针对当前煤矿复杂地层中TBM掘进速度受制于巷道支护速度,难以充分发挥TBM速度优势的突出问题,研究团队研发了新型钢管片型装配式支护结构。开展了新型装配式支护结构大比尺模型试验,获得新型支护结构在受载条件下变形破坏规律,根据试验结果优化新型支护结构型式。基于新型钢管片支护下TBM掘进巷道数值模拟评估新型支护结构可靠性。最后开展工业性试验,现场验证新型钢管片式支护结构用于煤矿TBM掘进巷道的可行性。试验结果表明,钢管片支护结构在煤矿深部复杂地层变形量小于1mm,可在90 min内完成一环管片(1.5m)的安装工作,显著提高了TBM掘进巷道的支护强度和TBM掘进作业线的地层适应性,为未来进一步提高煤矿巷道掘进速度、保障煤矿采掘接替提供技术参考。最后,针对煤矿复杂地层TBM掘进巷道安全快速支护技术的特点,总结了煤矿复杂地层TBM掘进巷道安全快速支护技术未来研究方向。
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煤矿复杂地层TBM掘进巷道新型装配式支护结构工程实践
唐永志1,2,唐彬1,程桦1,王传兵2,王要平2
安徽理工大学 土木建筑学院
淮南矿业(集团)有限责任公司
TBM已在煤矿深井巷道掘进工程中成功应用,取得了显著的社会经济效益。但仍存在影响其进一步推广应用的技术瓶颈。针对当前支护结构与支护技术难以同时满足支护效率、支护强度和施工成本方面的要求,TBM难以充分发挥其速度优势的技术瓶颈,研究团队研发了新型钢管片型装配式支护结构。开展了新型装配式支护结构大比尺模型试验,获得新型支护结构在受载条件下变形破坏规律,根据试验结果优化新型支护结构型式。基于新型钢管片支护下TBM掘进巷道数值模拟评估新型支护结构可靠性。最后开展工业性试验,现场验证新型钢管片式支护结构用于煤矿TBM掘进巷道的可行性。试验结果表明,巷道围岩最大拉应变为803 με,钢管片支护结构变形量小于1mm。新型支护结构安装速度快,可在90 min内完成一环管片(1.5m)的安装工作,显著提高了TBM掘进巷道的支护强度和TBM掘进作业线的地层适应性。为未来进一步提高煤矿巷道掘进速度、保障煤矿采掘接替提供技术参考。
唐永志
教授级高工
唐永志,男,1962年2月生,安徽淮南人,中共党员,教授级高级工程师,享受国务院特殊津贴,原淮河能源控股集团有限责任公司、淮南矿业(集团)有限责任公司副总经理、首席专家,兼任中国煤炭学会副理事长、中国岩石力学学会软岩分会副理事长,国务院特殊津贴获得者,入选安徽省“115”产业创新团队带头人、学术和技术带头人,荣获第二届全国杰出工程师鼓励奖。
深井安全高效生产、深厚表土层特殊法凿井、煤与瓦斯突出防治、高应力软岩围岩控制、巷道快速掘进
紧紧围绕煤矿生产建设现实难题进行攻关,承担国家科技重大专项等国家级课题4项,主持企业课题上百项,获得省部级及以上科技奖17项,获授权专利29项,发表论文40余篇,成绩显著,为企业乃至煤炭行业安全生产作出了巨大贡献。
引用格式
唐永志,唐 彬,程 桦,等. 煤矿复杂地层TBM掘进巷道新型装配式支护结构工程实践[J]. 煤炭科学技术,2024,52(9):68−75.
TANG Yongzhi,TANG Bin,CHENG Hua,et al. New prefabricated support structure for TBM tunneling in complex strata of coal mines: engineering practice[J]. Coal Science and Technology,2024,52(9):68−75.