收稿日期:20230515作者简介:王磊(1984-),男,河北无极人,工程师,从事煤矿安全和技术管理工作。doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2023.09.014TBM盾构机岩巷掘进巷道稳定性分析与支护方案研究王磊(山西新元煤炭有限责任公司,山西晋中045400)摘要:为解决岩巷掘进过程中变形速度快,支护难度大等问题,以新元公司9110工作面瓦斯高抽巷为研究对象,采用盾构法掘进岩层巷道,分析盾构机滚刀破岩过程,使用Phase2D建立岩层巷道掘进数值模型,分析巷道掘进过程中围岩损伤特征,在此基础上设计合理支护方案,进行模拟分析并成功应用于工程实践。结果表明:锚杆索支护使巷道围岩塑性区减小,减小面积达39%;高应力分布区域减小;位移峰值显著降低,支护后位移值范围控制在0.18m内,剪切-拉伸破坏区域减小,表明了支护效果良好,为盾构机快速掘进提供了安全保障。工程实践表明,盾构机掘进月进尺可达300m,巷道成型规整、设备故障率低、掘进速度快、安全性能高,取得了良好的应用效果。关键词:盾构掘进;围岩控制;锚杆支护;快速掘进中图分类号:TD353文献标识码:A文章编号:10052798(2023)09005104我国煤炭生产以地下开采为主,煤层赋存条件复杂,煤层厚度不一[1],随着综采技术的发展,国内已出现了年产数百万吨级、甚至千万吨级的超级工作面,回采巷道长度和数量均大幅度增加,从而使巷道快速掘进成为煤矿高效集约化生产的关键[2-3]。传统岩巷采用爆破技术掘进,主要可分为中深孔爆破技术和光面爆破技术,虽然技术工艺较为成熟,但也有着施工速度慢、精度不够高、安全隐患大等缺点[4-5]。盾构法目前被广泛用于隧洞施工,这种方式具有自动化程度高、节省人力、施工速度快和对地面建筑物的影响小等特点[6];而在煤矿井下巷道掘进领域,盾构法尚未大面积普及应用,目前国内只是部分矿井围绕盾构机掘进进行了技术探索和工程实践,何杰等[7]针对煤矿岩巷掘锚失衡、成巷效率低问题,结合矿井现有条件,设计了集掘、支、装等多工序协调统一的盾构施工技术体系,进行了工程实践并取得了良好成果。李刚等[8]通过研究盾构法煤矿巷道掘进的技术方案、施工工序、导向系统等新技术,分析传统的巷道掘进方式和盾构法掘进方式在实际生产中应用效果,表现出盾构法煤矿掘进快速、高效、安全、降成本的优势。马忠跃[9]为提高岩石巷道掘进效率,积极探索盾构掘进技术。并成功实验,与钻爆法相比,掘进速度提高了5倍,工作面粉尘、员工劳动强度显著降低。现有围绕煤矿井下巷道盾构机快速掘进方面的研究取得了一定的进展,...
