1.煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统,包括岩、煤层中使用的超前支护用钻进,TBM盾壳上面的预留的孔洞,超前大管棚、超前小导管、超前支护锚杆及注浆泵,其特征在于,还包括:设置于TBM盾壳并支撑于巷道两帮的撑靴;设置于TBM盾壳的调节槽,调节槽中活动设置有导向管,所述调节槽的一端贯穿TBM盾壳,另一端贯穿TBM掘进机远离工作面的一侧,调节槽贯穿TBM盾壳的一端通过铰接轴活动铰接有抵挡板,调节槽内壁上设置有限制抵挡板向调节槽内部移动的斜面,调节槽贯穿TBM掘进机远离工作面的一侧活动贴合有橡胶板,橡胶板的上端固定在TBM掘进机的表面,所述导向管中活动穿过有倾斜锚固在巷道顶板中的超前支护锚杆;设置于TBM盾壳的加强机构,所述加强机构包括安装在巷道顶板上的超前大管棚、固定在超前大管棚底部的钢拱架,固定在钢拱架底部的金属网片组件,所述超前大管棚与钢拱架之间设置有辅助加强机构,金属网片组件的一侧设置有向其内部喷射混凝土的混凝土喷射组件;所述辅助加强机构包括一体设置的受力板、施力板,受力板、施力板之间形成V字形结构,钢拱架的表面设置有分别供受力板、施力板活动穿过的第二槽、第一槽,所述钢拱架的底部固定焊接有定位支撑板,定位支撑板中转动设置有活动穿过施力板、第二槽之间组成的V字形结构中部的活动轴,活动轴的端部通过螺纹配合连接有限位螺母,所述施力板、受力板均在超前大管棚的两侧设置有一组,施力板活动贴合于超前大管棚远离钢拱架的一端表面,受力板端部活动贴合于超前大管棚靠近钢拱架一端的侧面,超前大管棚贴合在钢拱架上的部分与钢拱架之间固定焊接,超前大管棚、钢拱架均设置有多组,多组钢拱架之间沿着其轴线方向分布,多组超前大管棚的走向沿着钢拱架轴线且贴合于钢拱架的外圈呈圆形阵列状分布。
2.根据权利要求1所述的煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统,其特征在于:所述TBM盾壳设置有供加强机构安装进入的缺口,所述调节槽的下端内部固定设置有支撑在导向管底部中间位置的支撑杆,支撑杆与导向管的底部铰接,调节槽的下端内部靠近抵挡板的一端设置有伸缩单元,伸缩单元的上下两端分别活动铰接在导向管的端部与调节槽的底部。
3.根据权利要求2所述的煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统,其特征在于:所述超前大管棚的一端上表面设置有注浆孔,另一端下表面设置有进孔,超前大管棚的一端设置有端部结构,另一端设置有密封盖,超前大管棚中设置有盛装袋,所述盛装袋的一端开口,开口端朝向端部结构,另一端闭口并固定在密封盖上,密封盖卡合固定在超前大管棚的端部,且密封盖外表面固定设置有拉环,所述注浆孔呈T字形槽体结构,注浆孔贯穿超前大管棚外表面的一端开口大,注浆孔中密封塞有上密封塞,进孔中密封塞有下密封塞。
4.根据权利要求3所述的煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统,其特征在于:所述端部结构包括固定在超前大管棚内圈处的限位环与贴合在限位环外圈处的活动封板,限位环的内圈设置有中间开口,所述超前大管棚的内壁上固定焊接有竖向设置的导向板,导向板中滑动设置有导向杆,导向杆的端部固定在活动封板远离中间开口的一面,导向板的表面固定焊接有推动活动封板贴合在限位环表面的第一弹簧,活动封板的直径小于导向杆的内径且大于限位环的内径。
5.根据权利要求4所述的煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统,其特征在于:所述超前大管棚的内壁上固定设置有支撑架,支撑架上通过转动轴活动铰接有压板,所述压板远离转动轴的一端且靠近超前大管棚内壁的一侧设置有凹槽,所述盛装袋的开口一端固定设置有弹性环绳,弹性环绳活动卡合在凹槽中,所述超前大管棚的内壁上位于弹性环绳与转动轴之间设置有内陷槽,内陷槽的底部固定焊接有拉持压板贴合于超前大管棚内壁上的第二弹簧。
