CN110617979A - 一种计算岩石机械开挖参数的试验方法 - Google Patents

一种计算岩石机械开挖参数的试验方法 Download PDF

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满轲
王锡勇
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Abstract

本发明属于掘进技术领域，具体涉及一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，步骤一：掘进机掘进试验；步骤二：获得机械开挖初步参数；步骤三：模拟***后机械开挖；步骤四：拟定机械开挖参数；步骤五：实施多断面***施工；步骤六：掘进机施工；步骤七：机械开挖参数优化。本发明通过对特定工况下的掘进方法所实施的一系列试验及数值模拟，对试验结果进行分析，获得不同工况下的岩体参数认识，提高掘进参数的识别能力，改进掘进参数，并在后续予以掘进施工，评估施工工效，及时反馈分析结果，优化分析岩石机械开挖参数，从而达到良好的开挖效果。

Description

一种计算岩石机械开挖参数的试验方法
技术领域
本发明属于掘进技术领域，具体涉及一种计算岩石机械开挖参数的试验方法。
背景技术
开挖施工方法对软、硬岩石巷道等掘进工程具有重要的意义，直接决定了掘进作业的掘进效率与工程周期。特别是对于极硬岩体的工程开挖，不同的开挖方式更是起决定性作用，选择合理的开挖方式不仅有利于岩体的开挖效率，并且利于掌子面围岩的损伤控制，从而达到良好的掘进效果与开挖进尺。目前国内外工程的开挖方式可分为***开挖与机械开挖两类，机械开挖则是利用回转刀具破碎洞内围岩的方式而掘进。其中，机械开挖设备以盾构机和硬岩隧道掘进机为主，机械开挖优点是开挖损伤区较小(仅为数十毫米)，且周边巷道成型良好，无需或仅需少量支护。但是在中、硬岩体中掘进时，刀具磨损量大，导致开挖进尺有限，严重制约工程进度。因此，如何计算出一种进尺高效且损伤可控的机械开挖方法进行破岩，特别是在极硬岩中，从而加快掘进速度，是岩体开挖工程施工中亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，用于针对普通和极硬岩体工况，以实现对岩土体工程的高效、精准掘进工作，加快掘进速度，提高岩体开挖工程施工效率。
本发明所采用的技术方案是：
一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：掘进机掘进试验；
步骤二：获得机械开挖初步参数；
步骤三：模拟***后机械开挖；
步骤四：拟定机械开挖参数；
步骤五：实施多断面***施工；
步骤六：掘进机施工；
步骤七：机械开挖参数优化。
如上所述的步骤二：获得机械开挖初步参数，包括；根据掘进机的掘进效果获得掘进初步开挖参数；所述掘进机掘进试验参数包括：推力、贯入度、扭矩和刀具转速；所述推力参数范围为：15000KN～18000KN、贯入度为：1mm/r～4mm/r、扭矩：1000KNm～2500KNm、刀具转速：5rpm～6rpm。
如上所述的步骤三：模拟***后机械开挖，包括：采用数值模拟的方法，模拟待开挖岩体在预先实施***后，再进行掘进的数值分析，采用现场***参数以及掘进机掘进试验获得的初步掘进参数，输入该数值模型中，优化分析***参数及掘进参数。
如上所述的步骤四：拟定机械开挖参数，包括：根据步骤三的优化***参数及掘进参数，重点对掘进机的开挖效率、围岩损伤以及掘进机的推力、扭矩、刀具转速和贯入度进行数值分析；得到拟定机械开挖参数。
如上所述步骤五，实施多断面***施工，包括：根据步骤四数值分析后获得的掘进机掘进参数，拟定采取何种大小的断面尺寸，判断是否采用局部断面***施工联合掘进机开挖，还是采用全断面***施工联合掘进机开挖。进而，根据***断面尺寸，确定该断面尺寸工况下的***参数和与之相对应的掘进机掘进参数；所述掘进机开挖断面为圆形，断面直径范围为2～10m；根据确定的断面尺寸，采用现场的***参数，进行选定断面尺寸工况下的***施工。
如上所述步骤六，掘进机施工，包括：观察步骤五***效果，是否达到预期，若达到预期，根据拟定出的掘进机掘进参数，进行掘进机掘进施工；若未达到预期，改进***参数，继续实施***作业，直至达到***效果；之后，根据拟定出的掘进机掘进参数，进行掘进机掘进施工。
如上所述步骤七：机械开挖参数优化：对步骤六的施工工效进行统计分析，重点对施工效率、刀具磨损、围岩损伤、作业环境、工人健康、安全卫生进行评估，根据上述评估结果，对拟定的掘进机掘进参数进行反馈、分析；反馈结果，优化拟定的岩石掘进机机械开挖参数。
本发明的有益效果是：
使用本发明所述一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，实施掘进机开挖试验，获得初步的掘进参数，继而通过数值分析，模拟掘进机***后的掘进效果，拟定出针对特定断面尺寸的***参数及掘进参数，实施一定范围内的***作业，松动预裂开挖岩体，最后由掘进机进场掘进，从而在极硬岩工程开挖中实现该施工方法。
本发明可根据特定的工况，拟定出掘进机在施工过程中的掘进参数。并结合了现场***参数，以及掘进机机械开挖围岩损伤范围小的优点，既能实现高效开挖，又能控制围岩损伤，同时避免掘进机在极硬岩石中开挖具有掘进速度慢、刀具磨损高等缺点，通过对特定工况下的掘进方法所实施的一系列试验及数值模拟，对试验结果进行分析，获得不同工况下的岩体参数认识，提高掘进参数的识别能力，改进掘进参数，并在后续予以掘进施工，评估施工工效，及时反馈分析结果，优化分析岩石机械开挖参数，从而达到良好的开挖效果。
附图说明
图1为本发明所提供的一种计算岩石机械开挖参数的试验方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，包括如下步骤：
步骤一：掘进机掘进试验。
步骤二：获得机械开挖初步参数；根据掘进机的掘进效果获得掘进初步开挖参数；所述掘进机掘进试验参数包括：推力、贯入度、扭矩和刀具转速；所述推力参数范围为：15000KN～18000KN、贯入度为：1mm/r～4mm/r、扭矩：1000KNm～2500KNm、刀具转速：5rpm～6rpm，步骤三：模拟***后机械开挖；采用数值模拟的方法，模拟待开挖岩体在预先实施***后，再进行掘进的数值分析，采用现场***参数以及掘进机掘进试验获得的初步掘进参数，输入该数值模型中，优化分析***参数及掘进参数。
步骤四：拟定机械开挖参数；根据步骤三的优化***参数及掘进参数，重点对掘进机的开挖效率、围岩损伤以及掘进机的推力、扭矩、刀具转速和贯入度进行数值分析；得到拟定机械开挖参数。为后续工程的决策施工提供理论依据与施工参数。
步骤五：实施多断面***施工；根据数值分析后获得的掘进机掘进参数，拟定采取何种大小的断面尺寸，判断是否采用局部断面***施工联合掘进机开挖，还是采用全断面***施工联合掘进机开挖。进而，根据***断面尺寸，确定该断面尺寸工况下的***参数和与之相对应的掘进机掘进参数；所述掘进机开挖断面为圆形，断面直径范围为2～10m
根据确定的断面尺寸，采用现场的***参数，进行选定断面尺寸工况下的***施工。
步骤六：掘进机施工：观察步骤五***效果，是否达到预期，如果达到预期，根据拟定出的掘进机掘进参数，进行掘进机掘进施工；如果未达到预期，改进***参数，继续实施***作业，直至达到***效果；之后，根据拟定出的掘进机掘进参数，进行掘进机掘进施工。
步骤七：机械开挖参数优化：对步骤六的施工工效进行统计分析，重点对施工效率、刀具磨损、围岩损伤、作业环境、工人健康、安全卫生进行评估，根据上述评估结果，对拟定的掘进机掘进参数进行反馈、分析；反馈结果，优化拟定的岩石掘进机机械开挖参数。
本发明所述一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，通过掘进机掘进参数的单纯掘进试验，并实施岩体多断面***与掘进机相结合的施工，获得机械开挖掘进机参数试验结果，进而拟定特定工况下的掘进方法，最终建立完整、***的机械开挖施工试验方法。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，上述实施例是本发明的一个优选技术方案，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (7)

