巷道施工：TBM在塔山煤矿特殊条件下的使用
全国首台立井煤矿全断面硬岩掘进机TBM使用报告
全国首台立井煤矿全断面硬岩掘进机TBM使用报告【摘要】2015年3月12日，煤矿用全断面硬岩掘进机〔TBM〕作业线在淮南矿业集团张集矿1413A高抽巷实现安全贯穿，圆满完成了安装、始发、掘进、贯穿的各项进程。
【关键词】煤炭；掘进机；首台淮南矿业集团张集矿1413A高抽巷是世界上首次在立井煤矿巷道掘进中使用全断面硬岩掘进机〔TBM〕的机械化作业线，是国家发改委煤炭产业升级项目。
项目于2012年开始组织研发、设计、制造、安装、施工，此次巷道安全贯穿，标志着世界首台立井煤矿全断面硬岩掘进机〔TBM〕作业线试验成功。
全断面硬岩掘进机〔TBM〕在张集矿首次应用，集团公司上下重视，安排人员全过程跟综，及时掌握设备可操性、工艺性、维护保养、材料备件消耗、安全防护等方面优点和不足，为岩巷快掘机械化积累经验。
下面就全断面硬岩掘进机〔TBM〕使用情况汇报如下：1 工作面的基本情况1.1 工程概况1.1.1 巷道概况1413A高抽巷设计总长为1598m。
炮掘队于2013年10月份，从西二1煤回风下山拨门已施工458m〔其中包含全断面岩巷掘进机〔TBM〕组装硐室长度为56m〕，从1413A切眼拨门已施工长度为436m，截止至2014年12月，1413A 高抽巷剩余704m。
根据生产需要，由716队采用全断面岩巷掘进机〔TBM〕继续从J11点前41m处，按照32°方位，2‰上山掘进。
1.1.2 支护形式设计及巷道断面规格1〕支护形式：锚网支护。
2〕巷道断面：圆形断面，规格为：4530mm。
1.2 地质概况1.2.1 掘进区段地层特征：巷道位于1煤层顶板，巷底距1煤顶板法距～；巷道预计将揭露的主要岩性为粉细砂岩、中砂岩，顶板抗压强度～134MPa。
1.2.2 掘进区段范围：巷道位于西二采区，东临西二1煤-536m一灰疏水巷，西临西二1煤采区1413A工作面轨顺、北至Fs866断层，南至西二1煤回风下山。
1.2.3 地质构造：掘进范围内煤岩层总体近似为一单斜构造，地层走向40～50°，倾向130～140°，倾角～°，平均°。
TBM全断面掘进机在煤矿井下巷道的施工应用研究
技术应用与研究2019·07141当代化工研究Modern Chemical Research中的支架结构之中，从外到内，建筑行业的装修工作都离不开化工材料。
虽然化工材料在建筑行业的应用非常广泛，但是，绿色化学化工材料在建筑物中的初始应用时仍然遇到了很大的困难。
到了我国举办奥运会时期，绿色材料的应用已经取得了初步的进展，比如我国为了准备建造奥运会场的场馆水立方时，采用了大量的绿色环保的化工材料，水立方结构在建造的过程中，其主体结构采用的主要是以水性聚氨醋为主要成分的有机化合物质，这种有机化合物不但有很高的粘合力度，同时还具备不挥发的性能，因而这种新型材料的使用能够较好的减少水立方建成后的维护成本，同时也大大减少了材料的浪费，保护了生态环境。
(3)化学化工材料应用中的新型材料的主要选择建筑行业的飞速发展除了要保证施工化学材料的防火性能之外，同时对于建筑物的使用来说，其隔热、保温的性能也是非常重要的，而建筑物保温材料的使用的消耗量也是逐年上升的。
比如，入冬之后，在气温比较寒冷的北方地区，大部分的楼房开始安装保温层从而能够稳定的维持房间内部的有效温度，从而减少不必要的热量损耗。
但是在实际的绿色材料应用过程中，除了要考虑绿色材料的本身的特性之外，必须要考虑化学化工材料应用的其他方面的特性，比如耐热性、耐腐蚀性等问题。
在建筑物保温层的安装过程中，除了有一定的时间约束，还要必须保证所使用材料的保暖耐热以及耐腐蚀的性能，如果不能达到基本的要求将会大大缩短建筑物保温层使用寿命，同时还会逐年影响保温层的保温效果。
目前，我国建筑物施工所用的基本材料除了泡沫棉，还会使用大量的聚氨酯有机物质来暴增保温层的温度，喷涂的过程中也是非常简单可操作的。
而这种材料的大范围应用是符合我国建筑行业当前发展的趋势的。
这种有机化学材料具有非常良好的隔热性能，同时还能有效的阻碍外部的噪音，提升建筑物保温层的整体保温状况，从而有效降低能源的实际消耗。
TBM在煤矿施工中的应用与发展
TBM 在煤矿施工中的应用与发展TBM 在煤矿施工中的应用与发展随着现代化建设的发展，煤矿建设和矿井开采的设备和技术也在不断地更新换代，其中一种创新的技术便是TBM（盾构隧道掘进机）的应用。
TBM 是由瑞士人Wahle 于1954 年发明，经过长期的改进和创新，现在已经成为一种非常成功的隧道掘进技术。
本文将探讨TBM 在煤矿施工中的应用与发展。
一、TBM 的优点1.加速开挖工作TBM 的一个显著优点是它可以加速隧道的开挖工作。
与传统的开挖方法相比，TBM 不需要进行手工挖掘，节省人力资源，高效、稳定地完成工作。
在煤矿施工中，TBM 可以让开挖的速度快上几倍，这极大地提高了施工的效率。
2.提高工作安全性TBM 的操作相比人工开挖更加安全。
人工开挖可能会遭遇坍塌、泥浆流动等安全问题，而TBM 可以通过其高速驱动系统来控制不稳定的地层。
另外，TBM 的运转可以避免空气污染，保护施工人员的身体健康。
3.节约成本TBM 的尺寸大小可以通过定制灵活地适应工作现场的不同需求。
因此，TBM 可以达到更高的开挖速度，实现更快的回收投资和盈利周期。
此外，使用TBM 的成本明显低于传统的开挖方法。
