煤矿岩巷TBM掘进随掘地震信号特征及其应用

随掘地震超前探测技术可实现探掘平行,为巷道快速智能掘进场景下实时、精准地质保障提供了可能。随掘震源产生的是复杂、变频、连续信号,信号特征认知直接影响数据处理与成像精度,而目前针对岩巷全断面掘进机(TBM)随掘地震信号特征的认知仍不清晰,且暂时还没有针对性开展过信号处理与成像研究工作。针对上述问题,以谢桥煤矿瓦斯治理巷TBM随掘地震超前探测试验为例,分析了刀盘先导信号与岩壁接收信号的时间域、频率域及时频域特征:岩巷TBM随掘地震信号中不同振幅能量成分比例呈现金字塔形,但分布随机,不对称程度较高;机械运转信号能量较大,刀盘先导信号强度是岩壁接收信号的200倍左右;频率域变频特征明显;机械运转信号基础频率较低,刀盘先导信号频率成分主要集中在10~80 Hz与150~200 Hz,主频为36.99 Hz,岩壁接收信号频率成分主要集中在50~200 Hz,主频为137.97 Hz;刀盘先导信号较岩壁接收信号时频域能量团分布更为规则,多次震源激发现象明显,能量团之间的差异性特征表明了多次震源激发时振幅能量与持续时间的随机性。利用脉冲化算法与绕射叠加偏移成像方法对岩巷TBM随掘地震信号进行数据处理与成像试验,结果表明:(1)脉冲化等效单炮记录与利用常规震源得到的超前探测单炮记录特征一致性较强,同相轴清晰且连续性较好,可满足现场探测分析需要。(2)对探测范围内岩体情况的超前预报结果与实际揭露情况一致,说明岩巷TBM随掘地震超前探测可提供有效地质保障。

三模式掘进机全断面岩层段TBM模式施工技术研究

为研究三模式掘进机使用TBM模式在全断面岩层中的施工技术,以广州地铁7号线二期萝岗站—水西站盾构区间工程为研究背景,分别从出渣方式、掘进参数控制、刀具管理和稳定器应用4个方面对三模式掘进机TBM模式施工技术进行总结。结果表明:1)本工程中三模式掘进机使用镶齿滚刀施工,相对光面滚刀的消耗更少,刀盘转矩更低;2)三模式掘进机TBM模式采用泥浆循环和螺旋输送机双通道出渣,可显著降低泥浆管堵塞的概率,提高出渣效率;3)三模式掘进机在前盾、中盾安装稳定器和撑靴,可保证全断面硬岩地层中掘进盾体不发生滚动,同时增强盾体稳定性;4)在全断面岩层中采用三模式掘进机TBM模式开挖隧道,刀盘转速为3.0 r/min,总推力约15000 k N,转矩可控制在1300 k N·m,推进速度为8~12 mm/min。

XTR260硬岩掘进机双螺旋截割头螺旋升角对截割效果的影响研究

为进一步探寻XTR260硬岩掘进机双螺旋截割头部位的优化路径,结合该部位的运行工况与设计图纸,应用Pro/E三维建模软件建立其实体模型;应用有限元分析软件ANSYS和力学分析软件LS-DYNA,对其在不同螺旋升角参数下的力学性能进行初步分析.分析结果显示,当螺旋升角为14°时,截割头能够同时在钻进与横切两种截割工况下均具有较优的性能.该研究结果将为今后的硬岩掘进机双螺旋截割头的参数设计优化提供一定的参考借鉴.

煤矿用硬岩巷道智能化钻装锚掘进机设计

针对现有掘进机进行岩性较硬巷道掘进工作时,存在的掘进效率低、掘进速度较慢,而且很容易引发安全事故的问题,设计一套包含钻孔、掘进、运输以及锚固全套巷道掘进工序的智能化硬岩巷道掘进机,并在某矿巷道进行实际测试优化。结果表明,智能化硬岩巷道掘进机大幅提升了对坚硬岩性巷道的掘进效率,降低了井下工作人员劳动量,并对条件相近巷道的掘进作业提供了借鉴意义。

