TBM掘進底抽巷中煤巖層控制關鍵技術及應用效果
王福軍
新疆焦煤(集團)有限責任公司 新疆烏魯木齊市 830025
摘要：本文系統(tǒng)探討了TBM(隧道掘進機)在底抽巷中煤巖層控制的關鍵技術及應用效果。首先，從巖層特征分析、工程參數(shù)設計到刀盤結構與刀具選擇，全面論述了掘進過程中的技術要點。其次，對安全性、工程質量、經(jīng)濟效益、環(huán)境保護和技術創(chuàng)新進行了綜合評價，突出了TBM技術在地下工程中的重要性和實用性。展望未來，TBM技術將不斷創(chuàng)新發(fā)展，為地下工程領域帶來更安全、高效、環(huán)保的解決方案。
關鍵詞：TBM掘進;底抽巷;煤巖層控制
引言
隧道掘進機(TBM)在地下工程中的應用日益廣泛，尤其在底抽巷的掘進中，其技術優(yōu)勢更為凸顯。本文旨在探討TBM在底抽巷中煤巖層控制的關鍵技術及應用效果。通過對巖層特征、工程參數(shù)、刀具選擇、支護方案和環(huán)境保護等方面的深入研究，為地下工程施工提供可靠的技術支持。深入分析TBM技術在安全性、工程質量、經(jīng)濟效益和環(huán)境保護方面的影響，有助于為相關工程的設計和施工提供參考和借鑒。
一、TBM掘進底抽巷中煤巖層控制關鍵技術
(一)巖層特征分析
在TBM掘進底抽巷中，對煤巖層的特征進行準確的分析至關重要。首先，需要了解煤巖的巖性、構造特征、斷層走向等地質信息，以便合理選擇TBM設備和優(yōu)化設計工程方案。其次，對煤巖層的力學性質、巖石的強度、斷裂性等進行綜合分析，以確定合適的掘進參數(shù)和支護方案。同時，巖層中可能存在的水文地質條件也需要全面考慮，以防止地下水涌入對工程造成不利影響。
(二)TBM工程參數(shù)優(yōu)化設計
TBM工程參數(shù)的優(yōu)化設計直接影響到掘進效率和工程質量。首先，需要考慮TBM的推進速度、刀盤轉速、刀具類型等參數(shù)，以保證在煤巖層中穩(wěn)定高效地掘進。其次，還需根據(jù)煤巖的不同特性，調整刀盤的切削力和切削方式，最大限度地降低掘進過程中的摩擦阻力和能耗消耗，提高掘進效率。
(三)刀盤結構與刀具選擇
TBM刀盤的結構設計和刀具的選擇直接關系到掘進效果和工程質量。針對底抽巷中的煤巖層特點，需要選擇適合的刀具類型和刀盤結構，以保證切削效果良好、刀具壽命長。同時，還需考慮刀具的排列方式、數(shù)量以及刀盤的自清潔能力等因素，以減少堵刀和停機次數(shù)，提高工作效率。
(四)底抽巷支護方案設計
在TBM掘進底抽巷的過程中，底抽巷的支護方案設計至關重要，直接關系到工程的安全性和質量。針對煤巖層的特點，我們需要選擇適合的支護材料和支護結構，以確保巷道的穩(wěn)定性和安全性。通常，我們可以采用錨桿、鋼架、混凝土噴射等方式進行支護，根據(jù)實際情況進行綜合考慮和設計。同時，還需要考慮巷道的排水和通風系統(tǒng)設計，確保工作環(huán)境良好、通風暢通，為施工人員提供良好的工作條件。
(五)地質災害預測與應對措施
在TBM掘進底抽巷的過程中，地質災害如冒頂、沖擊地壓等可能會對工程施工帶來一定的風險。因此，我們需要通過地質勘察和監(jiān)測手段，提前預測可能發(fā)生的地質災害，并采取相應的應對措施，以確保工程的安全和順利進行。這包括加強支護工程、及時調整掘進參數(shù)、加強地質監(jiān)測等措施。只有在全面考慮地質條件的基礎上，采取有效的預防和控制措施，才能有效應對地質災害的風險，確保工程的安全進行。
綜上所述，TBM掘進底抽巷中的煤巖層控制關鍵技術涉及巖層特征分析、工程參數(shù)優(yōu)化設計、刀盤結構與刀具選擇、底抽巷支護方案設計以及地質災害預測與應對措施等多個方面，只有全面考慮各項因素并采取有效措施，才能保證工程的安全、高效和質量。
二、應用效果評價
(一)安全性評估
TBM掘進底抽巷的安全性評估是確保工程施工人員和設備安全的至關重要的環(huán)節(jié)。在評估過程中，我們首先會對工程施工過程中可能發(fā)生的安全事故及其原因進行深入分析。通過對事故發(fā)生的概率、可能的危害程度以及影響范圍進行評估，我們可以識別出潛在的安全風險，并制定相應的應對措施。同時，我們還會對安全管理措施的執(zhí)行情況進行監(jiān)測和評價，確保各項安全規(guī)定得到有效執(zhí)行。合理有效的安全管理措施能夠有效預防和減少事故的發(fā)生，從而保障工程施工的順利進行。