二、TBM 在煤矿施工中的应用TBM 在煤矿施工中的应用并不是很广泛，但是在一些特殊的情况下，TBM 的使用可以带来更多的便利。
例如：1.煤矿输送隧道的施工煤矿输送隧道是连接矿井与外部地面的重要通道，需要通过人工开挖、钻爆等方式进行施工。
TBM 可以替代煤矿输送隧道的传统施工方法，因其相比于传统施工方法具有更快的开挖速度、安全性更高、成本更低等优点，可以在施工中产生明显的效益。
2.矿山舱压病物理治疗隧道的施工矿山舱压病是一种发生在地下矿工中的肺部疾病，常见于煤矿的采矿作业。
为了防止矿工患上舱压病，一些矿山进行了物理治疗隧道的施工。
TBM 可以加速隧道的开挖，减少对矿工的伤害和不必要的扰动。
三、TBM 在煤矿施工中的发展TBM 在煤矿施工中的应用还处于起步阶段，但是它的未来发展前景广阔。
TBM在塔山煤矿特殊条件下施工中的应用
ＴＢＭ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｂｏｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ，即：隧道掘进机）是集机械、电子、液压、激光、控制等技术
为一体的高度机械化和自动化的大型地下隧道开挖、衬砌支护的成套装备系统，主要应用在 水工和公路隧道工程中。在煤矿全岩巷道掘进中，基本上仍采用传统的钻爆法施工，塔山矿 井系国家“八五”新建项目，２００３年２月６日开工建设，预计２００６年５月１日正式投产出煤。 为缩短矿井建设周期，大同煤矿集团有限责任公司首次在塔山煤矿的主平硐施工中应用了 ＴＢＭ系统。
巷道掘进与支护
・５０３・
图１巷道施工流程
第一阶段，刀盘在马达带动下选择掘进时，后护盾保持不动为其提供推力。皮带机向出 渣车装料，整个后配套系统保持静止。 第二阶段，刀头停止转动，前护盾被稳定器支撑而固定于隧硐围岩壁。这时，通过液压缸 反作用来拖拽后护盾向前运动。本阶段结束时，由专用液压缸带动牵引杆拖动后配套前进。 如此往复，然后接着进行下一个开挖循环。 在上述第一阶段，ＴＢＭ还需完成轨枕的安装（当未安装钢轨的轨枕长度达到１２．５
ｔｈａｔ ＴＢＭ ｗａｓ
ｓｐｅｅｄｙ，ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｉｎ ｗｅｌｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ．
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巷道掘进与支护
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图２溶洞结构
全通过该地段。 由于特殊的地质构造，以及矿井设计，巷道在掘进到桩号ｌ＋９９０～２－４－００８和巷道收尾 阶段遇见３～５４煤，煤质松软，瓦斯涌出量为ｏ．５２ ｍ３／ｍｉｎ，采用了特殊支护，以及防治瓦斯 的有效措施，实现了安全掘进并顺利到位停掘。
特殊条件下的巷道施工
? （四）巷道断面形状的选择
? 松软岩层不仅受岩层重力，而且还受周围的膨胀力， 甚至有的巷道侧压比顶压大好几倍。因此，易选择圆 形、椭圆形或直墙半圆拱巷道。
? 5.围岩遇水膨胀，变形加剧
? 软岩一般都含有亲水性很强的蒙脱石、伊利石 等粘土矿物的岩石，这些岩石遇水后软化，体 积急剧膨胀，因而变形也剧烈，产生很大的膨 胀力。
? 6.刚性支护普遍破坏
? （二)、巷道围岩变形的构 成
在未经采动的松软岩 石内开掘巷道时，其围 岩变形量主要由以下三 部分组成（图10-1） ? （1）掘巷引起的围岩 变形量，它一般发生在 巷道掘进的初期； ? （2）围岩流变引起的 变形量，它在巷道整个 服务期内都会发生； ? （3）巷道受各类扰动 引起的变形量，如巷道 维护过程中，因支架损 坏，支护阻力发生变形， 巷道附近支架翻修或开 掘新的巷道，以及泥岩 遇水和巷道积水增加等 等。
? 二、松软岩石巷道施工的几个问题
? （一）软岩巷道围岩变形和压力特征
? 1.围岩变形有明显的时间效应。初始变形较大，变 行趋向稳定后仍以较大速度产生流变，且持续时间很
长，有的达数年之久。。一般软岩巷道掘进后的1~2
天。变形速度少的为5~10mm/天,多的达50~100mm/天， 变形持续时间一般可达25~60天有的达数年之久。变 形量一般为60~100mm，如果支护不当围岩变形量可达 300~1000mm.例如淮南桥以矿-780水平位于泥岩内的 运输大巷，在开巷后100天内，顶底及两帮的移近量分 别达到625mm和387mm，一年后达到1200mm和800mm，支 护翻修后所产生的附加变形量达到300mm~400mm. ? 2.巷道深度对围岩的影响比坚硬岩层大得多 ? 3.巷道底板下沉量大，容易冒落，而且底板也强烈 底鼓，并伴随两帮剧烈位移 ? 4.巷道受临近开掘影响比坚硬岩层大，邻近开采、 修复都能影响其变化，而且变形急剧增加
TBM 法用于金属矿山深部开拓巷道的风险分析及应对措施
：10.12143/j.ztgc.2021.07.017
DOI
作者简介：朱爱山，男，汉族，1976 年生，企业技术中心副主任，高级工程师，探矿工程专业，主要从事隧道工程施工工作，浙江省杭州市古墩路
673 号瑞博国际 A 座 1307 室，44667868@。
引用格式：朱爱山，周慧鹏，李勇 .TBM 法用于金属矿山深部开拓巷道的风险分析及应对措施［J］. 钻探工程，2021，48（7）：110-114.