硬岩隧道TBM施工中的典型掘进破岩难题与对策

全断面岩石掘进机(TBM)在硬岩、极硬岩隧道掘进过程中存在岩爆灾害、滚刀磨损、低掘进速率等典型掘进破岩难题,严重影响隧道的安全高效施工。因此,查明产生这些典型难题的原因并提出相应的对策至关重要。本文首先从岩石硬度、单轴抗压强度、岩石脆性及耐磨性等角度分析了隧道硬岩的相关特征,并阐明了其对各典型掘进破岩难题的影响规律。随后结合国内外隧道施工案例提出了相应的对策:岩爆灾害可采用岩爆监测和岩爆防控相结合的方法进行预防和治理;滚刀磨损通过优化滚刀参数、改良刀圈材料、涂覆刀圈涂层以延长其使用寿命;掘进速率低的难题可通过优化滚刀布置设计、增加刀盘推力及扭矩、增设辅助破岩手段等措施改良。最后,从TBM与隧道围岩的相互作用机理、TBM隧道施工信息化建设、TBM掘进智能控制和优化决策等方面对未来硬岩隧道的掘进提出了几点展望。

浅谈TBM硬岩掘进机的刀具管理

在全断面隧洞掘进机中,硬岩掘进机(TBM)是最为主要的掘进机种类,在地下岩石隧道的施工中有着极为广泛的应用。对TBM刀具在隧道掘进工作中的基本工作原理、破岩方法以及失效情况进行了综合分析,结合实际情况提出了在TBM施工中需要注意的关键性问题,并提出了解决这类关键性问题的具体方法,为全面加强TBM刀具的科学化管理效率提供有效的指导意见,以期最大化提高TBM在工作中的掘进效率,减少隧道施工中的成本投入水平。

硬岩掘进机(TBM)在我国隧道施工市场的推广应用

TBM是目前长大隧道施工最先进的大型工厂化成套设备,具有安全、快速、环保等诸多优势,在发达国家已经成为隧道施工的首选设备,但在我国却一直无法大范围推广应用,对于提升我国隧道施工技术水平极为不利。透过TBM在我国的应用现状,分析存在的问题,探讨其未能大范围推广应用的原因,探索出推广应用TBM法施工的措施,并提出正确对待TBM的适用范围、合理降低设备成本、科学筹划工期、编制合理的工程造价等建议。

煤矿用硬岩巷道智能化钻装锚掘进机设计

针对目前掘进机在硬岩巷道掘进效率低、安全隐患大的问题,研制了集钻孔、挖掘、运料、锚护于一体的硬岩巷道智能化掘进装备,结合现场应用情况对掘进机关键部位进行了优化,解决了在岩石普氏系数f>6的硬岩巷道掘进中的施工效率低、速度慢、安全隐患大、施工人员劳动强度大等问题,大幅提高了硬岩巷道机械化作业水平和掘进速度,对类似条件下巷道的进一步推广应用具有重要的理论意义和工程价值。

TBM全断面硬岩掘进机在煤矿中过构造应用研究

通过对TBM全断面硬岩掘进机过构造的试验的总结、分析,研究了TBM全断面硬岩掘进机在煤矿井下施工工艺及过构造时的支护设定等问题,为下一步TBM全断面硬岩掘进机在井下使用提供了大量的施工、管理、维护经验,对煤矿TBM全断面硬岩掘进机使用指导性较强。

硬岩掘进机在煤矿大断面缓坡斜井建设中的应用

目前,斜井井筒掘进工艺已由传统炮掘逐步发展为掘进机综掘。以某煤矿新建副斜井井筒施工为例,介绍了硬岩掘进机在缓坡斜井井筒施工中的应用,能为类似工程提供借鉴。

EBH315Q掘进机在石拉乌素煤矿岩巷掘进中的应用

陕蒙地区煤矿岩巷岩石硬度大,使用常规掘进机进行掘进时,面临截齿消耗量大、机器稳定性差的问题,导致矿井开拓速度慢,制约矿井生产。石拉乌素煤矿引进了新一代特重型EBH315Q型悬臂掘进机,以解决矿井大巷开拓难题。为探索陕蒙地区大断面硬岩岩巷高效掘进模式,以该掘进机在石拉乌素煤矿大断面砂岩辅运大巷掘进中应用为例,分析了其性能优势以及应用效果,并介绍了配套施工工艺。结果表明,EBH315Q岩巷掘进机搭配使用HBKO1/600干式除尘风机,在岩巷掘进速度、设备故障率、安全性能、材料消耗量、除尘等方面有着巨大优势。相比于常用的EBZ220、EBZ260型掘进机,该掘进机在硬岩巷道掘进中应用效果更佳,在陕蒙地区煤矿开采中拥有良好的应用前景。

