TBM在煤礦巷道中應(yīng)用的可行性研究.pdf

1、近年來(lái)，全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)TBM）在水利、交通、城市軌道交通等工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于煤炭礦山水文與工程地質(zhì)條件復(fù)雜，國(guó)內(nèi)少有TBM在該行業(yè)工程應(yīng)用與研究的報(bào)道。隨著我國(guó)煤炭淺部資源的枯竭，千米深井日益增多，傳統(tǒng)礦山法已無(wú)法滿(mǎn)足高地壓、高地溫環(huán)境下安全、快速施工巖石巷道的要求。因此，將TBM工法運(yùn)用到煤礦深井巷道施工不失為一條有效的技術(shù)途徑。
　　本文以我國(guó)首例采用TBM施工全斷面巖巷——淮南張集北礦1413A高抽巷為工

2、程背景，基于TBM工法和煤礦深井巷道工程地質(zhì)特點(diǎn)，針對(duì)煤礦深井巷道中運(yùn)用存在的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，采用理論分析、數(shù)值模擬以及在實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行信息化施工監(jiān)測(cè)等綜合方法，從理論與技術(shù)角度對(duì)其可行性進(jìn)行了深入研究。
　　首先，從剖析TBM破巖結(jié)構(gòu)入手，分析了其破巖與掘進(jìn)能力;基于TBM施工掘進(jìn)過(guò)程中的滾刀破巖理論以及實(shí)際受力情況，對(duì)高地壓硬巖環(huán)境下滾刀破巖適應(yīng)性進(jìn)行了深入分析;根據(jù)巖石切削擴(kuò)展模型，運(yùn)用巖石斷裂力學(xué)理論，揭示滾刀作

3、用下巖石的裂紋擴(kuò)展規(guī)律，并取得了有益成果。
　　其后，利用數(shù)值模擬軟件FLAC-3D對(duì)張集北礦1413A高抽巷運(yùn)用TBM施工的過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了TBM施工過(guò)程中的巷道圍巖應(yīng)力及圍巖塑性區(qū)的大小，探討了使用TBM施工時(shí)的巷道圍巖穩(wěn)定性問(wèn)題;此外，在實(shí)際的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了施工信息化監(jiān)測(cè)，對(duì)圍巖的收斂變形及支護(hù)錨桿的受力情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，通過(guò)將監(jiān)測(cè)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比分析，優(yōu)化了巷道圍巖的支護(hù)結(jié)構(gòu)并得到了TBM在煤礦深井巷道中運(yùn)用