煤矿微型TBM及其掘进瓦斯治理巷道工程实践

全断面掘进机（TBM）已在煤矿深井岩巷掘进中得到成功应用,其施工安全性好、掘进速度快,可安全高效地施工煤矿瓦斯、水害治理巷道,缓解了煤矿采掘接替失调的问题。为提高TBM在深井煤矿中使用的灵活性,扩大TBM在煤矿深井岩巷掘进中的应用范围,提出了煤矿微型TBM设计原则和技术指标,包括煤矿微型TBM在整机及部件尺寸重量、设备防爆和地层适应性等方面需满足的要求及解决方案。确定了煤矿微型TBM结构型式和主要参数,研发了煤矿微型TBM。系统论证了煤矿微型TBM设备及施工工艺研发中的技术难点与解决方案。针对煤矿微型TBM掘进瓦斯治理巷道工程地质条件,开展不同支护工况下煤矿微型TBM掘进巷道围岩稳定性数值分析。根据数值分析结果,综合考虑支护效果与支护效率,优选巷道支护方案,并开展巷道围岩变形与锚杆轴力现场监测。监测结果表明,巷道掘进后20天内,围岩变形和锚杆轴力增速较快;65天以后,围岩变形趋于停止,锚杆轴力也停止增长。巷道正顶处锚杆轴力略大于肩窝和帮部,巷道围岩整体稳定性较好,所选锚网支护形式可有效控制围岩收敛变形。采用煤矿微型TBM施工煤矿瓦斯治理巷道,锚杆支护施工效率能够理想地匹配煤矿微型TBM...     

煤矿岩巷TBM适应性与新技术发展

全断面掘进机（TBM）在煤矿岩巷掘进逐步得到推广应用，但TBM机型设计适应性不足已成为影响TBM掘进煤矿岩巷掘进效率的主要原因。通过对比分析煤矿巷道常规使用的掘进技术与TBM掘进技术，得出TBM应用于煤矿巷道掘进时必须考虑巷道围岩条件的差异化和需求特殊化。煤矿TBM的设计要基于机型的特点，结合煤矿岩巷的施工条件进行设计。针对煤矿岩巷工程的施工难题研发出了特有的“V型推进”系统，实现巷道小转弯半径施工；采用与TBM配套的“超前探测”技术进行超前地质预测，通过强化TBM的初期支护能力、加强脱困能力等设计来应对不良地层；基于“排水+堵水”处理思路，形成TBM掘进巷道的超前注浆封堵方式的防突水技术；通过在TBM刀盘、盾体内搭载的气体实时监测系统，开发了TBM巷道防瓦斯突出技术；进行了高地温施工环境下，TBM关键部件冷却、刀盘喷雾通风等针对性设计。创新技术在“贵州贵能聚鑫煤矿”、“四季春煤矿”、“平煤首山一矿”、“山西惠源煤矿”等矿井进行了应用并取得成功。随着煤矿未来开采所面临的更复杂严峻的工况，矿用TBM未来也将朝着强机动性、地质适应性、支护多样性、设计系列化、行业标准化、掘进体系智能化等方面...     

云贵地区煤矿TBM施工技术应用研究

云贵两省是我国南方重要的煤炭生产基地,初步探明贵州省南、北盘江腹地煤炭储量达330亿t,其中可就近通过水运的煤炭储量达到92亿t,急需高效、安全地开采煤炭。近年来,TBM(全断面隧道掘进机,Tunnel Boring Machine)因其高程度智能化、安全高效的优点已逐渐应用于煤矿巷道的掘进,尤其是中东部众多矿区。在立足于国内煤矿针对TBM施工进行了大量的应用研究工作之上,进行了大量调研,分析了TBM施工技术与煤矿常用的传统钻爆法和综掘法在现代化煤矿的不同类型巷道中的适用性与先进性,发现TBM施工技术因其高效的破岩方式在运输大巷等硬岩巷道施工中优势更加明显,掘支平行作业程度高,破岩时对围岩扰动较小,有利于围岩稳定,同时在长距离开拓巷道掘进时综合成本优势十分显著,且施工一次成硐,可实现一巷三用,但是对地质条件适应性较差。以贵能公司聚鑫煤矿+1 095 m运输大巷的掘进工程为工程实例,提出了满足全断面掘进机快速施工煤矿硬岩巷道特点与要求的巷道支护型式和施工技术,研发的“贵能二号”TBM在实际工程中实现了“小断面、大坡度、小转弯半径”的成功应用。将常规隧道TBM与不同采掘深度和服务年限特点的...     

