關(guān)于盾構(gòu)機(jī)在煤礦應(yīng)用的可行性分析

隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的不停發(fā)展，我國(guó)對(duì)煤炭資源的需求量越來(lái)越大，陜西、山西、內(nèi)蒙等地含有豐富的煤炭資源，煤炭開(kāi)采需要新建大量礦井，其中半數(shù)采用斜井開(kāi)拓。煤礦斜井的建設(shè)速度制約整個(gè)煤礦的建設(shè)、生產(chǎn)。斜井建設(shè)速度受地質(zhì)狀況、隧道斷面設(shè)計(jì)、斜井坡度、施工工法、施工設(shè)備等多方面影響。傳統(tǒng)的煤礦斜井施工大多采用鉆爆法、凍結(jié)法，鉆爆法施工安全性差，凍結(jié)法施工成本高配套設(shè)備多能耗大且施工速度低下。對(duì)于敞口式盾構(gòu)在大坡度大埋深煤礦斜井中的研究還比較少，本文從可行性分析、安全性、經(jīng)濟(jì)效益及實(shí)用意義角度對(duì)盾構(gòu)應(yīng)用于煤礦建設(shè)進(jìn)行探討。1、可行性分析用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧洞施工含有自動(dòng)化程度高、節(jié)省人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響、開(kāi)挖時(shí)可控制地面沉降、減少對(duì)地面建筑物的影響和在水下開(kāi)挖時(shí)不影響水面交通等特點(diǎn)，在隧洞洞線較長(zhǎng)、埋深較大的狀況下，用盾構(gòu)機(jī)施工更為經(jīng)濟(jì)合理。TBM盾構(gòu)是隧道全斷面掘進(jìn)設(shè)備，始終運(yùn)用于鐵路、公路和地鐵等工程領(lǐng)域，把TBM盾構(gòu)用于煤礦斜井建設(shè)，在我國(guó)和世界煤礦建設(shè)領(lǐng)域還沒(méi)有先例。TBM盾構(gòu)進(jìn)尺設(shè)計(jì)能力能夠達(dá)成每月800米，巷道作業(yè)人員僅需20余人，并配備了較好的除塵系統(tǒng)優(yōu)化作業(yè)環(huán)境。該項(xiàng)煤礦巖巷新型全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)的研發(fā)成功意義十分重大，它開(kāi)創(chuàng)了盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)品一種新的應(yīng)用領(lǐng)域，勢(shì)必帶來(lái)煤礦高強(qiáng)度巖石巷道施工領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)性革命，并將在煤礦領(lǐng)域大規(guī)模推廣使用。在煤礦領(lǐng)域新井建設(shè)中，巖巷掘進(jìn)工程量普通占總工程量的40%-50%，施工工期約占35%-50%。國(guó)有重點(diǎn)煤礦每年巖巷掘進(jìn)進(jìn)尺為1250千米-1550千米，按每年每臺(tái)新型全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)10千米計(jì)算，每年僅國(guó)有重點(diǎn)煤礦的需求量即達(dá)成125-155臺(tái)，其它非國(guó)有重點(diǎn)煤礦需求數(shù)不勝數(shù)，有著十分廣闊的市場(chǎng)前景與可觀的經(jīng)濟(jì)效益。8月3日上午，由中國(guó)鐵建重工集團(tuán)與神華集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球首臺(tái)長(zhǎng)距離、大坡度煤礦斜井專(zhuān)用掘進(jìn)機(jī)（TBM），在湖南長(zhǎng)沙中國(guó)鐵建重工集團(tuán)順利下線。它的研制成功，彌補(bǔ)了全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)在煤礦斜井建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用空白，標(biāo)志著我國(guó)在大型高端裝備制造領(lǐng)域協(xié)同創(chuàng)新獲得重大突破。