摘要：国内金属矿山深部采矿，采用钻爆法工程工期很长，不确定的各项风险较大。TBM 法施工速度快、安全、质量 好 ，在 水 利 、市 政 、公 路 等 运 用 已 很 广 泛 。“ 四 新 技 术 ”的 不 断 应 用 ，设 备 的 不 断 改 进 ，国 产 TBM 性 能 和 质 量 不 断 提 升 ，施 工 成 本 也 大 幅 降 低 。 但 是 TBM 法 开 拓 深 部 采 矿 巷 道 还 没 有 应 用 ，主 要 原 因 是 矿 山 深 部 地 质 情 况 复 杂 ，巷 道 断 面 不 一 ，TBM 适 应 性 差 。 本 文 分 析 了 TBM 法 用 于 金 属 矿 山 深 部 巷 道 开 拓 可 能 遇 到 的 涌 水 、岩 爆 、高 地 温 等 风 险，并对这些风险应对措施作了阐述。认为采取措施后可以消除这些风险，TBM 机可以在金属矿山深部巷道中试 验应用。 关键词：金属矿山；TBM 机；开拓巷道；岩爆；深部巷道；涌水突泥；巷道风险 中图分类号：TD263.3+2 文献标识码：A 文章编号：2096-9686（2021）07-0110-05
Risks and solutions of the TBM method used in deep roadway
boring for metal mines
探讨TBM法综合施工在煤矿长斜井的应用
探讨TBM法综合施工在煤矿长斜井的应用煤矿的长斜井根据用途可分为主井和副井两类，具有长度长、埋深大的特点，需要穿过复杂的地层和煤系地层。
在煤矿斜井的施工中，采用TBM法还属于一种新型的技术，施工经验少，处于使用的探索阶段，发展还不够成熟，缺乏案例支撑。
对于我国煤矿长斜井的施工中，使用TBM法是一种技术的变革，对我国的煤矿建井技术来说具有开拓性的意义。
常规的矿井施工多以钻爆法为主，相对于钻爆法来说，TBM具有开挖效率高、开挖面质量高、使用经济、安全性高等特点。
正是由于TBM法具有的独特优势，在煤矿斜井中采用TBM法进行施工，也是我国煤矿斜井施工的发展趋势。
1、斜井主要技术参数选定1.1斜井坡度斜井要满足功能性要求，首先要就有尽可能大的运力，因为斜井要满足煤矿运输上井、人们的上下通行、排矸和投放设备等要求。
对于斜井来说，其坡度越大，长度就越短，经济性也就越好，但是这样一来在施运输、施工和管片结构设计等方面的难度也就相应的增加。
斜井的最大坡度的设计需要从以下几个方面来考虑：第一方面，管片结构的稳定能力。
我们通过对斜井衬砌的管片机构受力中的下滑力和摩擦阻力进行计算分析得出，如果将斜井坡度保持在15%的范围以下，管片结构的自我稳定良好，如果坡度大于9度，则管片有下滑的可能，需要对管片进行加固。
第二方面，平皮带运输的安歇角度。
通常平皮带运输的安歇角度最大值在16度，如果大过这个度数，则平皮带出渣就实施困难。
矿井在开挖过程中，掘进机通常采用平皮带出渣和螺旋输送出渣两种方式。
平皮带与掘进机的夹角大小对平皮带出渣的效率有直接的影响，也就是说，一定要保持安歇角在16度的范围之内。
第三方面，与辅助运输方式关联。
要充分考虑到多功能运输车的爬坡能力，目前运输车的最大爬坡能力为11度。
1.2断面界限斜井采用TBM掘进机进行施工，其断面界限的要求有以下几点：第一，主井和副井的永久运输。
对于支护架的运输、设备的运输、人员和材料的运输等都要满足，断面尺寸内净空间在7米以上。
TBM盾构机在煤矿井下巷道的施工工法(2)
TBM盾构机在煤矿井下巷道的施工工法TBM盾构机在煤矿井下巷道的施工工法一、前言煤矿井下巷道的施工一直以来都是一个复杂且困难的工作，传统的施工方法往往需要大量的人力和时间，并存在着安全隐患。
而TBM（Tunnel Boring Machine，盾构机）盾构机的出现极大地改变了煤矿井下巷道施工的方式。
本文将详细介绍TBM盾构机在煤矿井下巷道的施工工法。
二、工法特点TBM盾构机在煤矿井下巷道的施工具有以下几个显著的特点：1. 高效快速：盾构机以机械化方式进行施工，能够以较快的速度进行工作，大大缩短了施工周期。
2. 操作简便：盾构机采用自动化控制技术，操作简便易学，不需要繁琐的人工操作，减轻了工人的劳动强度。
3. 施工质量高：盾构机利用先进的测量和控制系统，能够精确地掌控施工工艺，保证施工质量的稳定和可靠。
4. 安全性强：盾构机具备防护设备，能够有效避免施工过程中的安全事故，保障工人的人身安全。
三、适应范围TBM盾构机适用于煤矿井下巷道施工，特别是对长度较长、直径较大、地质条件较复杂的巷道施工更为适合。
四、工艺原理TBM盾构机施工工法的核心是将盾构机引入巷道，利用盾构机的推进和开挖装置进行巷道开挖。
具体来说，TBM盾构机的工艺原理包括：1. 前端推力系统：通过推动盾构机前端的推进装置，推动盾构机向前推进，同时推动刀盘进行挖掘。
2. 掘进系统：刀盘上的刀具对巷道进行挖掘，挖下的土屑通过螺旋输送机输送到盾构机后部。
3. 土屑处理系统：盾构机后部设有土屑处理系统，将挖掘出来的土屑处理成泥浆，并通过管道输送至地面。
4. 支护系统：盾构机开挖过程中，通过同时进行支护，以保证巷道的稳定与安全。
通过以上工艺原理的结合，TBM盾构机能够高效快速地进行煤矿井下巷道的施工。
五、施工工艺1. 进场准备：将TBM盾构机运入矿区，进行设备安装和调试。
2. 作业平台搭建：搭建平台以供盾构机进入井下巷道。
3. 沉井：将TBM盾构机下沉至巷道起点，并进行安全固定。
TBM技术在我国煤矿中的应用
TBM技术在我国煤矿中的应用秦晓光;徐辉东;刘林林【摘要】TBM应用于煤矿岩石巷道掘进，可实现自动化和远程操作，使所有施工作业均在可靠支护下进行，大幅提高作业安全性和生产效率，改善施工作业环境，保障工作人员的健康水平。
