《斜井工程隧道掘進機施工技術(shù)》依托我國首例采用隧道掘進機施工的神東補連塔煤礦斜井工程.針對建設(shè)煤礦大埋深、長距離、大坡度斜井過程中隧道掘進機工法可能出現(xiàn)的各種關(guān)鍵技術(shù)問題,系統(tǒng)介紹了采用隧道掘進機施工的補連塔煤礦斜井工程與地質(zhì)概況.斜井工程設(shè)計,隧道掘進機選型、配置及主要結(jié)構(gòu)組成,隧道掘進機組裝、步進、調(diào)試、始發(fā)、試掘進、掘進和拆解施工工藝,刀具檢查與更換,設(shè)備維護保養(yǎng),管片生產(chǎn)技術(shù).斜井施工通風(fēng)、排水、出渣、運輸、監(jiān)測技術(shù)和工程管理等內(nèi)容,包括從斜井工程設(shè)計、隧道掘進機研制和施工成套關(guān)鍵技術(shù),形成了適用于長大煤礦斜井隧道掘進機施工新型技術(shù)體系,填補了我國在該領(lǐng)域的技術(shù)空白,對大型煤礦開發(fā)與斜井施工具有重要指導(dǎo)作用,對于礦用斜井隧道掘進機法建井具有重要的參考價值。
《斜井工程隧道掘進機施工技術(shù)》可供礦業(yè)、交通、水利、水電等行業(yè)的建設(shè)管理、規(guī)劃管理人員,工程監(jiān)理、設(shè)計、施工技術(shù)人員和高校、科研機構(gòu)的研究人員參考。
神東補連塔煤礦斜井是我國第一座采用單護盾隧道掘進機施工的煤礦斜井。斜井工程采用隧道掘進機施工在我國還是首例,在世界上也為數(shù)不多。
眾所周知,煤炭是我國的主體能源,在一次能源消費結(jié)構(gòu)中約占65%.是關(guān)系國家經(jīng)濟命脈和能源安全的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。隨著煤炭開采技術(shù)的進步,采用斜井實現(xiàn)主井出煤膠帶化和副井輔助運輸無軌膠輪化是煤礦建設(shè)的發(fā)展方向,尤其是隨著既有煤礦開采枯竭、接續(xù)儲備資源埋深加大,建設(shè)大斷面、大坡度、長距離斜井將成為煤礦建井的主流模式。
目前,國內(nèi)建設(shè)煤礦斜井一般采用凍結(jié)法、鉆爆法、綜掘法等傳統(tǒng)工藝施工。凍結(jié)法對于長距離連續(xù)凍結(jié)開挖受工藝技術(shù)及經(jīng)濟條件的限制已無法滿足要求;鉆爆法存在工藝安全系數(shù)低、進一步降低成本困難、綜合進度慢等缺點;綜掘法工藝成熟,但安全系數(shù)一般,因無法實現(xiàn)全斷面開挖,在大斷面掘進施工中需要分臺階掘進,綜合成本無明顯優(yōu)勢。該類傳統(tǒng)方法的共性問題是施工安全系數(shù)較低、井筒成形質(zhì)量一般、綜合成本無優(yōu)勢、建設(shè)工期長,總體經(jīng)濟及社會效益相對較低。國內(nèi)外隧道掘進機工法已經(jīng)較為成熟,面對各種不同的工況條件均有眾多成功的案例,作為目前世界上最先進的大型綜合性隧道施工設(shè)備,隧道掘進機代表著國際隧道施工技術(shù)的最高水平,已廣泛應(yīng)用于交通、水電、礦山、市政、國防等工程領(lǐng)域,合理選配合適的機型和施工工藝能夠有效實現(xiàn)長大斜井的工廠化作業(yè)。在長距離煤礦斜井施工中采用隧道掘進機技術(shù),相對于傳統(tǒng)的施工方法呈現(xiàn)出以下明顯優(yōu)勢。
一是安全。隧道掘進機是全機械化開挖,鋼筋混凝土預(yù)制管片襯砌結(jié)構(gòu)同步支護,不存在隧道塌方問題,可確保作業(yè)人員和機械設(shè)備安全。
