[发明专利]煤矿TBM超前探分体式遥控钻机及超前探施工方法

说明书

本发明涉及一种钻机及施工方法，属于钻探技术领域，具体是涉及一种煤矿TBM(硬岩全断面掘进机)超前探分体式遥控钻机及超前探施工方法。相较于常规TBM超前探钻机30‑50m的施工能力，本钻机是一款转矩、推进力更大的专用深孔钻机，能够完成300m以上的深孔超前钻探施工，对于具有“先探后掘”强制性要求的煤矿巷道掘进施工而言，可大大减少钻掘交替频次，有效提高综合施工效率。钻机主机部分采用独立结构，布置于TBM推进机构后方的拖车平台上，可实现周向角、主轴倾角、工作半径的大范围调节以适应TBM特殊的超前探孔位需求。钻机采用电控遥控控制，操作台与泵站可根据TBM布局灵活布置。此外，本发明还提出了一套适合于煤矿TBM的超前探施工方法。

技术领域

本发明涉及一种钻机及施工方法，属于钻探技术领域，具体是涉及一种煤矿TBM超前探分体式遥控钻机及超前探施工方法。

技术背景

近年来，煤矿岩石巷道掘进已成为制约煤炭行业进一步高效高质量发展的重要因素。目前，我国煤矿井下巷道掘进机多以悬臂式掘进机及传统钻爆法施工为主，存在掘锚失衡、成巷效率低、安全性差等技术难题。与传统施工方式相比，全断面硬岩隧道掘进机TBM(Tunnel Boring Machine)可以实现连续破破岩、装岩、转载、支护、喷雾防尘等工序，具有机械化程度高、工序简单、施工速度快、施工质量高、支护简单、工作安全等优点。通常，TBM在进行矿山、隧道、城市施工前都会进行全面的地质勘察和探测，通过多种技术及手段可做到精确的地质情况报告，施工过程中的超前探测大多采用物探手段，虽配置有超前钻机但使用频率相对较低。然而，煤矿井下巷道掘进施工存在施工深度大、地质条件复杂，前期地面设计勘探无法做到精确预报等问题，为此，国家也做出了“逢掘必探，先探后掘”强制性的规定，将超前探钻探施工定型为强制性规定。

目前的常规TBM虽然均配有超前探钻机，但普遍采用顶冲式，短距离钻孔效果尚可，其转矩、推进力相对较小(转矩不超过1000Nm、推进力约10-20kN)，单次钻进深度一般不超过30-50m，对于具有“先探后掘”强制性要求的煤矿巷道掘进施工而言，频繁的钻掘交替对巷道掘进效率造成了很大的影响，此外，顶冲式钻机采用的钻具直径普遍较小，钻进过程中易受推进力、旋转扭以及冲击波的联合作用而引起偏斜，影响超前探精准度，这些问题极大因素制约了TBM装备在煤矿井下的进一步推广应用。

发明内容：

本发明的主要目的解决现有技术中所存在的上述问题，提供一种适合于煤矿的TBM专用超前探分体式遥控钻机及超前探施工方法。该钻机转矩、推进力更大，可满足300m以上的深孔超前钻探施工，大大降低钻掘交替频次，可有效提高TBM综合施工效率；该钻机主机采用独立结构，变幅自由度及调节范围大，可将钻进轴线布置于TBM盾壳与推进机构间的环空内，并从刀盘预留的多组通孔穿出，实现多组水平超前探施工，另外，也可通过大范围的倾角调节，实现钻进轴线沿盾体后部四周通孔的延伸进而实现TBM四周的钻探施工。

为解决上述问题，本发明的方案是：

一种煤矿TBM超前探分体式钻机，包括布置于盾体后部的拖车平台上的主机，所述主机包括：固定于拖车平台上的连接底板，固定于连接底板上的底座；通过周向角回转驱动相连接于所述底座上的变幅装置；所述变幅装置上部内侧设置倾角回转驱动，所述倾角回转驱动与给进装置的一端相连，所述给进装置的另一端通过斜撑装置支撑于变幅装置的底部。

优选的，上述的一种煤矿TBM超前探分体式钻机，包括：所述变幅装置包括机架和卡板；所述机架的一端嵌入卡板上设置的滑槽内并且受一举升油缸的驱动而沿滑槽移动。

优选的，上述的一种煤矿TBM超前探分体式钻机，所述卡板通过一周向角回转驱动与底座连接；所述周向角回转驱动与钻机的掘进轴线同轴。

优选的，上述的一种煤矿TBM超前探分体式钻机，所述机架上部设置有一倾角回转驱动，所述倾角回转驱动的固定圈与机架连接，转动圈与给进装置连接。