1.一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一：掘进机掘进试验；
步骤二：获得机械开挖初步参数；
步骤三：模拟***后机械开挖；
步骤四：拟定机械开挖参数；
步骤五：实施多断面***施工；
步骤六：掘进机施工；
步骤七：机械开挖参数优化。
2.根据权利要求1所述的一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，其特征在于：所述的步骤二：获得机械开挖初步参数，包括；根据掘进机的掘进效果获得掘进初步开挖参数；所述掘进机掘进试验参数包括：推力、贯入度、扭矩和刀具转速；所述推力参数范围为：15000KN～18000KN、贯入度为：1mm/r～4mm/r、扭矩：1000KNm～2500KNm、刀具转速：5rpm～6rpm。
3.根据权利要求2所述的一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，其特征在于：所述的步骤三：模拟***后机械开挖，包括：采用数值模拟的方法，模拟待开挖岩体在预先实施***后，再进行掘进的数值分析，采用现场***参数以及掘进机掘进试验获得的初步掘进参数，输入该数值模型中，优化分析***参数及掘进参数。
4.根据权利要求3所述的一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，其特征在于：所述的步骤四：拟定机械开挖参数，包括：根据步骤三的优化***参数及掘进参数，重点对掘进机的开挖效率、围岩损伤以及掘进机的推力、扭矩、刀具转速和贯入度进行数值分析；得到拟定机械开挖参数。
5.根据权利要求4所述的一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，其特征在于：所述步骤五，实施多断面***施工，包括：根据步骤四数值分析后获得的掘进机掘进参数，拟定采取何种大小的断面尺寸，判断是否采用局部断面***施工联合掘进机开挖，还是采用全断面***施工联合掘进机开挖。进而，根据***断面尺寸，确定该断面尺寸工况下的***参数和与之相对应的掘进机掘进参数；所述掘进机开挖断面为圆形，断面直径范围为2～10m；根据确定的断面尺寸，采用现场的***参数，进行选定断面尺寸工况下的***施工。
6.根据权利要求5所述的一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，其特征在于：所述步骤六，掘进机施工，包括：观察步骤五***效果，是否达到预期，若达到预期，根据拟定出的掘进机掘进参数，进行掘进机掘进施工；若未达到预期，改进***参数，继续实施***作业，直至达到***效果；之后，根据拟定出的掘进机掘进参数，进行掘进机掘进施工。
7.根据权利要求6所述的一种计算岩石机械开挖参数的试验方法，其特征在于：所述步骤七：机械开挖参数优化：对步骤六的施工工效进行统计分析，重点对施工效率、刀具磨损、围岩损伤、作业环境、工人健康、安全卫生进行评估，根据上述评估结果，对拟定的掘进机掘进参数进行反馈、分析；反馈结果，优化拟定的岩石掘进机机械开挖参数。
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