次支護(hù)工效，減少了每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)時(shí)間；柔性薄層噴涂材料表干時(shí)間短、與煤巖體粘結(jié)強(qiáng)度高，泵送雙組份硅酸鹽改性加固材料流動(dòng)性好、即時(shí)承載、固化時(shí)間短，兩種材料均可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離泵送，施工環(huán)境友好，不產(chǎn)生任何有毒、有害氣體，無環(huán)境污染問題，回彈率低。

42.最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1，在巷道內(nèi)掘進(jìn)工作面上進(jìn)行第一個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)，用高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料對掘進(jìn)工作面內(nèi)的掘進(jìn)迎頭圍巖表面進(jìn)行噴涂支護(hù)，其中對掘進(jìn)迎頭頂板和掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁分別噴涂進(jìn)行密閉支護(hù)；步驟2，待噴涂完畢后，分別對掘進(jìn)迎頭頂板和掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁使用錨桿進(jìn)行一次自鉆進(jìn)支護(hù)作業(yè)；步驟3，待一次自鉆進(jìn)支護(hù)作業(yè)完成后，采用注漿泵將雙組份硅酸鹽改性加固材料泵送到錨桿中，完成自鉆進(jìn)錨桿的錨固以及掘進(jìn)迎頭淺表圍巖的改性工作；步驟4，待掘進(jìn)迎頭頂板的錨桿錨固完成后，掘進(jìn)機(jī)開始對下一個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)，重復(fù)上述作業(yè)步驟，完成2-5個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)后，對第一個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)的掘進(jìn)迎頭頂板和掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁進(jìn)行二次支護(hù)作業(yè)；步驟5，待若干個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)完成后，采用高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料對若干割煤循環(huán)作業(yè)的掘進(jìn)面進(jìn)行二次噴涂，完成巷道快速掘進(jìn)施工。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，其特征在于，步驟1中，所述高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料采用非反應(yīng)型有機(jī)、無機(jī)混合材料，一次噴涂在掘進(jìn)工作面的厚度為4～5mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，其特征在于，步驟2中，所述錨桿的材料為強(qiáng)化玻璃纖維塑料，錨桿的桿體為空心，桿體上設(shè)有出漿孔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，其特征在于，步驟2中，掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁噴涂密閉支護(hù)可平行作業(yè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，其特征在于，步驟3中，每完成一根自鉆進(jìn)錨桿支護(hù)作業(yè)后，對自鉆進(jìn)錨桿內(nèi)進(jìn)行雙組份硅酸鹽改性加固材料的泵送以及淺表圍巖改性。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，其特征在于，步驟4中，對第一個(gè)割煤循環(huán)作業(yè)的掘進(jìn)迎頭頂板和掘進(jìn)工作面兩幫的側(cè)壁進(jìn)行二次支護(hù)作業(yè)時(shí)與臨近的割煤循環(huán)作業(yè)中的掘進(jìn)迎頭之間拉開距離進(jìn)行作業(yè)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，其特征在于，步驟4中，步驟5中，高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料對若干割煤循環(huán)作業(yè)的掘進(jìn)面的二次噴涂的位置為巷道錨桿或錨索支護(hù)位置處以及雙組份硅酸鹽改性加固材料漿液滲漏處。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，其特征在于，所述高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料的二次噴涂的厚度為2～3mm。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供了一種巷道快速掘進(jìn)施工方法，主要用于煤礦巷道機(jī)械化、智能化掘進(jìn)，通過噴涂高強(qiáng)柔性薄層噴涂材料形成一層致密、具有一定強(qiáng)度的圍巖表面支護(hù)膜層，可有效替代傳統(tǒng)金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)等的鋪設(shè)以及混凝土噴射，既解決了掘進(jìn)工藝中網(wǎng)片的人工鋪設(shè)及混凝土運(yùn)輸量大、粉塵多等限制單進(jìn)水平與職業(yè)健康的問題，又有效防止了圍巖表面風(fēng)化，提升了巷道圍巖的自承載能力。同時(shí)，本發(fā)明同樣適用于炮掘、各式快速掘進(jìn)系統(tǒng)及智能掘進(jìn)系統(tǒng)等巷道掘進(jìn)施工。本發(fā)明適用范圍廣、工效高、操作簡便。操作簡便。操作簡便。

技術(shù)研發(fā)人員：金聲堯 耿耀強(qiáng) 趙騰飛 張軻 胡國和 張音 李賢良 高少輝 王小軍

受保護(hù)的技術(shù)使用者：渭南陜煤啟辰科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.01.17

技術(shù)公布日：2022/4/29