二是優(yōu)質(zhì)。井筒永久支護采用預(yù)制管片結(jié)構(gòu),工廠化生產(chǎn),質(zhì)量穩(wěn)定。
三是快速。隧道掘進機集開挖、支護、出渣、運輸?shù)人淼朗┕すば蛴谝簧,流水線作業(yè),具備月進尺600m以上的能力,是傳統(tǒng)施工方法的3~5倍。
四是環(huán)保。隧道掘進機施工機械化程度高,工人勞動強度低,機器除塵,環(huán)境友好;同步襯砌排水受控,能有效防止地下水位下降和地表沉降,對生態(tài)保護有益。
隧道掘進機法施工長距離斜井技術(shù)難度大在我國尚屬首例。中國鐵建股份有限公司與神華集團有限責(zé)任公司簽署合作框架協(xié)議,聯(lián)合開展采用隧道掘進機施工煤礦長距離斜井的試驗研究,工程設(shè)計、裝備制造和工程施工單位技術(shù)人員合作研究、協(xié)同創(chuàng)新。2015年12月22日,我國第一座采用全斷面隧道掘進機施工的神東補連塔煤礦斜井順利貫通,標(biāo)志著我國礦用斜井設(shè)計施工與裝備技術(shù)已經(jīng)達到世界先進水平,填補了我國隧道掘進機在長距離大坡度煤礦斜井建設(shè)領(lǐng)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,對促進我國深層煤炭資源開發(fā)具有重大意義。
本書由沙明元著,張丕界、肖明清、程永亮、楊廣慶主審。主要撰寫人員及分工如下:
中國鐵建股份有限公司:沙明元(第三、四、六、七、八、九、十、十五章)、丁正全(第十三章);中鐵十一局集團有限公司:蔣國云(第十八章)、張開順(第七章)、譚立平(第十六章)、唐天東(第六章)、邱承有(第五、七章)、蔣先和(第八、十二章)、王明華(第十章)、張瑞禮(第十七章)、劉明輝(第六、十五章)、湯啟棟(第十四章);中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司:鄧朝輝(第二、五章)、游龍飛(第二、十一章)、姚捷(第二、十章);中國鐵建重工集團有限公司:梅勇兵(第四章)、徐震(第九章)。此外,本書由沙明元負(fù)責(zé)統(tǒng)稿工作。
本書的出版得到了國家科技支撐計劃課題“盾構(gòu)施工煤礦長距離斜井設(shè)備選型與配置技術(shù)”,課題編號2013BAB10B01;國家科技支撐計劃課題“煤礦長距離斜井盾構(gòu)始發(fā)及連續(xù)下坡掘進技術(shù)”,課題編號2013BAB10802的支持與資助。
由于水平有限,書中難免有錯誤或不當(dāng)之處,敬請讀者批評指正。
第一章 工程與地質(zhì)概況
第一節(jié) 工程概況
第二節(jié) 工程地質(zhì)
第三節(jié) 地質(zhì)構(gòu)造
第四節(jié) 水文地質(zhì)
第二章 斜井工程設(shè)計
第一節(jié) 斜井設(shè)計原則及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
第二節(jié) 斜井?dāng)嗝嬖O(shè)計
第三節(jié) 斜井管片結(jié)構(gòu)設(shè)計
第四節(jié) 結(jié)構(gòu)防水、泄水設(shè)計
第五節(jié) 壁后填充設(shè)計
第三章 隧道掘進機選型與配置
第一節(jié) 隧道掘進機的分類及適用范圍
第二節(jié) 選型原則及依據(jù)
第三節(jié) 工程特點及重難點分析
第四節(jié) 掘進機的型式
第四章 ZTT7565型隧道掘進機
第一節(jié) 技術(shù)參數(shù)
第二節(jié) 隧道掘進機尺寸重量
第三節(jié) 刀盤
第四節(jié) 盾體
第五節(jié) 主驅(qū)動
