TBM在煤礦巷道中應用的可行性研究.pdf

1、近年來，全斷面巖石掘進機（以下簡稱TBM）在水利、交通、城市軌道交通等工程領域得到廣泛應用。由于煤炭礦山水文與工程地質條件復雜，國內少有TBM在該行業(yè)工程應用與研究的報道。隨著我國煤炭淺部資源的枯竭，千米深井日益增多，傳統(tǒng)礦山法已無法滿足高地壓、高地溫環(huán)境下安全、快速施工巖石巷道的要求。因此，將TBM工法運用到煤礦深井巷道施工不失為一條有效的技術途徑。
　　本文以我國首例采用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特點，針對煤礦深井巷道中運用存在的基礎理論與關鍵技術問題，采用理論分析、數(shù)值模擬以及在實際施工現(xiàn)場進行信息化施工監(jiān)測等綜合方法，從理論與技術角度對其可行性進行了深入研究。
　　首先，從剖析TBM破巖結構入手，分析了其破巖與掘進能力;基于TBM施工掘進過程中的滾刀破巖理論以及實際受力情況，對高地壓硬巖環(huán)境下滾刀破巖適應性進行了深入分析;根據(jù)巖石切削擴展模型，運用巖石斷裂力學理論，揭示滾刀作

3、用下巖石的裂紋擴展規(guī)律，并取得了有益成果。
　　其后，利用數(shù)值模擬軟件FLAC-3D對張集北礦1413A高抽巷運用TBM施工的過程進行數(shù)值模擬，分析了TBM施工過程中的巷道圍巖應力及圍巖塑性區(qū)的大小，探討了使用TBM施工時的巷道圍巖穩(wěn)定性問題;此外，在實際的施工現(xiàn)場進行了施工信息化監(jiān)測，對圍巖的收斂變形及支護錨桿的受力情況進行了監(jiān)測，通過將監(jiān)測結果與數(shù)值模擬結果的對比分析，優(yōu)化了巷道圍巖的支護結構并得到了TBM在煤礦深井巷道中運用