首山一矿TBM过断层岩机交互作用规律及卡机灾害防治技术
张建国1
穆彤彤2
鲁义强3
刘佳伟2
杨战标1
张盛2
王龙飞4
1.平顶山天安煤业股份有限公司,河南 平顶山 4760002.河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 4540013.中铁工程装备集团有限公司,河南 郑州 4500164.河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 454001;中国矿业大学 煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏 徐州 221116
摘要：全断面隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)在煤矿巷道掘进穿越断层破碎带时,极易发生卡机现象,严重制约TBM的掘进速度和适应性.为了解决这个问题,基于首山一矿TBM穿越断层破碎带时的岩机交互数据,通过对有效掘进循环大量数据的筛选,以及对正常掘进循环各个阶段的识别划分,结合TBM岩机数据融合的围岩分级方法,分析了TBM在进入断层前、断层中的主要掘进参量变化规律及巷道破坏现象,揭示了断层破碎带卡机致灾机理,提出了TBM在煤矿巷道施工穿越断层破碎带时的灾害防治措施.结果表明:TBM在临近断层交界面时,施工速度急剧下降,以较低的推进速度和较高的保前盾压力持续在断层区域掘进.当刀盘全部进入断层面后,保前盾压力上升至最大值,拱顶上方围岩出现大范围坍塌,大量破碎岩体涌入盾体,在刀盘和护盾上方形成筒仓式塌落腔.这些问题影响了TBM的掘进效率,也对其结构稳定性构成了严重威胁,最终导致了卡机灾害的发生.因此,TBM在煤系地层穿越断层破碎带,要做好对前方岩体信息的超前地质预报,同时,在TBM刀盘前方配置超前围岩加固设备,如精准注浆装置、超前小导管打设装置等,通过对破碎岩体的加固,间接提高围岩参数,保证TBM稳定穿越断层破碎带.
关键词：全断面隧道掘进机(TBM)断层破碎带刀盘岩机交互机制卡机防治技术
分类号：TD263.3+2(矿山设计与建设)
资助基金：国家自然科学基金(52174074)国家自然科学基金(52204108)国家自然科学基金(52374086)中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室开放研究基金资助项目(SKLCRSM24KF002)
论文发表日期：2025-08-20
在线出版日期：2025-08-18（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 133-142 )
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