本文介绍TBM技术在我国煤矿应用的情况，并与传统钻爆法施工技术进行比较和分析，提出了煤矿应用TBM应注意的问题。
【期刊名称】《低碳世界》【年(卷),期】2016(000)026【总页数】2页(P99-99,100)【关键词】煤矿;全断面掘进机;应用【作者】秦晓光;徐辉东;刘林林【作者单位】中煤矿山建设集团有限责任公司，安徽合肥230601;中煤矿山建设集团有限责任公司，安徽合肥230601;中煤矿山建设集团有限责任公司，安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TD262.12TBM（Tunnel Boring Machine）为主要用于岩石地层掘进的全断面掘进机。
煤矿全断面岩石掘进机可以实现连续破破岩、装岩、转载、临时支护、喷雾防尘等工序，机械化程度高，工序简单，施工速度快，施工巷道质量高，支护简单，工作安全。
推广应用适用于煤矿复杂地质条件下的全断面岩石掘进机，对于提高我国煤矿岩巷掘进机械化水平，加快掘进速度，保证施工安全和工程质量具有重要的意义。
随着煤矿机械化程度的提高，我国煤矿建井技术在立井、斜井的机械化配套施工工艺和综采、综掘技术均达到世界先进水平，采煤和煤及半煤岩巷道掘进基本实现了机械化。
但岩巷的机械化水平和掘进速度都明显落后，煤矿岩巷施工技术发展滞后的现状已严重影响煤矿的安全生产和矿井建设的速度。
目前岩巷掘进多采用传统的钻爆法施工，岩石巷道平均月进尺100m左右。
该施工方法占用人员多、工序复杂、速度慢、效率低、安全隐患多，严重制约了煤矿基建和生产。
部分岩巷采用综掘机掘进，但存在以下问题：工作面粉尘浓度高，严重影响职工身体健康；岩石硬度系数f>6时，掘进速度慢，平均月进尺 120m左右，效率低；截齿、配件消耗量大，掘进成本较高；支护问题未得到系统的解决。
神东补连塔煤矿引用TBM盾构机进行煤矿巷道掘进，成就超级工程！
是的，你没看错，就是⽤挖⼭洞、修地铁的隧道掘进机开挖煤矿辅助巷道，是不是听起来⼜酷⼜不可思议呢？冷静，⾸先，我们还是了解⼀下隧道掘进机。
隧道掘进机（TBM）盾构机是⼀种使⽤盾构法的隧道掘进机。
盾构的施⼯法是掘进机在掘进的同时构建（铺设）隧道之“盾”（指⽀撑性管⽚），它区别于敞开式施⼯法。
国际上，⼴义盾构机也可以⽤于岩⽯地层。
在我国，习惯上将⽤于软⼟地层的隧道掘进机称为盾构机，将⽤于岩⽯地层的称为隧道掘进机，即TBM（Tunnel Boring Machine）。
隧道掘进机，它长这个样：为什么要⽤掘进机施⼯呢？传统炮掘⽅式虽然在⼯期内可以完成全部⼯作量，且费⽤只有TBM施⼯的⼀半，但存在需要使⽤⽕⼯品，施⼯过程中粉尘⼤，掘进速度慢，服务年限短，维护费⽤⾼的问题。
与传统炮掘⽅式相⽐，TBM盾构机是⼀种最先进的隧道挖掘机，可以把挖掘速度提⾼到⼈⼯的⼏⼗倍，更重要的是它可穿越软岩、硬岩和复合地层等特殊复杂地层，实现复杂地理地貌深埋长隧洞施⼯，具有掘进速度快、安全可靠性强、成井质量⾼等优势。
更为重要的是，TBM盾构机在⾯对2号辅运斜井项⽬建设中存在的穿越⾼压富⽔层、多次穿越煤层、煤矿⽡斯等重重难题时，相⽐传统炮掘⽅式可以更加安全⾼效的完成相关作业任务。
开创全球先河2013年，国家科技部《科技部关于国家科技⽀撑计划盾构施⼯煤矿长距离斜井关键技术与⽰范项⽬⽴项的通知》批准补连塔煤矿“盾构施⼯煤矿长距离斜井关键技术研究与⽰范”项⽬⽴项，并作为研究与⽰范项⽬。
项⽬于2015年7⽉10⽇开始正式掘进，采⽤长度相当于8.7辆19⽶的北京地铁列车⾸尾相接，重量相当于150只10吨重的⾮洲象的165⽶长， 1500多吨重的TBM进⾏掘进作业。
在我国，盾构⼯法被⼴泛应⽤到修建地铁、公路、市政⼯程、桥梁等隧道⼯程，但应⽤于煤矿长距离斜井施⼯作业，此前在国内外尚⽆成功先例，在技术、装备与⼯艺等⽅⾯均⽆成熟经验可借鉴。
利⽤如此巨⼤的TBM进⾏神东煤炭集团补连塔煤矿2号辅运斜井的修建⼯作，开创了TBM施⼯长距离⼤坡度煤矿斜井的先河！过关斩将成就“超级⼯程”TBM庞⼤的⾝躯要想进⼊井下⼯作，难度可想⽽知，但这在施⼯作业中所⾯临的其他问题⾯前都显得微不⾜道。
全断面隧道掘进机(TBM)在煤矿中的应用研究
全断面隧道掘进机(TBM)在煤矿中的应用研究杨简【摘要】当前,在煤矿矿山建设领域,传统施工方法存在诸多不足之处.而在煤矿井巷工程掘进中,全断面岩石隧道掘进机可以发挥重要的作用.本文阐述了全断面隧道掘进机的开挖工法,分析了其在煤矿矿山建设领域的应用优势,重点阐述全断面隧道掘进机在矿产施工中的应用,希望能为相关人士提供一定的参考.【期刊名称】《中国资源综合利用》【年(卷),期】2019(037)003【总页数】3页(P90-92)【关键词】全断面隧道掘进机;煤矿;井巷工程掘进【作者】杨简【作者单位】华能云南滇东能源有限责任公司矿业分公司通防部,云南曲靖655508【正文语种】中文【中图分类】TD421.5在煤矿井巷工程施工过程中，全断面隧道掘进机是能够同步进行巷道掘进排矸和支护的大型成套机械化施工设备。
全断面隧道掘进机主要包括盾构机、硬岩隧道掘进机两类，主要适用于开挖地层硬度比较高的硬岩地层以及稳定性比较强的围岩地层等。
全断面隧道掘进机在城市地铁隧道工程建设和矿山企业井巷工程掘进中有着十分广泛的应用。
1 TBM在煤矿中的应用概述煤矿企业是我国最主要的能源企业之一，相关煤矿施工工程质量和进度直接关系着煤矿的产出以及相应的经济效益。
煤矿矿井建设最主要的工程是井巷工程，其至少占总工程量的40%，建井周期比较长，技术要点也比较多。
