[发明专利]非爆破式矿井巷道水切割掘进方法

说明书

本发明公开提供了一种非爆破式矿井巷道水切割掘进方法，包括巷道轮廓设定，沿激光轮廓线切割，巷道掘进面斜向切割，巷道掘进面岩石切割断裂，再交叉切割，巷道掘进面条板岩石斜切破碎，最后清理破碎岩石。避免了采用机械直接作用在巷道掘进面上造成的巷道周围岩石的振动，安全性较高；切割岩石采用喷射高压水流的切割机，适应不同岩石层的切割，适应性较强；无需更换刀头，维护方便，省时省力，节约生产成本；对巷道掘进岩体进交叉切割，切割的岩体体积较大，掘进空间大，提高工作效率。

技术领域

本发明属于矿井生产建设技术领域，主要涉及非爆破式矿井巷道水切割掘进方法。

背景技术

在矿井巷道建设中常采用机械挖掘或爆破的方式来进行巷道的挖掘，但这些方式都会引起巷道周围岩石的振动，对巷道挖掘产生不利影响，化学破碎剂静力破岩法，静力破碎剂使用范围有一定的局限性，与炸药相比，能量不如炸药大，钻孔多，破碎效果受气温及施工人员经验影响较大；液压劈裂机静力破岩法，劈裂面积较小，对岩石的坚硬度要求高，岩石越坚硬，抗拉性越脆弱，劈裂效果就越好，因岩石硬度不均匀而使掘进巷道的效率降低；巷道铣挖法施工，适用范围相对较小，对于围岩强度较高的巷道，掘进效率低或无法掘进，岩石巷道掘进的成本相对较高，掘进时会产生一定的粉尘。

目前还有采用水钻机进行钻孔破碎岩石形成巷道面，这种方式由于岩体岩石较坚硬，会造成砖头磨损严重而无法钻孔，因此需要更换大量钻头，增加巷道挖掘成本，而且钻头钻取的岩芯需要从钻头中取出，费时费力，投入人力物力交大，严重影响挖掘时效；并且在煤矿井下作业时会受矿井内瓦斯聚集的影响会产生爆燃，特别是水钻机的钻头在煤岩中高数旋转，如果浇水不及时或不到位的情况就会发生钻头与坚硬的煤岩石摩擦产生火花，若聚集大量瓦斯就会瞬间燃爆，危险性极高。

因此，急需一种简便、稳定、省力、无爆破破坏力和无煤岩摩擦火花产生的巷道挖掘方式来提升巷道挖掘工作效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种非爆破式矿井巷道水切割掘进方法，在矿井巷道掘进面边沿投射激光轮廓线，用水切割机喷射的高压水流沿激光轮廓线缓慢切割，然后在巷道掘进面斜向切割，再交叉斜向切割，致使切割岩石破裂沿切割面滑落，简便、稳定、省力、无爆破破坏力的切割方式使巷道挖掘的工作效率得到提升。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

非爆破式矿井巷道水切割掘进方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，巷道轮廓设定：矿井巷道中心线架设激光投射装置11，并在矿井巷道掘进面上投射出巷道的拱形激光轮廓线；

第二步， 架设水刀切割机械手臂：矿井巷道中线上设置多轴机械臂15，且设置于激光投射装置11的后方，多轴机械臂15的夹具夹持水刀切割机头150，水刀切割机头150通过管路连接高压供水设备151；

第三步，选取掘进面高压水流入射点：手动遥控多轴机械臂15夹持的水刀切割机头150选取投射在巷道掘进面的激光轮廓线上某个线点作为喷射高压水流入射点；

第四步，沿激光轮廓线切割：手动遥控多轴机械臂夹持的水刀切割机头150沿激光轮廓线缓慢移动，水刀切割机头喷射高压水流由入射点沿激光轮廓线切割，使水刀切割机头喷射的高压水流能够通过巷道掘进面在岩体内切入的更深，切割纵深为1.5～2米；

第五步，巷道掘进面斜向切割：完成轮廓切割后，手动遥控多轴机械臂15夹持的水刀切割机头150倾斜于巷道掘进面进行高压水流喷射进行斜向切割，喷射水流与巷道掘进面的入射角度倾斜呈25°～45°夹角状，水刀切割机头150沿巷道掘进面纵向逐层斜向切割，得斜巷道掘进面斜向切割面；

第六步，斜巷道掘进面斜向切割面相交岩石断裂：水刀切割机头150斜向切割的切割线与巷道轮廓切割线相交，相交处的岩石断裂，因水刀切割机头150沿巷道掘进面逐层倾斜切割，断裂的岩石呈条板状叠压在一起；