超大规模硬岩矿山源头推动TBM应用的设计创新与思考

西鞍山铁矿是一座超大规模开采矿山,采用TBM施工胶带斜井、斜坡道是该技术在国内地下铁矿山首次应用。TBM施工与钻爆法施工在勘察、设计和施工等方面均有较大差异,本文基于应TBM施工铁矿井巷工程,结合设备性能与开拓系统工艺需求,在斜井线路规划、曲线半径选择、始发场地设计、始发段与接收段支护、正常段支护选型、巷道底板处理、硐门设计形式等开展了应用创新。同时结合项目设计、施工中遇到的问题,对适用于矿山工程的TBM施工勘察技术要求、施工方案的选择及提高TBM施工断面利用率进行了分析与探讨。     

煤矿岩巷全断面掘进机(TBM)及智能化关键技术

岩巷掘进技术和装备的发展直接关系到煤矿生产的能力和安全。随着综合机械化采煤技术的迅速发展,回采工作面推进速度越来越快,对巷道掘进速度的要求越来越高。煤矿岩巷掘进技术,经历了钻爆法、综掘法,现在已经发展到第3个阶段TBM工法。传统的钻爆法、综掘法受技术和施工工艺限制,越来越无法满足各重大工程对施工效率、安全性、社会效益、经济收益等提出的更高要求,难以满足煤矿采掘平衡发展。TBM实现高效破岩、连续出渣、快速支护,通风除尘、供排水同步作业。分析了近几年国内煤矿TBM施工案例,提出矿用TBM开发关键技术,TBM针对煤矿井下特殊工程地质条件设计,实现掘锚运同步、及时支护,提高对坡度、围岩适应性,小半径转弯能力,融合千米定向钻机技术,做到逢掘必探,设备、施工规范和组织管理有机融合;提出工序衔接关键在于"探得远,掘得快,支得住,运得出"。分析煤矿巷道特点,提出设备系列化、模块化设计规划,关键部件国产化发展方向。依托大数据分析和云计算平台,按照"以感知为基础,以信息融合为中心,以智能掘进为目标"的原则,规划TBM智能掘进技术体系;开发掘进智能控制软件——TBM-Smart,系统架构划分为数据采集层、数据分析层、实时决策层,包括七大功能模块。分析煤矿行业面临的瓶颈和未来发展,提出矿用TBM向"机械化换人、自动化减人、智能化解放人"方向发展。     

敞开式TBM掘进施工中围岩坍塌防治技术

矿井建设随着科学技术的不断进步与发展，在机械化、自动化、智能化施工方面不断创新发展。面对我国劳动力市场日益紧张的严峻形势和应对复杂地质环境的不安全因素，全断面岩石隧道掘进机(TBM)施工技术成为矿井巷道施工的引领者和未来发展的主要方向。但TBM施工面对破碎、软弱、高温、高压等复杂的地质赋存环境，亟需对TBM设备进行革新改良，以更好地适应施工环境，创造安全高效的施工条件。对山东新巨龙煤矿采用TBM法施工的实际应用中存在的问题进行总结分析，通过处理软弱岩帮，确保TBM撑靴处围岩稳定，保证撑靴支撑力，保持TBM推进力，并同时对回风大巷顶板支护进行了研讨。论文的研究对于TBM全断面掘进机施工在煤矿领域的施工具有一定参考价值。     

TBM施工煤矿深埋硬岩巷道围岩稳定性分析及工程应用

针对首次立井煤矿TBM掘进硬岩巷道工程应用实际,进行了巷道围岩稳定性分析和施工信息化监测,并采用ABAQUS有限元数值软件研究了巷道围岩位移场、应力场和塑性区的分布规律,分析了拟定支护方案的巷道围岩稳定性。结果表明,巷道顶部的最大下沉量为33.26 mm,巷道围岩的塑性区范围为0.8~1.2 m。确定支护方式为锚网支护。在试验巷道掘进过程中,进行了围岩内部裂隙发育情况、巷道收敛变形和锚杆受力监测。巷道顶板围岩破损深度达1.5 m,两帮最大收敛量为12 mm,锚杆轴力变化范围为43.1~65.1 k N。TBM施工硬岩巷道月进尺达404 m,相比传统的钻爆法和综掘法单进提高5~10倍,工程应用表明,该工法安全高效。     