TBM在煤矿巷道掘进中的技术应用和研究进展

TBM工法经济技术优势显著,正成为煤矿巷道快速掘进的一种新方法。但由于煤矿特殊的施工环境和复杂地质条件,TBM在煤矿巷道掘进中面临以下技术挑战:(1)煤矿特殊施工环境下TBM装备和矿井系统适应性设计难;(2)煤系软硬复合地层破岩机理不清,高效破岩控制难度大;(3)软弱地层挤压变形卡机灾害风险大,灾害预测和安全控制难度大;(4)掘进空间狭小和粉尘水雾干扰严重,TBM掘进过程监测难度大,难以进行掘进参数决策控制和灾害预警。对此,针对TBM装备适应性设计技术,深部复合地层TBM高效破岩理论,挤压变形卡机灾害预测控制方法,掘进过程智能化决策控制技术等开展了系统研究,在TBM安全高效掘进技术方面取得了以下研究进展:(1)论述了针对煤矿特殊施工环境的TBM装备和施工工艺适应性设计技术;(2)开展了TBM滚刀贯入和线性切割试验,揭示了复合地层地应力水平、岩石强度及岩性变化、掘进控制模式、滚刀安装半径等对TBM破岩效率和破岩模式的影响机理,提出了深部复合地层TBM掘进性能评价预测方法和岩体可掘性评价方法;(3)揭示了深部煤系软弱地层TBM掘进挤压大变形卡机灾害孕育发生机理,发展了挤压变形卡机灾害孕育演化及控制过程模拟预测的FDEM(有限元-离散元耦合)方法,提出了挤压变形卡机监测预警方法,形成了TBM掘进挤压大变形卡机“大变径扩挖、掘进参数优化和分步联合支护”综合防控技术体系;(4)提出了TBM掘进过程岩-机作用信息(刀盘刀具-掘进工作面作用、围岩-护盾作用信息)实时感知技术,初步提出了TBM掘进参数自适应智能决策方法。上述研究进展将推动TBM在煤矿巷道建设中的应用和安全高效掘进技术进步。

探析煤矿硬岩巷道快速掘进技术的研究应用

随着能源需求的不断增长和对能源高效利用的要求,煤炭是我国的重要能源资源,煤炭工业在我国经济发展中具有重要地位。而煤矿巷道作为连接不同煤层和不同采区的必要通道,是煤炭生产的重要组成部分。本文旨在探析煤矿硬岩巷道快速掘进技术的研究应用,为煤矿工程领域的技术创新和现代化转型提供参考。同时也提高了煤矿工人的劳动保护水平和工作质量。

TBM掘进机支撑系统在Ⅲ类围岩条件下的应力分析

本研究旨在对TBM掘进机支撑系统的应力进行深入的研究。TBM是隧道施工中常用的一种技术,其支持结构的设计和优化对于工程的质量和安全具有重要的影响。支撑系统作为TBM关键的部件之一,作用主要是承受隧道内压力,保证隧道的稳定性和安全性。TBM掘进机作业下的江西省地质以Ⅲ类岩石为主,探讨其在Ⅲ类围岩条件下的应力分布情况。本文将通过有限元仿真方法来模拟TBM的支持结构确定了在Ⅲ类围岩中的应力分布情况。研究成果有望为TBM的支持结构设计提供参考依据,提高隧道建设质量和效率。

全断面硬岩地层EPB/TBM双模盾构不同掘进模式应用情况对比分析

EPB/TBM双模盾构针对不同的地层选择不同的掘进模式,在全断面硬岩地层采用TBM掘进模式来提高掘进效率,由于缺少数据分析和案例支撑,项目为减少模式切换风险,在全断面硬岩地层采用土压模式掘进。文章依据深圳EPB/TBM双模盾构施工项目,通过分析在全断面硬岩地层EPB模式和TBM模式的掘进参数,得出在全断面硬岩地层TBM模式较土压模式的掘进优势。在全断面硬岩地层掘进时,TBM模式的掘进进尺高于EPB模式,TBM模式刀具消耗低于EPB模式,且TBM模式的振动可以通过稳定器得到缓解,说明了硬岩地层切换为TBM模式的必要性,为EPB/TBM双模盾构类似工程是否模式切换提供参考依据。