施工过程中容易受到各种因素的影响，因此要想保证整体矿井工程施工进度和工程效益，必须确保井巷工程的施工速度和质量[1]。
在煤矿矿井工程施工建设中，矿井的开拓对于整个施工过程起到决定性的影响，直接决定了矿井基建工程量的大小和相关施工技术的应用，最主要的是直接关系矿井未来的生产效益。
因此，要加强对矿井开拓工作的管理，运用现代化的技术手段确保矿井开拓高效，煤矿常用的开拓技术和工艺主要包括钻爆法、悬臂式掘进机等。
这些施工技术虽然在当前煤矿行业有广泛的应用，但是其工程建设速度比较慢，安全风险较大，相应的人员工作环境较差，井下成型质量也难以得到保证，难以满足企业对大型现代化矿山工程的要求，所以需要对传统的矿井开拓方式进行改革，采用先进的开拓技术来提高整体施工质量[2]。
TBM技术在斜井掘进中的应用
围岩温度监测 松动圈监测 LOGO
在围岩不同深度埋设温度计，监测围岩内部温度情况。
采用单孔声波测试方法，测定围岩声波速度及变化趋势判定围 岩松弛厚度。
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TBM技术在斜井掘进中的应用
LOGO
目录
TBM技术介绍
国内外工程实例
斜井设计与施工
LOGO
TBM技术介绍
TBM（Tunnel Boring Machine）-----全断面 隧道掘进机，掘进、支护、出渣等施工工序并行 连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的 工厂化流水线隧道施工装备。 具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优 点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌 深埋长隧洞的施工，在中国水利、水电、交通、 矿山、市政等隧道工程中应用广泛。
LOGO
斜井设计与施工
斜井支护
初期喷锚、二次模铸衬砌
地应力大、围岩坚硬
围岩工程 地质状况
支护类型
地应力小、软弱围岩
预制混凝土管片衬砌
LOGO
斜井设计与施工
井口转渣 皮带机 斜井 内皮 带机
废渣
主机中心 皮带机
后配套 皮带机
后配套转 接皮带机
LOGO
斜井设计与施工
管片输送
管片制造 成品堆放 场外运输 洞内运输 安装
海拔1300-1420米，相对高差120米，位置为东经109°23′00″
~109°43′46″，北纬39°03′00″ ~39°21′50″；矿区为不规则 多边形，面积735.16km² 。
LOGO
斜井设计与施工
工程地质
矿区地层为层状结构，地质构造简单，基岩在区内没 有出露，风化作用相对较弱，第四系松散层分布广泛，厚 度较大，松散。未来煤矿开采后，局部地段易发生顶板冒 落及底板软化变形等矿山工程地址问题。 普查区主要可采煤层的顶底板岩石主要是砂质泥岩、 粉砂岩，次为中细粒砂岩。 区域岩体成各向异性，力学强度变化大，煤层顶底板 岩石的强度较低，以软弱岩石-半坚硬岩石为主，岩体的 稳定性较差。
浅谈煤矿斜井TBM工法施工防、排水处置技术
位 于 内蒙古 自治 区鄂尔 多斯 市伊 金霍洛 旗和 乌审 旗的新 华新 街 台格 庙 矿 区， 总 体规 划面 积 为７ ０ ０ 多ｋ ｍ２ ， 煤炭 的 资源 量达 到 了１ ３ ０ 多亿 吨 ， 开 发 了７ 个 井 田， 其 中ｌ 至４ 号井 田采 用斜井 开 发。 以１ 号井 田为例 ， 线路初 步定 为 以６ 。 的斜 度 进行 下坡 施工 操作 ， 掘 进长 度为 ６ ５ ５ ０ ； ｇ ： ， 其 中采 用Ｔ Ｂ Ｍ工法 施 工的 长度为 ６ ３ ９ ０ 米， 掘进 的 断面直 径 为７ ． ６ ２ 米， 距 离 副井为 ６ ｏ 米， 采用 钢筋 混凝 土管 片支 护 ， 管 片外 径和 内径 分别 为７ ． ３ 米 和６ ． ６ 米， 管 片厚度 为０ ． ３ ５ 米， 宽度 为 １ ． ５ 米。 该煤 矿
斜 井 的地 理条 件底层 主要 为砂岩 、 泥岩 及混 合岩层 ， 地 下水源 丰富 ， 且补 给来 源 主 要 为大气 降水 为主 ， 在深部 有 来 自侧 向的径流 补给 。 直 接充 水含 水层为 裂 隙
最后一个水箱内， 用于施工过程中污水的暂时储存和沉淀。 在该水箱后应接有 ｉ Ｉ 缶 时 水箱 ， 临时 水箱容积 应达 到６ ０ ｍ３ ， 可采用 钢板进 行焊 接而成 ， 内部 也可 由隔 板隔成２ ０ ｍ 、 ２ ０ ｍ 、 ２ ０ ｍ 的三个小水箱 ， 继续形成三级沉淀， 水泵同样放到最后 级 水箱 中 。 在 临时水 箱外 应建有 固定 水仓 ， 水 仓容 积在 １ ２ ０ ｍ￣ ， 也应 有 隔板隔 成２ ０ ｍ３ 、 ２ ０ ｒ ｎ ３ 、 ８ ０ ｍ ３ 的形成 三级 沉淀 的水箱 ， 水泵 同理放 人最后 一级 水箱 内 ， 不
２ ． Ｔ Ｂ Ｍ 水箱 、 临 时 水箱 、 固定 水 仓 的设 置
TBM硬岩掘进机在煤矿掘进施工中的应用策略
TBM 硬岩掘进机在煤矿掘进施工中的应用策略摘要：传统掘进工艺及设备对煤矿掘进施工造成严重制约，需要对掘进技术进行创新，当前盾构法集成了钻、掘、护及运等多种功能为一体，可以实现长大巷道的流水化作业。
煤矿存在地质条件复杂、距离长等多种不利条件，此次巷道掘进采用TBM掘进机进行煤矿掘进，设计采用了双护盾式岩石隧道掘进机（TBM）兼具的盾构机，探讨了煤矿掘进施工中盾构法的应用，对煤矿掘进施工水平的提高具有一定参考价值。
关键词：煤矿；掘进作业；盾构法1工程特点我矿区地势东南高西北低，海拔380-1040m，将要在北二采区240水平掘进巷道三条，分别为北二回风巷、北二辅助运输巷、北二胶带巷。
