巷道施工：TBM在塔山煤矿特殊条件下的使用

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1、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ApplicationoftheTBMunderthespecialconditionconstructsinTaShancoalmineLiuWen（TechnologyCentreDaTongCoalmineGrou

2、pCo.Ltd.ShanXiDaTong037003）Abstract:IntroducedTBMdigsintotheunderconstructionapplicationinTaShancoalmine.TallyingupthesystemofTusedforthecoalminetosetuptheconstructioninthewellprocessandmaincrafts.Andundertheconditionofcoalminespecialofconstructiontechnique.Applytheres

3、ultenunciation,TBMisacoalminetosetupthewellrealizationfast,efficiently,safety,environmentalprotectionofanewpath.Keywords:TBM；coalmine；theprocessofconstructionTBM（TunnelBoringMachine，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

4、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

5、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

6、、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

7、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

8、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