SBM竖井硬岩掘进机出渣优化

SBM竖井硬岩掘进机是中铁工程装备集团研发的一种竖井开挖的新型设备,但在现场应用中存在不足。例如该设备的出渣系统经常性出现问题,严重减低设备的利用率并提高了设备故障率,因此可通过对出渣系统的优化来提高设备利用率并减低设备故障率,创造更多的价值。

煤矿用TMB硬岩掘进机的选型浅析

TBM硬岩掘进机已逐步广泛应用于煤矿行业,鉴于煤矿行业特殊性,TBM的选型直接影响到应用效果及经济性。TBM属于定制类设备,选择时要充分考虑巷道岩性、水文地质、供电、辅助运输及排矸、润滑系统、除尘系统等,如果选型出现偏差会直接影响使用效果、达不到预期目标,严重时会制约掘进速度导致应用失败。本文根据桑树坪煤矿TBM硬岩掘进机投入使用情况展开探讨,以期为相关矿井提供借鉴、参考。

近距离下穿上跨构筑物硬岩隧道悬臂掘进机开挖施工工法

近几年,各地政府纷纷加大了对地下空间进行开发的力度,但仍无法充分满足交通需求,为解决交通资源供不应求的问题,有关人员提出对地下空间进行多层开挖的建议。文章以实际项目为例,首先说明了悬臂掘进机的施工原理,其次总结了该设备的优点,最后围绕掘进施工流程、要点展开了讨论,内容主要涉及测量放样、台阶式开挖和支护等方面,以供参考。

煤矿岩巷全断面掘进机(TBM)及智能化关键技术

岩巷掘进技术和装备的发展直接关系到煤矿生产的能力和安全。随着综合机械化采煤技术的迅速发展,回采工作面推进速度越来越快,对巷道掘进速度的要求越来越高。煤矿岩巷掘进技术,经历了钻爆法、综掘法,现在已经发展到第3个阶段TBM工法。传统的钻爆法、综掘法受技术和施工工艺限制,越来越无法满足各重大工程对施工效率、安全性、社会效益、经济收益等提出的更高要求,难以满足煤矿采掘平衡发展。TBM实现高效破岩、连续出渣、快速支护,通风除尘、供排水同步作业。分析了近几年国内煤矿TBM施工案例,提出矿用TBM开发关键技术,TBM针对煤矿井下特殊工程地质条件设计,实现掘锚运同步、及时支护,提高对坡度、围岩适应性,小半径转弯能力,融合千米定向钻机技术,做到逢掘必探,设备、施工规范和组织管理有机融合;提出工序衔接关键在于“探得远,掘得快,支得住,运得出”。分析煤矿巷道特点,提出设备系列化、模块化设计规划,关键部件国产化发展方向。依托大数据分析和云计算平台,按照“以感知为基础,以信息融合为中心,以智能掘进为目标”的原则,规划TBM智能掘进技术体系;开发掘进智能控制软件——TBM-Smart,系统架构划分为数据采集层、数据分析层、实时决策层,包括七大功能模块。分析煤矿行业面临的瓶颈和未来发展,提出矿用TBM向“机械化换人、自动化减人、智能化解放人”方向发展。

大直径硬岩掘进机(TBM)在吉林中部城市引松供水工程四标TBM3的应用

为了研究中铁工程装备集团有限公司自主研制的首台 TBM的各项技术特点与工程适应性，结合 TBM在引松供水工程总干线四标段的掘进施工情况，分析了 TBM掘进地层特点以及主要设计参数。引松供水工程四标段掘进岩层复杂多变，富含大量断层破碎地层以及风化灰岩地层，部分地层岩石强度大且石英含量高，对 TBM刀盘及刀具要求极高，TBM刀盘面板采用270 mm 厚板设计，且刀座基座直接在刀盘面板上加工而成，刀具按非线性方式布置且刀间距控制在82～90 mm；设计了有效的 TBM初期支护系统和材料运输平台，并且搭载了激发极化超前地质预报系统。工程掘进结果表明：该台 TBM刀盘设计可靠性强且能保证高效破岩，创造了最高月进尺1226 m、日进尺70．8 m 的优异成绩，TBM在不良地质下支护高效快速，超前地质探测结果可靠，各系统运行情况良好。