长度大约1万多米，能最大限度发挥TBM硬岩掘进机的优势。
该工程自上而下穿越第四系、二叠系、石炭系、奥陶系等地层，地质跨代多，地质条件比较复杂。
一般而言隧道都处于同一地层，其地质条件比较简单，岩性也比较稳定。
我矿区跨越多个地层，岩性复杂，涉及砂岩、石英砂岩、灰岩等，岩石多为坚硬岩石、半坚硬岩石。
岩石力学强度高，稳固性强，岩体质量高。
考虑到设备的安全性、适应能力，施工经济性等因素，选择3‰~7‰坡度，单条巷道长度达到3千多米。
除了上述特点以外，该巷道所穿越的地层还含有隔水层及含水层。
2盾构机的设计煤矿巷道地质条件复杂，断面尺寸、形状都存在差异，施工方案选择是否合理对准备期长短、工程质量、施工安全及经济效益都具有直接影响。
传统的炮掘已不能满足矿井发展的需要。
传统炮掘存在掘进效率低、围岩扰动大、巷道成型差、危险系数高等一系列弊端，但是传统锚喷支护的支护形式还是存在很多优势。
根据我矿地质条件及生产需要，选择了一种矿用新型敞开式TBM硬岩掘进机。
TBM结合双护盾及主梁敞开式的设计优势，将主机设计为前盾、前盾尾壳、伸缩盾、撑紧盾，两两之间均为铰接连接，可以实现40m转弯半径掘进，同时采用了敞开式TBM的锚网喷支护理念以节约支护成本，特别适合在稳定性良好、中～厚埋深、中～高强度的煤矿岩巷巷道掘进中使用。
井巷工程PPT课件_特殊条件下的巷道施工
巷
⑴掘巷引起的围岩变形量； ⑵围岩流变引起的变形量； u u0 v0t0 ui ⑶巷道受各种扰动引起的变形量。
U0—掘巷引起的变形；
v0t0—巷道流变量；
∑ui—扰动和浸水引起的变形量。
图9-1 软岩巷道围岩变形量的组成
6
3.影响软岩巷道围岩的自稳能力 的因素
表面收敛，多点位移，测力锚杆，锚杆索 测力计 地应力量测 电阻应变砖和钢弦压力机
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（九）新奥法施工软岩巷道
主要意图是调动围岩自身的承载能力，尽 可能的控制围岩变形，防止围岩松动，以 达到施工隧道的最大安全度和最好经济效 果。 新奥法不是单纯的支架结构改革或支护方 法的改进，而是一套综合的隧道施工方法， 更确切地说是一套使用断面为50~150m2的 隧道及大断面的地下工程设计、掘进、衬 砌、测试相结合的完整新概念。 基本原理为支架与围岩共同作用原理。
47三大直径超前钻孔工作面前方始终保持一定数量和一足深度的大直径超前钻孔能够引起煤体应力重新分布使巷道应力集中带移至煤体深部在钻孔周围造成卸压带同时又能排放钻孔周围煤体内的瓦斯降低瓦斯压力可以消除突出的危48四水力冲孔突出煤层中掘进煤巷应用水力冲孔效果很好它的作用原理与石门揭煤水力冲孔完全相同其布孔方式如下图
21
2. 施工方法
棚式支架和料石砌碹锚喷支护+光爆（较稳定岩层）。 泥岩和粘土岩 小断面：锚喷网（4mm）； 大断面：锚喷+钢筋网（12mm钢筋）。 炭质泥岩和含油泥岩 —锚喷网架联合支护；开心炮+风镐掘进。 锚杆2.0m+钢筋网+初喷；槽钢钢架，间距0.5m复喷。 二次支护，修复破损支护，喷射混凝土。 底鼓 料石砌筑底拱，和二次支护一起施工。
煤矿岩巷全断面掘进机(TBM)及智能化关键技术
煤矿岩巷全断面掘进机(TBM)及智能化关键技术摘要：近年来，为了有效的促进我国煤矿行业的快速发展，针对煤矿机电节能与煤矿安全生产的相互关系得到越来越多的关注。
加强针对煤矿机电技术的管理工作，以确保煤炭的生产线可以得到正常的运行，并且在运行过程中尽可能的将安全隐患风险降到最低是现阶段煤矿企业一直努力的方向。
本文主要针对煤矿机电节能在煤矿就生产中的实际应用展开分析，为煤矿安全生产提供有力的支持以及帮助。
关键词：煤矿机电节能；安全生产；掘进机引言现阶段，由于我国经济的发展和社会的进步，无论是对可再生资源还是非可再生资源的消耗都明显上升，因此，对于煤炭生产工作的重视程度也相应得到提高。
在我国煤炭行业，一直以来对于生产的安全性都是较为重视的，并且也通过各方面的努力，为安全管理工作制定了相应的规章制度。
但是即便如此，仍然无法避免在煤矿生产过程中会发生意外事故，而这些安全事故的发生，必然会对工作人员以及相关产业造成严重的影响。
首先应该避免安全隐患的出现，对于设备以及生产过程要及时进行检查、监督，并且要排除隐患。
要保证煤矿行业可以安全生产，避免人员以及设备的损失，同时也可避免煤矿行业的生产受到损失。
一、掘进技术的重要性从上个世纪80年代以来,我国就不断的对合理进行矿井设计进行探索和研究。
当前,采煤矿井巷道掘进建设主要以煤巷为主,它占整个巷道的七成左右。
目前常使用的巷道掘进方法主要有三种:第一种是机械化巷道掘进。
第二种多个巷道掘进共同施工。
第三种是一体化掘进方式,目前还需要完善。
支护技术在使用前。
应根据地质资料,确定开采过程中的顶板压力,将木支柱的抗压强度和抗折强度进行检测,在编制作业规程时,计算它的柱间距和行间距进行支护,但随着科技进步,许多矿井都使用了金属支护,目前尚在用木支柱的除非是急倾斜煤层或一些极薄煤层或地方小矿。
国家对煤矿木柱支护目前无专门规定。
锚杆+锚网+锚索支护,对于顶板比较脆弱的地段,外加拱形工字钢梁支护。
隧洞掘进机(TBM)在大同塔山矿主平峒掘进施工现场的安全管理
隧洞掘进机(TBM)在大同塔山矿主平峒掘进施工现场的安全
管理
赵弟厚
【期刊名称】《山西水利科技》
【年(卷),期】2004(000)003
【摘要】文中介绍了用隧洞掘进机(TBM)在大同塔山矿主平峒掘进施工中采取的安全措施和应该注意的事项.