煤矿巷道掘进施工及支护技术分析

煤矿巷道掘进和支护施工是煤矿开采过程中的关键环节,其施工作业环境往往比较恶劣,若掘进施工速度过快,支护设置不合理,很容易造成巷道坍塌,发生严重的安全事故,因此应高度重视煤矿巷道掘进施工,采取科学高效的支护技术,优化掘进施工工艺,加强掘进和支护控制管理,确保煤矿巷道的安全、顺利开采。本文分析了煤矿巷道掘进施工和支护存在的问题,阐述了煤矿巷道掘进施工和支护技术应用,以供参考。     

浅析煤矿巷道掘进支护技术存在问题及对策措施

煤矿巷道掘进过程中对顶板、煤壁采取相应支护技术,从而加强顶板及围岩的稳定性。支护技术是否安全可靠,直接关系着施工巷道安全生产。基于对当前煤矿掘进巷道支护技术存在的问题进行探析,提出若干条对策措施,力求保证掘进巷道安全、高效施工。     

隧道掘进机在塔山煤矿平硐施工中的应用

介绍了隧道掘进机(TBM系统)在塔山煤矿平硐掘进施工中的应用,总结了TBM系统用于煤系地层巷道施工时的施工流程和主要工艺。应用结果表明,TBM系统开掘煤矿平硐,具有快速、高效和安全等诸多优点,为塔山煤矿缩短建设工期1 a左右。塔山煤矿成功应用TBM系统的经验为在其他煤矿建设工程中的推广使用提供了重要依据。     

立井煤矿硬岩TBM施工巷道支护设计技术

针对高瓦斯煤矿瓦斯治理巷道掘进效率低下、劳动强度大、严重影响采场接替的问题,提出了使用TBM施工立井煤矿瓦斯治理巷道的技术方案。以巷道围岩物性参数和现场实测应力场数据为基础,综合理论计算和数值模拟的手段,确定了巷道的支护形式和设计方法。揭示了TBM施工立井煤矿硬岩巷道特殊的地质条件和应力场条件下,巷道围岩应力及位移的分布规律。根据淮南煤矿立井提升的特点研制了适用于立井煤矿的全断面硬岩掘进机(TBM),并配套相应的排矸、支护和运输系统。巷道掘进平均日进尺13.5m,最高日进尺30.7m。掘进效率为炮掘工艺的5~10倍。现场监测结果表明,支护结构可靠,巷道稳定,围岩位移小,安全性高。     

煤矿TBM掘进巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究

针对煤矿TBM掘进巷道围岩长期稳定性问题,以淮南矿区张集矿TBM掘进某瓦斯抽采巷为工程背景,开展了巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究。通过在TBM掘进巷道施工现场钻取砂质泥岩岩样,开展蠕变试验,获得CVISC蠕变参数|在数值模拟软件中引入CVISC蠕变模型,对不同支护工况下TBM掘进巷道围岩进行为期100d的蠕变变形模拟,获得各支护工况下巷道围岩时效变形特征和应力场及塑性分布区的演化规律|基于数值模拟结果,将优化后的锚杆+钢筋网联合支护体系应用于TBM施工巷道,并对TBM施工巷道进行围岩变形监测和锚杆轴力监测,现场实测结果表明采用的优化支护方案可有效控制围岩变形,且巷道稳定性较好。     

锚,喷,网联合支护在深部软岩巷道返修中的应用

本文介绍了锚、喷、网联合支护技术在大雁矿区第二煤矿＋３６０水平深部软岩巷道返修中应用时的设计方法，施工顺序，矿压观测方法，围岩稳定性分析等内容。这次应用为大雁矿区深部软岩巷道支护提供了大量的数据和经验，为建设高产高效矿井提供了有力的保证。     

深井软岩巷道锚杆支护数值模拟研究

采用数值模拟的手段,对顾北煤矿深井软岩巷道锚杆支护进行了优化,从技术与经济两方面考虑,选取了最优的支护方案,并在现场施工中应用,及时监测,反馈信息,优化支护参数。该项技术在顾北煤矿收到了很好的技术与经济效益。     

