錨桿支護(hù)巷道隨掘鉆探一體化研究.pdf

1、目前國(guó)內(nèi)煤礦掘進(jìn)巷道的永久支護(hù)憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，巷道頂板的巖性及巖層結(jié)構(gòu)不能及時(shí)探明，使永久支護(hù)設(shè)計(jì)不能隨頂板情況而及時(shí)變更，有時(shí)因?yàn)橹ёo(hù)強(qiáng)度不夠而造成頂板事故，有時(shí)支護(hù)強(qiáng)度過(guò)剩造成浪費(fèi)，降低了掘進(jìn)速度和效益。巷道的錨桿（索）支護(hù)率已達(dá)80％左右，需要不斷地鉆孔和安裝錨桿（索）對(duì)新暴露的圍巖進(jìn)行支護(hù)。另外在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到瓦斯突出、復(fù)合頂板、地下水、堅(jiān)硬難截割巖層、斷層等復(fù)雜地質(zhì)條件，需要鉆孔放炮或鉆探。
　　針對(duì)上述現(xiàn)狀，本

2、文提出隨掘鉆探一體化思路，即以懸臂式掘進(jìn)機(jī)為支撐平臺(tái)，使懸臂式掘進(jìn)機(jī)具有錨桿支護(hù)、地質(zhì)鉆探等更多的功能，將先進(jìn)的鉆探一體化鉆機(jī)與懸臂式掘進(jìn)機(jī)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)巷道安全高效快速。
　　論文研究的主要工作如下:
　　(1)對(duì)目前國(guó)內(nèi)外巷道掘進(jìn)中使用的各種鉆機(jī)進(jìn)行分析比較，提出隨掘鉆探一體化思路，即以懸臂式掘進(jìn)機(jī)為支撐平臺(tái)，設(shè)計(jì)與懸臂式掘進(jìn)機(jī)相配套的鉆探一體化鉆機(jī)，具有隨掘錨桿支護(hù)、炮眼鉆鑿、瓦斯超前釋放鉆孔、巖性探測(cè)和地質(zhì)鉆孔等鉆

3、進(jìn)的多種功能。
　　(2)分析了單體液壓錨桿鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，基于能量法頂板巖層可鉆性的探測(cè)原理推導(dǎo)出液壓錨桿鉆機(jī)各參數(shù)的計(jì)算公式，進(jìn)一步推導(dǎo)出液壓錨桿鉆機(jī)破碎比功的計(jì)算公式，通過(guò)檢測(cè)破碎比功即可判定巖石的單向抗壓強(qiáng)度，得到破碎比功主要取決于馬達(dá)進(jìn)油量、馬達(dá)進(jìn)油壓力和給進(jìn)液壓缸的進(jìn)油流量三個(gè)參數(shù)的結(jié)論。提出了通過(guò)檢測(cè)液壓錨桿鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的油壓和流量來(lái)推算頂板不同層位巖層的強(qiáng)度和巖層對(duì)應(yīng)厚度的方法，為巷道頂板動(dòng)態(tài)支護(hù)設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)。

4、
　　(3)本文研究發(fā)現(xiàn):巷道頂板的堅(jiān)固性系數(shù)在巖層分界面處發(fā)生階躍變化、在離層或軟弱夾層處發(fā)生脈沖變化，對(duì)應(yīng)到錨桿鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)中的壓力和流量參數(shù)也隨之發(fā)生階躍突變和脈沖突變。對(duì)單體液壓錨桿鉆機(jī)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，建立了鉆機(jī)的給進(jìn)油缸和馬達(dá)的動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型，重點(diǎn)對(duì)給進(jìn)油缸的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。得出以下結(jié)論:鉆機(jī)在鉆進(jìn)頂板巖層的過(guò)程中，在巖層分界面處給進(jìn)油缸的進(jìn)油量會(huì)發(fā)生階躍突變，在離層或軟弱夾層處油缸的進(jìn)油量會(huì)發(fā)生脈沖突變。

5、r>　　(4)試驗(yàn)?zāi)M巖層的制作:從礦井現(xiàn)場(chǎng)采掘工作面采集典型巖石標(biāo)本，然后將巖石標(biāo)本鑲嵌在混凝土中，再用黃泥及混凝土等材料制作不同強(qiáng)度的模擬巖層。制作了各巖層的試塊并做單向抗壓試驗(yàn)。
　　(5)研制構(gòu)建了頂板巖層可鉆性探測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)，運(yùn)用流量變送器和壓力變送器同步、連續(xù)、密集檢測(cè)液壓錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)巖層時(shí)液壓系統(tǒng)內(nèi)各處的油壓和流量值，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電壓值傳輸?shù)絅IUSB-6009數(shù)據(jù)采集卡。用LABVIEW軟件編程顯示各流量和壓力變化