據(jù)理解，傳統(tǒng)的煤礦建井辦法不僅速度慢，并且安全系數(shù)低。而采用這種專(zhuān)用的煤礦掘進(jìn)機(jī)（TBM）開(kāi)挖斜井，含有安全、快速、優(yōu)質(zhì)和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。其核心設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行了防爆設(shè)計(jì)，含有大流量通風(fēng)除塵、高可靠性排水、長(zhǎng)距離重載物料運(yùn)輸、有害氣體檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)等功效，能確保煤礦斜井施工安全可靠。全球首臺(tái)煤礦斜井掘進(jìn)機(jī)（TBM）產(chǎn)品這種煤礦斜井掘進(jìn)機(jī)（TBM）開(kāi)挖直徑7.62米，總長(zhǎng)238米，總重超出1200噸，集斜井施工開(kāi)挖、襯砌、出渣、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等功效于一體。設(shè)備還同時(shí)含有盾構(gòu)和TBM兩種模式，通過(guò)模式的快速轉(zhuǎn)換，能夠適應(yīng)軟巖、硬巖和復(fù)合地層等不同復(fù)雜地質(zhì)地貌的開(kāi)挖掘進(jìn)作業(yè)。首臺(tái)掘進(jìn)機(jī)（TBM）將正式應(yīng)用于神華內(nèi)蒙新街臺(tái)格廟礦區(qū)的斜井施工作業(yè)。中國(guó)鐵建重工集團(tuán)依靠國(guó)家科技支撐計(jì)劃“盾構(gòu)施工煤礦長(zhǎng)距離斜井核心技術(shù)研究與示范”、國(guó)家863計(jì)劃“大直徑全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)核心技術(shù)研究及應(yīng)用”和湖南省戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)科技攻關(guān)計(jì)劃“長(zhǎng)距離大坡度斜井TBM核心技術(shù)研究”等項(xiàng)目支持，結(jié)合實(shí)驗(yàn)工程地質(zhì)條件開(kāi)展核心技術(shù)研究和科技攻關(guān)，針對(duì)煤礦斜井“深埋超長(zhǎng)、持續(xù)下坡、富水高壓、地層多變”等特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)，量身定做了含有TBM和盾構(gòu)雙模式功效的全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)，以全新的施工工法，滿足煤礦礦井建設(shè)安全、環(huán)保、快速的規(guī)定。它將徹底變化我國(guó)乃至世界煤礦礦井建設(shè)的傳統(tǒng)模式，推動(dòng)煤礦建井技術(shù)升級(jí)，是煤礦產(chǎn)業(yè)的一項(xiàng)革命性變革?！笆濉逼陂g，我國(guó)煤礦建設(shè)領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)建設(shè)特大型礦井，打造一批技術(shù)領(lǐng)先、安全高效、綠色環(huán)保、節(jié)能減排、本質(zhì)安全、和諧發(fā)展的當(dāng)代化億噸級(jí)礦區(qū)，而斜井建設(shè)是提高礦區(qū)煤炭產(chǎn)能的重要手段，長(zhǎng)距離、大坡度煤礦斜井雙模式TBM掘進(jìn)機(jī)在煤礦建設(shè)中的運(yùn)用，標(biāo)志著我國(guó)當(dāng)代化隧道施工裝備已經(jīng)達(dá)成世界領(lǐng)先水平,這對(duì)于我國(guó)高端裝備制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展含有里程碑的意義。將為煤礦盾構(gòu)法快速、高效建井提供核心技術(shù)支撐，彌補(bǔ)我國(guó)煤礦斜井盾構(gòu)施工技術(shù)空白，開(kāi)創(chuàng)煤礦斜井施工新模式，對(duì)增進(jìn)我國(guó)深層煤礦資源開(kāi)發(fā)含有重大意義。本項(xiàng)目研究依靠神華新街礦區(qū)盾構(gòu)法建設(shè)煤礦斜井實(shí)驗(yàn)工程進(jìn)行示范應(yīng)