第六節(jié) 管片拼裝與卸載運輸系統(tǒng)
第七節(jié) 帶式輸送機
第八節(jié) 超前鉆機
第九節(jié) 后配套系統(tǒng)
第十節(jié) 液壓系統(tǒng)
第十一節(jié) 流體系統(tǒng)
第十二節(jié) 電氣系統(tǒng)
第五章 始發(fā)段設(shè)計與施工
第一節(jié) 始發(fā)段總體設(shè)計
第二節(jié) 明挖主體段結(jié)構(gòu)施工技術(shù)
第六章 隧道掘進機組裝、步進、調(diào)試與始發(fā)
第一節(jié) 隧道掘進機組裝
第二節(jié) 隧道掘進機步進
第三節(jié) 隧道掘進機調(diào)試
第四節(jié) 隧道掘進機始發(fā)
第七章 隧道掘進機掘進
第一節(jié) 隧道掘進機試掘進
第二節(jié) 正常掘進主要施工工藝
第八章 刀具檢查與更換
第一節(jié) 概述
第二節(jié) 滾刀基本結(jié)構(gòu)與失效形式
第三節(jié) 刀具維修
第四節(jié) 刀具使用統(tǒng)計
第九章 隧道掘進機設(shè)備維護保養(yǎng)
第一節(jié) 概述
第二節(jié) 維護與保養(yǎng)操作說明
第十章 隧道掘進機拆解技術(shù)
第一節(jié) 拆機硐室設(shè)置及支護說明
第二節(jié) 隧道掘進機設(shè)備拆解施工方案
第三節(jié) 隧道掘進機硐內(nèi)拆機資源配置計劃
第四節(jié) 隧道掘進機拆機、運輸安全注意事項
第十一章 聯(lián)絡(luò)巷道施工技術(shù)
第一節(jié) 聯(lián)絡(luò)巷道設(shè)計及施工
第二節(jié) 施工質(zhì)量保證措施
第十二章 斜井管片生產(chǎn)技術(shù)
第一節(jié) 管片廠總體籌劃
第二節(jié) 管片生產(chǎn)工序及技術(shù)要點
第三節(jié) 管片生產(chǎn)技術(shù)要求
第四節(jié) 管片存儲與運輸
第五節(jié) 管片檢驗試驗
第六節(jié) 管片修補
第七節(jié) 管片拼裝
第十三章 斜井施工通風(fēng)技術(shù)
第一節(jié) 通風(fēng)設(shè)計
第二節(jié) 施工通風(fēng)方案
第三節(jié) 風(fēng)筒技術(shù)說明
第四節(jié) 施工通風(fēng)安全組織機構(gòu)
第五節(jié) 通風(fēng)管理制度
第六節(jié) 施工通風(fēng)安全技術(shù)措施
第十四章 斜井施工防排水技術(shù)
第一節(jié) 防水方案
第二節(jié) 排水系統(tǒng)
第三節(jié) 排水供電
第十五章 斜井施工出渣
第一節(jié) 運輸機的選型
第二節(jié) 帶式輸送機
第三節(jié) 帶式輸送機安全操作和維護保養(yǎng)
第四節(jié) 安全及文明施工保障措施
第十六章 斜井施工運輸技術(shù)
第一節(jié) 硐內(nèi)運輸條件
第二節(jié) 無軌膠輪車運輸編組
第三節(jié) 膠輪車物料運輸流程
第四節(jié) 膠輪車主要參數(shù)和配置
第五節(jié) 膠輪車運輸及保養(yǎng)管理
第十七章 斜井施工監(jiān)測技術(shù)
第一節(jié) 控制測量
第二節(jié) 施工測量
第十八章 斜井工程安全管理
第一節(jié) 斜井工程安全風(fēng)險辨識
第二節(jié) 風(fēng)險評估程序和方法
第三節(jié) 專項事故風(fēng)險控制技術(shù)與組織措施
第四節(jié) 應(yīng)急預(yù)案
第五節(jié) 應(yīng)急響應(yīng)
后記