6.根据权利要求5所述的煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统,其特征在于:所述金属网片组件包括由外到内设置的第一挂网、第二挂网、第三挂网,第一挂网、第二挂网、第三挂网之间通过连接钢筋固定连接,连接钢筋设置于第一挂网、第二挂网、第三挂网的边缘位置,第一挂网、第二挂网、第三挂网之间组成用于混凝土喷射的空间,第一挂网固定焊接在钢拱架的底部,第一挂网、第二挂网、第三挂网的网格长宽大小依次变小。
7.根据权利要求6所述的煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统,其特征在于:所述金属网片组件的两端内侧均设置有供混凝土喷射的混凝土喷射口,混凝土喷射口包括设置于第三挂网上的第一喷射口与设置于第二挂网上的第二喷射口,第一喷射口中密封塞有喷射口密封塞。
8.根据权利要求7所述的煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统,其特征在于:所述混凝土喷射组件包括用于将混凝土泵出的混凝土喷射单元与连通在混凝土喷射单元端部的注浆软管,所述注浆软管呈多圈卷绕在辊轴上,注浆软管的端部依次穿过第一喷射口、第二喷射口并伸入第一挂网、第二挂网之间组成的空间中,注浆软管远离混凝土喷射单元的端部设置有喷射头,所述喷射头中设置有与注浆软管连通的主通道和与主通道连通的分通道,分通道呈放射状贯穿喷射头远离注浆软管的一面且设置有多组,多组分通道之间的夹角相等。
9.一种支护方法,其特征在于:包括如权利要求1-8任一所述的煤矿井巷不良地质带敞开式TBM掘进机超前支护系统,还包括以下步骤:S1:超前探测,在物探结果预测前方为软弱围岩时,施作超前探孔予以验证,视探孔取芯分析情况决定掘进措施;S2:超前支护,第一步先在TBM掘进机掘进方向超前打入超前大管棚,沿开挖轮廓线顶拱120°范围内向TBM前方打入钢管构成棚架,尾部由钢拱架进行支撑,在管棚及其承载壳的共同棚架作用下,进行安全施工作业;S3:短行程进尺开挖,在管棚的支护作用下采用短行程进尺开挖,及时架设钢拱架,管棚在钢拱架外露10~15厘米,由拱架支撑住管棚,并将二者相焊接牢固,随后按设计图纸并进行锚、网、喷支护;S4:超前小导管注浆,对软弱、构造影响破碎段不良地质,采用TBM自带钻机钻孔、清孔,设计安设φ42mm无缝钢管,采用TBM自带注浆机注水泥浆,注浆压力为0.12~0.15MPa,当单孔注浆量达到设计注浆量时,或达到注浆压力持荷10min后,即可结束注浆;S5:护盾后手喷混凝土,在软弱破碎围岩地段,需要在护盾后初喷混凝土尽快封闭围岩,此时将TBM后配套上喷混凝土区域的混凝土输送管路接长,延伸至护盾后,采用人工喷射混凝土方式进行初喷作业,待该段进入机械喷混凝土区域后,采用机械喷射方式复喷至设计厚度;S6:防塌式掘进,TBM掘进至断层破碎带时,TBM刀盘应顶在掌子面上,不要轻易后退,更不能在无推进的状态下转动刀盘掘进,对不同围岩地质条件的地段,喷射混凝土厚度及时进行调整,调整设备的技术参数,降低对围岩的承压力,减小扰动,此时采用较低的刀盘转速从而控制刀盘的推进速度,使掘进速度降为50%以下,当洞壁围岩不能为撑靴提供足够的支撑力时,通过小范围锁死部分支撑靴的方法,减小其对围岩的支撑压力,同时相应地减小TBM推力、推进速度,TBM采用凹入式滚刀,防止边刀区域围岩松动,降低水平撑靴的推力以便与围岩情况和顶板的承载能力相符合,在全负荷下正常的水平支撑压力2.9MPa,在软弱岩层中最小减小到1.3Mpa,当岩体十分破碎,以致刮渣器不能及时清渣时,利用刀盘的反转,避免刀盘卡塞事故的发生,在撑靴部位附近打密集锚杆,应急喷射混凝土进行加固,及时封闭围岩,并垫钢板,增加围岩强度和可支撑能力;S7:撑靴坍塌部位处理,在撑靴出现塌腔的部位垫密集的砂袋,供撑靴支撑,当支撑通过破碎带或塌腔部位后,再取出砂袋,再对坍塌区域利用锚网喷及时进行封闭,对范围大且坍塌于护盾上的空腔回填时,在喷射混凝土内加入适量速凝剂,TBM设备通过断层后,再进行注浆处理,尽快加固围岩;S8:刀盘顶护盾上方围岩塌腔处理,开挖后刀盘顶护盾段上方围岩出现部分崩塌或局部掉块时,采用锚杆和挂钢筋网,再喷射混凝土进行支护。