□ 葉廷勇向奇志

　　12月22日，我國第一座采用全斷面隧道掘進機（TBM）施工的煤礦斜井——神華神東補連塔礦2號副井順利貫通，這標志著我國礦用斜井設計施工與裝備技術(shù)已經(jīng)達到世界先進水平，填補了我國TBM在長距離大坡度煤礦斜井建設領域的技術(shù)空白，開創(chuàng)了煤礦斜井施工新模式，是煤礦建井模式的革命性變革，驗證了TBM施工煤礦斜井的關鍵技術(shù)和理論，對促進我國深層煤炭資源開發(fā)具有重大意義。神東補連塔煤礦斜井是國家科技支撐計劃“盾構(gòu)施工煤礦長距離斜井關鍵技術(shù)研究與示范”的依托工程，該項目是“十二五”國家科技支撐計劃礦產(chǎn)資源高效勘探與開發(fā)方向重點支持的研究課題。

　　2733米長、直徑7.62米、-9.5%連續(xù)下坡，僅用半年時間

　　該項目為中國鐵建十一局和鐵四院聯(lián)合投標的設計施工總承包項目。據(jù)施工方中國鐵建十一局項目負責人張開順介紹，斜井工程自2015年6月11日正式掘進以來，在開挖直徑7.62米，-9.5%連續(xù)下坡，同步管片襯砌的工程條件下，施工進度日新月異，創(chuàng)下最高月進尺639米的世界紀錄，和連續(xù)4個月月進尺超過500米的優(yōu)異業(yè)績。施工中以科研為先導，以技術(shù)儲備為基礎，精心組織，科學管理，解決了長距離、連續(xù)下坡、上穿下跨既有巷道、掘進泥質(zhì)砂巖、多次穿越煤層、高壓富水等六大技術(shù)難題，實現(xiàn)了全過程安全生產(chǎn)，僅用半年時間，順利貫通了2733米長的神東補連塔礦2號副井。

　　設計方中國鐵建鐵四院神東項目設計總體負責人游龍飛介紹，在工程設計過程中，針對長距離、大坡度斜井安全性和耐久性設計難題，研究提出了限壓排放的差異性防水結(jié)構(gòu)、能適應地層變形的管片襯砌結(jié)構(gòu)等設計理念，通過實施斜井管片壁后分區(qū)域分類型注漿等技術(shù)方案，解決了長距離、大坡度斜井的工程建設難題。

　　據(jù)了解，傳統(tǒng)的煤礦斜井建井工法，月進尺約100米，TBM的掘進速度是傳統(tǒng)施工進度的4—5倍。如果煤層埋深加大，斜井長度就更長，采用TBM施工進度優(yōu)勢就會更明顯。同時，由于TBM掘進同步實施管片襯砌，成井質(zhì)量高，設計壽命可達70年，礦井后期的運營及維護成本較傳統(tǒng)工法成型的斜井下降50%以上。

　　TBM總長約165米、總重超過1560噸、總裝機功率3800千瓦，為成套斜井施工裝備

　　該項目所采用的國內(nèi)首創(chuàng)長距離大坡度煤礦斜井TBM總長約165米、總重超過1560噸、總裝機功率3800千瓦，是成套的斜井施工裝備，集斜井施工開挖、襯砌、出渣、運輸、通風、排水等功能于一體，可穿越軟巖、硬巖和復合地層等特殊復雜地層，還可通過調(diào)整TBM姿態(tài)克服過豎曲線的難題。相關設備系統(tǒng)進行了防爆設計，具備大流量通風除塵、長距離反坡排水、長距離重載物料運輸、有害氣體檢測報警與系統(tǒng)聯(lián)動控制等功能，能確保煤礦斜井施工安全可靠。TBM設備設計、制造方中國鐵建重工集團副總經(jīng)理程永亮說。

　　地下工程界TBM及其應用技術(shù)領域?qū)＜抑袊F建設備物資部總機械師沙明元介紹，TBM在煤礦工程的引入與運用，體現(xiàn)出了這種技術(shù)施工安全性好、建井速度快、成井質(zhì)量高、環(huán)境保護好的顯著特點，大大提升了煤炭行業(yè)建井專業(yè)化、標準化、信息化水平，創(chuàng)新了煤礦建井模式，有力推動了煤礦建井技術(shù)升級，大大提升了我國技術(shù)裝備的研制水平，具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義，對中國鐵建地下工程技術(shù)的發(fā)展和科技創(chuàng)新有積極的促進作用。

　　煤礦建井領域應用TBM工法，將為億噸級礦區(qū)主要建井模式

　　補連塔煤礦位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗，是我國優(yōu)質(zhì)煤炭資源重點區(qū)域，該區(qū)域煤炭總資源儲量超過200億噸，將規(guī)劃建設2—3個年產(chǎn)億噸級煤炭的現(xiàn)代化礦區(qū)。中國神華神東煤炭集團總經(jīng)理楊榮明說。

　　煤礦行業(yè)有關專家認為，由于可實現(xiàn)帶式輸送機連續(xù)輸送，單個斜井巷道最大運煤能力可達2000萬噸/年，較同規(guī)格斜井巷道（非連續(xù)輸送）的運煤能力高出近1倍。因此，斜井開拓將是億噸級礦區(qū)的主要建井模式，同時也是我國大型深煤層礦井工程的發(fā)展趨勢。而在煤礦建井領域應用TBM工法，對于推動長距離斜井安全優(yōu)質(zhì)高效施工意義重大。

　　中國鐵建副總裁夏國斌表示，中國鐵建和神華集團依托國家科技支撐計劃“盾構(gòu)施工煤礦長距離斜井關鍵技術(shù)研究與示范”、 “大直徑全斷面硬巖掘進機關鍵技術(shù)研究及應用”和“長距離大坡度斜井TBM關鍵技術(shù)研究”等項目支持，結(jié)合試驗工程地質(zhì)條件進行關鍵技術(shù)研究和科技攻關，開展了TBM選型配置、斜向始發(fā)、斜井連續(xù)快速施工、地下原位拆解、數(shù)字化遠程監(jiān)控、不良地段綜合處置、斜井結(jié)構(gòu)等課題研究，研究成果在神華神東補連塔煤礦斜井工程中得到了驗證和成功應用。中國鐵建旗下的中鐵十一局、中鐵建大橋局集團、中鐵第四勘察設計院、鐵建重工等在煤礦建井中從工程設計、裝備制造到工程施工實現(xiàn)了協(xié)同創(chuàng)新的重大突破，改變了我國乃至世界礦用斜井建設模式。

　　目前，盾構(gòu)/TBM已逐漸成為我國城市地鐵、鐵路隧道、引水隧洞等基礎設施建設的重要設備，但盾構(gòu)/TBM在煤礦斜井等礦山建設工程領域的成功應用卻長期處于空白，研究先進的礦井建設技術(shù)、提高煤炭開發(fā)效率是我國資源開發(fā)技術(shù)領域的重大課題。