【总页数】3页(P49-51)
【作者】赵弟厚
【作者单位】山西省水利建筑工程局
【正文语种】中文
【中图分类】TV554
【相关文献】
1.浅谈大坂隧洞掘进机(TBM)施工现场的安全管理 [J], 罗志鑫;耿邱峰;李刚
2.塔山矿主平峒TBM掘进技术初探 [J], 王彦武
3.水工隧洞掘进机施工现场的安全管理 [J], 郭荣伟
4.浅谈TBM掘进机隧洞施工安全管理 [J], 王健;谢芸;
5.浅谈TBM隧洞掘进施工现场安全管理 [J], 加尔恒·多那依
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TBM在塔山煤矿特殊条件下施工中的应用刘文大同煤矿集团技术中心，山西大同 037003摘要：介绍了TBM在塔山煤矿掘进施工中的应用，总结了TBM系统用于煤矿建井中的施工流程和主要工艺，以及在煤矿特殊条件下的施工技术。
应用结果表明，TBM系统是煤矿建井实现快速、高效、安全、环保的一条新途径。
关键词：TBM；煤矿；施工工艺Application of the TBM under the special conditionconstructs in Ta Shan coal mineLiu Wen（Technology Centre Da Tong Coalmine Group Co. Ltd. Shan Xi Da Tong 037003）Abstract: Introduced TBM digs into the under construction application in Ta Shan coal mine. Tallying up the system of T used for the coal mine to set up the construction in the well process and main crafts. And under the condition of coal mine special of construction technique. Apply the result enunciation ,TB M is a coal mine to set up the well realization fast,efficiently, safety, environmental protection of a new path.Key words :TBM；coal mine；the process of constructionTBM（Tunnel Boring Machine，即：隧道掘进机）是集机械、电子、液压、激光、控制等技术为一体的高度机械化和自动化的大型地下隧道开挖、衬砌支护的成套装备系统，主要应用在水工和公路隧道工程中。
在煤矿全岩巷道掘进中，基本上仍采用传统的钻爆法施工，塔山矿井系国家“八五”新建项目，2003年2月6日开工建设，预计2006年5月1日正式投产出煤。
为缩短矿井建设周期，大同煤矿集团有限责任公司首次在塔山煤矿的主平硐施工中应用了TBM系统。
1、TBM系统简介塔山煤矿使用160系列155—274型 TBM全断面隧道掘进机是由美国罗宾斯公司制造，于1992年引进，曾在著名的山西省引黄隧道工程中应用。
该系统由主机和后配套系统组成，后配套平台车上的主要设备由辅助设备液压电力系统、皮带机、物料进出设备系统、推车器、吊运设备系统、巷道支护系统以及风水供应系统等，全运行在隧硐底部铺设的轨道上。
全部系统组装后总长度超过300m，总重量约为600t。
2、巷道施工流程与施工工艺巷道施工流程如下图2.1、准备巷施工与TBM地面组装准备巷道设计长度为100m，根据实际掘进揭露情况，其中表土段为26m，风化岩段和基岩段为84m。
表土层选用明槽开挖的方式施工，基岩段采用钻爆法施工。
TBM在硐口外的组装场组装。
组装在进硐前的滑轨之上进行。
TBM在进入表土硐段时，仍在滑轨上借助外力缓缓滑行，在后配套跟进过程中，依序铺设轨枕和轨道。
TBM在滑行进入基岩段的起始段后就可以依靠自身的力量和功能开始进行掘进施工了。
2.2、TBM 施工工艺2.2.1、开挖工艺开挖时，前护盾和刀盘在主液压缸的推动下前进。
刀盘在马达带动下旋转时，使刀盘上均匀分布的刀具紧压岩石并围绕自身轴转动。
岩石在刀具的强大压力下破裂，被转动的铲斗收集进入皮带机输送系统。
抓器互盾（后互盾）上的一对大型支撑掌在4只液压缸作用下紧紧撑住硐壁，为前护盾和刀盘的前进提供推力。
TBM运行循环包括两个阶段。
第一阶段，刀盘在马达带动下选择掘进时，后护盾保持不动为其提供推力。
皮带机向出渣车装料，整个后配套系统保持静止。
第二阶段，刀头停止转动，前护盾被稳定器支撑而固定于隧硐围岩壁。
这时，通过液压缸反作用来拖拽后护盾向前运动。
本阶段结束时，由专用液压缸带动牵引杆拖动后配套前进。
如此往复，然后接着进行下一个开挖循环。
在上述第一阶段，TBM还需完成轨枕的安装（当未安装钢轨的轨枕长度达到12.5m时，接长钢轨）。
位于开挖断面底部的预制的钢筋砼轨枕在就位时，应安放好塑料连接销，并在辅助液压推力缸的作用下挤紧。