近距离煤层巷道穿层施工工艺研究

基于韩家洼煤矿22203运输巷系统巷掘进期间，在过盘区轨道巷时施工难度大、施工工艺复杂等技术难题，对过巷施工方案进行对比分析，提出了近距离穿层施工工艺，并对穿层期间围岩提出了合理有效的联合支护技术，通过实际应用效果来看，近距离穿层施工工艺优化了巷道掘进期间运输系统，保证了巷道安全高效运输，取得了显著应用成效。     

TBM在煤矿巷道掘进中的技术应用和研究进展

TBM工法经济技术优势显著,正成为煤矿巷道快速掘进的一种新方法。但由于煤矿特殊的施工环境和复杂地质条件,TBM在煤矿巷道掘进中面临以下技术挑战：(1)煤矿特殊施工环境下TBM装备和矿井系统适应性设计难;(2)煤系软硬复合地层破岩机理不清,高效破岩控制难度大;(3)软弱地层挤压变形卡机灾害风险大,灾害预测和安全控制难度大;(4)掘进空间狭小和粉尘水雾干扰严重,TBM掘进过程监测难度大,难以进行掘进参数决策控制和灾害预警。对此,针对TBM装备适应性设计技术,深部复合地层TBM高效破岩理论,挤压变形卡机灾害预测控制方法,掘进过程智能化决策控制技术等开展了系统研究,在TBM安全高效掘进技术方面取得了以下研究进展：(1)论述了针对煤矿特殊施工环境的TBM装备和施工工艺适应性设计技术;(2)开展了TBM滚刀贯入和线性切割试验,揭示了复合地层地应力水平、岩石强度及岩性变化、掘进控制模式、滚刀安装半径等对TBM破岩效率和破岩模式的影响机理,提出了深部复合地层TBM掘进性能评价预测方法和岩体可掘性评价方法;(3)揭示了深部煤系软弱地层TBM掘进挤压大变形卡机灾害孕育发生机理,发展了挤压变形卡机灾害孕育演...     

机械化掘进在煤矿大断面岩石巷道中的应用

软岩巷道掘进一直是制约矿井开采主要的技术问题,煤矿深部大断面岩石巷道机械化高效掘进技术的研究,解决了深部巷道爆破和支护一些关键技术难题,实现了深部巷道安全优质高效掘进,提高了巷道施工单进、工效水平,巷道掘进速度比原来提高了30%以上,解决矿井持续性生产的现实问题。     

整体耦合让均压锚固技术在巷道支护中的应用

为进一步发展软岩巷道合理支护技术,枣泉煤矿以安全、经济、高效为目的,决定采用整体耦合让均压支护理念改善巷道支护现状。以枣泉煤矿11025工作面辅巷为工程背景,根据巷道现有地质资料、经历的应力过程、初次支护围岩变形和矿压显现分析巷道特点,找出支护存在的问题。再通过分析结果结合整体耦合让均压支护理念对巷道进行支护设计并施工。现场监测结果表明,高强应力耦合让均压锚网支护能提高围岩强度、初期支护刚度、支护阻力和承载结构稳定性,有效控制巷道围岩变形破坏。     

不稳定矿岩掘进支护技术的应用

巷道支护技术是煤矿井下掘进中常用技术之一,对于煤矿井下开采作业安全有着很大的影响和作用,尤其是在不稳定矿岩地层的井下掘进开采中,巷道掘进支护技术的应用更是对于煤矿井下开采的安全有着直接的作用影响。本文将结合某煤矿不稳定矿岩井下掘进开采中支护技术的应用实例,进行不稳定矿岩掘进支护技术的应用分析,以提高煤矿掘进开采中的支护技术水平,保证煤矿掘进开采安全。     

硬岩巷道快速掘进设备及施工关键技术研究

为了解决煤矿硬岩巷道掘进施工效率低、成本高、安全隐患大的问题,研制了集钻孔、锚护、挖掘、运料等功能于一体的智能化钻装锚掘进机,与大直径中深孔爆破技术、高效运输方案、平行作业方案等相结合,形成硬岩巷道智能化快速施工工法。以五阳煤矿为工程应用对象,分别采用智能化钻装锚掘进机的一体式机械化作业方案和含常规多种设备的分体式机械化作业方案进行掘进试验,结果表明一体式机械化作业方案施工效率高、成本低、作业安全性高,为硬岩巷道安全高效掘进提供了有力的技术支撑。