(二)工程質量評價
工程質量評價是衡量工程施工質量的關鍵指標之一。在TBM掘進底抽巷的過程中，我們對巷道形態(tài)、支護結構、地質災害情況等方面進行全面評估，以判斷工程質量是否符合設計要求。優(yōu)良的工程質量表現(xiàn)在巷道平整度、支護結構的牢固性以及地質災害的預防和應對能力等方面。通過對這些關鍵指標的評估，我們可以及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施加以改進，確保工程質量達到最優(yōu)水平，滿足工程需求。
(三)經(jīng)濟效益評價
經(jīng)濟效益評價是對工程投資回報情況進行綜合評估的重要指標之一。在TBM掘進底抽巷的過程中，我們通過對施工成本、工期、資源利用率等方面進行綜合分析，以評估工程的經(jīng)濟效益。合理有效的工程管理和施工技術能夠有效地降低施工成本，提高資源利用率，從而實現(xiàn)工程投資的最大化回報。通過對成本的嚴格控制和資源的合理利用，我們可以有效降低工程施工的總投資，并在較短的時間內實現(xiàn)投資回報，為項目的可持續(xù)發(fā)展提供保障。綜合考慮工程投資、回報率以及長期運營成本等因素，可以為投資決策提供重要參考，確保工程項目的經(jīng)濟效益最大化。
(四)環(huán)境保護效果評價
環(huán)境保護效果評價是評估工程對周邊環(huán)境影響程度的重要指標之一。在TBM掘進底抽巷的過程中，我們需要對廢棄物處理、水土保持、噪音污染等方面進行全面評估，以判斷工程對周邊環(huán)境的影響程度。通過合理有效的環(huán)境保護措施，我們可以最大限度地減少對周邊環(huán)境的不利影響，保護生態(tài)環(huán)境的完整性和穩(wěn)定性。例如，通過采用先進的廢棄物處理技術，將廢棄物進行合理處理和處置，減少對土壤和水資源的污染;同時，通過采取有效的水土保持措施，防止土壤侵蝕和水資源浪費;此外，通過控制施工噪音和塵埃排放，減少對周邊居民生活和工作的干擾。綜合評估工程對環(huán)境的影響程度，可以為環(huán)境保護措施的改進和完善提供重要參考，實現(xiàn)工程建設與環(huán)境保護的協(xié)調發(fā)展。
(五)技術創(chuàng)新與發(fā)展展望
在TBM掘進底抽巷的過程中，不斷推進技術創(chuàng)新和發(fā)展是提高工程質量和經(jīng)濟效益的關鍵。通過對TBM掘進底抽巷中的新材料、新技術、新設備等進行研究和應用，不斷提高掘進效率、降低施工成本，推動TBM掘進技術的發(fā)展。未來，隨著科技的不斷進步和工程管理水平的提高，TBM掘進底抽巷的技術將會不斷創(chuàng)新和完善，為地下工程施工提供更加安全、高效、環(huán)保的解決方案。
綜上所述，通過對TBM掘進底抽巷的應用效果進行全面評價，可以全面了解工程的安全性、質量、經(jīng)濟效益、環(huán)境保護效果以及技術創(chuàng)新與發(fā)展情況，為未來類似工程的設計和施工提供參考和借鑒。
結語
TBM掘進底抽巷的關鍵技術及應用效果評價，彰顯了地下工程領域的不斷創(chuàng)新與發(fā)展。通過全面評估安全性、工程質量、經(jīng)濟效益、環(huán)境保護及技術創(chuàng)新，我們不僅提高了工程施工的安全性和質量，還實現(xiàn)了經(jīng)濟效益最大化和環(huán)境保護的目標。展望未來，隨著技術的進步與應用的拓展，TBM技術將持續(xù)發(fā)展，為地下工程的可持續(xù)發(fā)展做出更大貢獻。
參考文獻
[1]唐榮. TBM集群掘進性能分析與預測[D]. 石家莊鐵道大學, 2023.
[2]謝建奇. 超特長隧洞集群TBM故障分析與主軸承壽命評估方法[D]. 石家莊鐵道大學, 2023.
[3]韓興忠. 基于機器學習的復合地層TBM掘進效率預測模型研究[D]. 華北水利水電大學, 2023.