当安装钢轨时，应在每组固定螺栓处的轨枕表面上安放一片塑料垫片作为缓冲。
钢轨通过压板由螺栓紧固在事先预埋有塑料螺纹套管的螺孔内。
在第二阶段，在后配套平台车向前移动时，多种用于隧洞内服务的设施（通风管、电缆、高压软水管及轨道）将通过各自的装置自动延伸。
计算机控制的ZED激光导向系统可向操作员提供刀盘和前护盾位置相对于理论隧硐轴线的、精度达到毫米的误差。
操作员在驾驶室通过液压系统来控制TBM的掘进速度，监测TBM的位置和开挖方向。
需要时操作员可随时进行TBM的方向修正。
开挖出的渣料，通过出渣系统输送到硐外。
出渣系统为轨道车输送系统。
2.2.2、整帮成型断面扩挖在TBM后配套后的适当部位进行，采用爆破法。
其作业在TBM工作时间内进行；而其清渣则可部分利用停机检修时间。
钻孔、清孔、裂石、清渣。
开挖过程可以分成较短的工作段，既可连续进行，也可以间隔进行。
2.2.3、支护锚喷支护在后配套的滚动支撑段内进行。
喷射砼采用湿喷、低回弹技术。
喷射砼原材料在巷道外面进行配合，然后运进硐内。
2.2.4、其他工艺系统采用轨道运输车出渣的运输方式。
出渣列车的装运量为TBM 两个掘进循环（每个循环进尺为1.2m）的渣料。
当运渣列车到达硐口时，一个岔道口将把列车置换到配有推车器的渣斗翻车机所在的后部轨道上。
隧硐通风以压入式通风为基础，根据煤矿施工的特点以及煤矿安全规程的有关规定，将原机组配套使用的2×55kW二级串联轴流风机直径为600mm的柔性风筒更改为2×75kW串联对旋风机直径为1200mm的柔性风筒将新鲜空气输送到施工工作面，满足了煤矿施工时防治瓦斯、一氧化碳等有害气体的要求，从而保证了巷道的安全施工。
根据下山巷道掘进施工的特点，采用ZW40-16污水泵3台， 3″排水管3根，将工作面的积水排入后配套污水箱内，经污水箱净化后，通过排污泵150D-30×6及6″排水管将积水排出硐外。
2.3、TBM解体与撤退根据煤矿施工的特殊性，TBM掘进到位后，必须在其掘进机机头处开掘一个解体硐室，TBM在此位置进行机组解体撤退。
2.3.1、解体硐室规格与施工解体硐室规格规格为：长×宽×高＝25000×8000×10000mm（半圆拱形）。
采用台阶爆破法分四阶段掘进，首先从在TBM机头后搭设的工作平台以45°倾角，采用导硐法向上掘进到解体硐室的顶板，在沿顶板掘支第一台阶，到位后将导硐由外向里刷大到设计宽度，其余三个台阶均以全宽掘进。
2.3.2、机组解体撤退拆机工序为：TBM电缆拆除→TBM液压管路及附件拆除→给排水管路拆除→后配套拆除→皮带机拆除→1#底车拆除→主机拆除。
主机需在井下用氧乙炔气切割分块，并焊接起重吊耳后装运出井。
所有部件的装运都采用井下专门设计安装的龙门吊，并配合各种规格型号倒链和千斤顶等装上专用重型平板车运输出硐。
3、特殊条件下的施工技术掘进至桩号2+053m 时，TBM 掘进工作面前方呈现大面积方解石，经钻孔与炮掘探测，发现溶洞，溶洞充满水。
经过一段时间排水后观察到溶洞向隧洞轴线左前方、机组内侧发展，具体体积、深度无法估计；且随着排水的进行，水面下降，溶洞内壁出现裂缝。
溶洞出现后，采取潜水探测等各种手段对溶洞进行了分析，溶洞结构见下图。
由溶洞结构图可以看出，除隧洞轴线左下侧溶洞水深不明外，其余尺寸均很明了。
根据这一结论，通过方案比选，最终确定了应用导硐回填施工法过溶洞的工艺技术：先用钻爆法施工导硐向前掘进，渣料回填到溶洞内，待溶洞填满(表面)后，铺设TBM 滑轨，TBM 滑行通过溶洞。
历时45天，成功穿越寒武纪溶洞。
主平峒掘进到桩号2+690～2+942，巷道岩性为铝矾土的地段时，由于铝矾土遇水膨胀，隧洞多处出现垮塌和冒顶，给隧洞施工安全留下隐患，采取了有特殊支护的有效措施，安全通过该地段。
由于特殊的地质构造，以及矿井设计，巷道在掘进到桩号1+990～2+008和巷道收尾阶段遇见3～5#煤，煤质松软，瓦斯涌出量为0.52m3/min，采用了特殊支护，以及防治瓦斯的有效措施，实现了安全掘进并顺利到位停掘。
4、应用效果TBM全断面隧道掘进机在塔山矿井主平硐的应用，施工巷道3400m，最高月进560m，平均月进483m，与钻爆法相比(平均月进150m)，掘进速度提高3倍多，比原计划提前15个月完成主平硐的开掘，缩短了矿井的建设工期，可使该矿井比原计划提前1a投产；全自动化的应用实现了远程操作，使得所有施工作业均在可靠支护下进行，进一步提高了作业安全性，生产效率也得到很大提高；避免了放炮产生的烟雾粉尘，改善了施工作业环境，保障了工作人员的健康水平；提高了巷道原岩自撑能力，减少了巷道维护费用，增加了巷道的服务年限。
5、结论（1）在现代大型煤矿井建中，采用大型、高效、智能化TBM全断面隧道掘进系统，掘进速度可达480m/月，是煤矿建井实现快速、高效、安全、环保的一条新途径。
（2）成功解决了TBM在穿煤层、寒武纪灰岩大溶洞、铝矾土质软岩以及岩石破碎带等特殊条件下的施工技术难题，拓展了TBM的施工领域和应用范围。
（3）TBM全断面隧道掘进系统在塔山煤矿的成功应用，为我国煤炭行业使用该装备积累了经验，可在今后的应用中推广。