張曉生

（山西省水利建筑工程局，太原030006）

1 工程概況及地質(zhì)條件

同忻礦井建設(shè)項目位于大同市西南約20 km，大同煤田北東部。

本標段為A標段，主要工作內(nèi)容為主斜井井筒及相關(guān)工程，主斜井擔(dān)負全礦的煤炭運出任務(wù)，井筒傾角5°08′，斜長4 545.0 m，凈寬6.0～5.6 m。運輸工具為帶式輸送機。該地區(qū)為第四系下部以棕紅色亞黏土、亞砂土為主，含鈣質(zhì)結(jié)核；上部以淺黃、黃褐色馬蘭黃土為主，分選較好，結(jié)構(gòu)疏松，強度較低。下部侏羅系巖性以中砂巖、粗砂巖為主；二疊系以灰白色砂巖、砂質(zhì)泥巖組成；石炭系巖性以粗、細碎屑巖為主。

2 事故說明

同忻礦主斜井TBM在掘進至樁號159.335 m時，該段右側(cè)為破碎帶巖層，并出現(xiàn)大量塌方，刀盤中心線偏右1.487 m，奇偶主推油缸伸出行程相差8 cm，牽引油缸左側(cè)伸出86 cm，右側(cè)伸出77 cm，連接橋左側(cè)的人行道已頂住洞壁，1號皮帶機尾（相對2號皮帶）中心線明顯左擺，即在短距離內(nèi)洞軸線發(fā)生嚴重偏移現(xiàn)象。當(dāng)時TBM可以向前掘進，但刀盤和前護盾通過主推油缸不能收回向后推移（經(jīng)調(diào)高壓力也不能收回）。

3 事故分析

當(dāng)時具體情形是：TBM可以向前掘進，刀盤和前護盾通過主推油缸不能收回向后推移，但后盾體部分卻能自由后退或前進，初步分析：首先普遍認為刀盤和前護盾不是因邊刀磨損被夾住，故排除；第二，154-273TBM的設(shè)計轉(zhuǎn)彎半徑為R1 500 m，而目前掘進自由弧的半徑約為R300～R600 m，很可能是前護盾和伸縮外盾處因偏角過大與左側(cè)洞壁之間產(chǎn)生嚴重摩察，甚至已切入洞壁巖層，致使機頭不能后退；第三，由于伸縮護盾部分左右上下都存在夾角，故伸縮內(nèi)外盾之間肯定也存在別勁現(xiàn)象。

另外，根據(jù)測量人員提供的實測數(shù)據(jù)在電腦上作出TBM掘進路線：其擬和線為自由弧段，并以刀盤處為基點，在自由弧段作切線，量得伸縮外盾末端處（作直線運動時）應(yīng)切入左側(cè)巖層30 mm左右。而前護盾和伸縮外盾之間為剛性連接，約6 m，在短行程內(nèi)肯定為直線運動，這樣的話，機頭根本無法后退。確定以上分析是致使機頭不能后退的主要因素之一，牽引油缸和1號皮帶機雖然都存在別勁現(xiàn)象，但都不是主因，故不需拆除。況且，牽引油缸還有一個作用就是在退前盾時可以通過皮帶架提供一個向后的拉力。

主因判斷方法：先將主推油缸全部收回，拆除伸縮內(nèi)盾和后盾體之間連接油缸和行程檢測油缸，通過外力或加工輔助剛結(jié)構(gòu)將伸縮內(nèi)盾向前移直至與伸縮外盾全部重疊，然后再把主推油缸行程全部伸完，打開后支撐油缸進行收刀盤動作：如果能夠收動，說明第三種分析為主因；否則，第二種分析為主因。

最后確定主因為第二種分析，即前護盾和伸縮外盾處因偏角過大與左側(cè)洞壁之間產(chǎn)生嚴重摩察，致使機頭不能后退。

針對上述情況，經(jīng)過有關(guān)技術(shù)人員和專家進行事故分析和討論后，最后對繼續(xù)向前掘進和TBM整機后退兩種方案進行了比選，決定采用后者。

4 TBM整機后退方案實施的基本步驟

將TBM整機（包括后配套部分）后退80 m（如果有必要的話可繼續(xù)向后推移）；

后退過程中逐步拆除已安裝好的剛拱架、底管片及道軌；

后退完畢后，將80 m段內(nèi)的左側(cè)巖壁全部按設(shè)計斷面進行爆破擴挖；

TBM采用單護盾模式向前掘進，并將渣料掘出，逐步向左偏移直至回到設(shè)計洞軸線，同時逐步安裝剛拱架、底管片及軌道；

到達掌子面后，采用雙護盾模式向前掘進；

TBM通過后，將不符合設(shè)計要求的斷面修整合格。

5 需處理的主要兩部分

5.1 后配套部分

經(jīng)初步計算得出后配套所需牽引力約為70 t左右，可在洞口部位利用洞口兩側(cè)的鋼筋混凝土墻體作為支撐點，通過兩根輔助油缸（300/240×2000）倒替伸縮行程配合主推缸伸縮將后配套向后推移，液壓系統(tǒng)油路可從3號皮帶機液壓站接出。需要注意的是：后配套和主機的后退步驟必須協(xié)調(diào)好，以主推缸伸縮行程為基準。

另外，在機尾設(shè)4個25 t導(dǎo)鏈配合輔助油缸動作，同時與原剎車系統(tǒng)一起為后配套保持靜止時提供向后的作用力。注：后退時為上坡動作。

5.2 機頭段擴挖

對采用小炮爆破和人工鑿巖進行比選，最后選用前者，從尾盾左側(cè)開始向前掘一個小巷道至前盾處，小巷道高2.5～3 m（必要時可適當(dāng)加高），寬70 cm左右，人工和皮帶機配合出渣，然后試機后退。因為前者比后者能夠大大地縮短時間和節(jié)省人力，但需注意的事項有：做好防護措施；把握好裝藥量；爆破時將洞內(nèi)的所有的電源全部關(guān)閉；帶班人員時刻注意安全。

在TBM退后一定距離后即可以開始施工先從掌子面徑向鉆孔爆破，待爆破出臨空面后改為軸向爆破，以控制超挖，由人工清理出擴挖范圍。

擴挖全部完成后，由TBM采用單護盾模式向前掘進，并啟動刀盤將渣料送出洞外，操作手逐步向左調(diào)偏直至回到設(shè)計洞軸線，同時逐步安裝剛拱架、底管片及鋪設(shè)軌道。TBM接觸掌子面后，在右側(cè)后支撐靴上面墊枕木或特制的剛結(jié)構(gòu)使后支撐壓力達到掘進要求，然后采用雙護盾模式向前掘進。

6 結(jié)束語

在通常情況下，TBM施工過程中是不會出現(xiàn)整機較長距離后退現(xiàn)象的。如果在遇到非常差的、左右不均勻的地層時，這時測量及相關(guān)部門一定要時刻嚴密觀察洞軸線的方向偏移，及時告知操作手隨時做出調(diào)整，以免造成更大的失誤，增加工程費用。上述情況是一個教訓(xùn)！同時也積累了經(jīng)驗。以供從事TBM施工的廣大施工技術(shù)人員分享和借鑒。