薛 鵬，馮 亮

（1.陜西省榆林市神木市煤礦技術(shù)服務(wù)中心，陜西 榆林 719400；2.陜西省榆林市神木市煤炭運(yùn)銷管理站，陜西 榆林 719300）

全斷面隧道挖掘機(jī)是一種集多種功能為一體的現(xiàn)代化施工設(shè)備，能夠同時(shí)進(jìn)行隧道開(kāi)挖、支護(hù)與排土等工作，極大的提升了礦井施工效率與質(zhì)量，推動(dòng)礦井行業(yè)朝著技術(shù)化、體系化的方向不斷發(fā)展[1]。全斷面隧道挖掘機(jī)主要包括兩大類，分別為：硬巖隧道挖掘機(jī)，簡(jiǎn)稱TBM；盾構(gòu)機(jī)。二者應(yīng)用領(lǐng)域不同。TBM 主要應(yīng)用在開(kāi)挖面穩(wěn)定性高，以及圍巖可支護(hù)性好的礦井施工之中。盾構(gòu)機(jī)主要應(yīng)用在地質(zhì)較差，礦層硬度高得施工之中，應(yīng)對(duì)軟土地面、礦井隧道開(kāi)挖能夠發(fā)揮極大作用，應(yīng)結(jié)合礦井施工的實(shí)際情況，選取不同的施工技術(shù)[2]。

礦井工程是我國(guó)礦山行業(yè)的重要組成部分，對(duì)于礦山行業(yè)發(fā)展具有十分重要的作用。應(yīng)重視礦井工程的積極發(fā)展，拓展礦井工程的規(guī)模，為礦井施工提供良好施工條件，選取適合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦井工程經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的同步提升。傳統(tǒng)礦井開(kāi)拓方法主要有鉆爆法、凍結(jié)法等，施工效率低、安全性差、施工管理難度大、人員工作環(huán)境復(fù)雜危險(xiǎn)等，不能滿足我國(guó)礦井行業(yè)不斷發(fā)展的需要，不利于建設(shè)現(xiàn)代化的新型礦井開(kāi)拓模式，需要進(jìn)行積極轉(zhuǎn)變[3]。所以，TBM 以及盾構(gòu)施工法應(yīng)運(yùn)而生，具有施工效率高、施工質(zhì)量佳、安全性強(qiáng)、易于管理等優(yōu)勢(shì)，在礦井開(kāi)拓中，能夠盡量降低對(duì)周圍環(huán)境不良影響，人工勞動(dòng)強(qiáng)度低，降低企業(yè)施工成本，提升礦產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。因此，采用TBM 以及盾構(gòu)施工法不僅能夠提升對(duì)地下礦產(chǎn)資源開(kāi)采效率，更有利于推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化礦井行業(yè)的積極發(fā)展[4]。

1 TBM在礦井中的應(yīng)用概述

礦產(chǎn)資源是我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展最基礎(chǔ)的能源之一，其工程也是我國(guó)大力扶持、重點(diǎn)培養(yǎng)、積極提升的重要項(xiàng)目，礦井施工進(jìn)度與質(zhì)量直接關(guān)系著礦產(chǎn)資源開(kāi)采，以及經(jīng)濟(jì)效益的獲取，是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)構(gòu)成的主要因素。井巷工程是礦井施工中的重要組成部分，幾乎占據(jù)一半的施工工期，建井是一項(xiàng)施工周期長(zhǎng)、專業(yè)性強(qiáng)的綜合性復(fù)雜工程，在施工過(guò)程中容易受到多種因素影響，所以，要想確保建井施工順利實(shí)施，確保礦井工程整體施工效率與經(jīng)濟(jì)效益的提升，需要選擇正確的施工設(shè)備與技術(shù)，作為支持保障[5]。

在礦井施工中，礦井的開(kāi)拓對(duì)整個(gè)施工過(guò)程起著至關(guān)重要的作用，直接決定了礦井施工量以及相關(guān)施工技術(shù)的選擇，更關(guān)系著整個(gè)礦井工程未來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的獲取，以及礦產(chǎn)資源開(kāi)采質(zhì)量。所以，需要加強(qiáng)對(duì)礦井開(kāi)拓施工安全，尤其應(yīng)重視施工安全管理，保證礦井施工在安全環(huán)境下進(jìn)行，同時(shí)運(yùn)用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)手段，提升礦井施工效率，常用的礦井開(kāi)拓技術(shù)主要有鉆爆法等。但是傳統(tǒng)的礦井開(kāi)拓技術(shù)具有一定的局限性，施工效率較差、礦井開(kāi)采質(zhì)量難以保障，工程施工安全性能較低、工作人員施工環(huán)境復(fù)雜艱苦、井下成型質(zhì)量難以得到保障，已經(jīng)不能滿足逐漸拓展的現(xiàn)代化礦產(chǎn)企業(yè)的要求，應(yīng)積極優(yōu)化礦井開(kāi)拓模式，構(gòu)建完善的礦井開(kāi)拓技術(shù)體系，采用先進(jìn)的礦井開(kāi)拓方式，提升礦井整體開(kāi)采施工效率。

采用全斷面隧道挖掘機(jī)法進(jìn)行礦井施工，能夠提升工程施工安全性，最大限度的減輕不良因素對(duì)施工造成影響，確保施工人員的生命安全，同時(shí)要保證整個(gè)礦井工程施工的順利、高效實(shí)施。依據(jù)大當(dāng)前的礦井開(kāi)拓施工技術(shù)看，TBM 與盾構(gòu)施工法與傳統(tǒng)的礦井開(kāi)拓施工法相比，具有施工技術(shù)完善、施工效率高、施工質(zhì)量高保障等優(yōu)勢(shì)。TBM 與盾構(gòu)法應(yīng)用在一些大型的礦井開(kāi)采工程之中，具有十分重要現(xiàn)實(shí)性意義，不僅能夠提升對(duì)地下礦產(chǎn)資源開(kāi)采利用率，更能降低企業(yè)成本，最大限度的提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的獲取。

2 TBM在礦井中的具體應(yīng)用

斜井掘進(jìn)工程。我國(guó)礦產(chǎn)資源經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)采，出現(xiàn)表層礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)度，且消耗殆盡的問(wèn)題，需要對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行深層次的開(kāi)采。主要通過(guò)斜井巷道的方式提升礦井開(kāi)采效率，提高礦產(chǎn)運(yùn)送能力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地下深埋礦產(chǎn)資源的開(kāi)采。因此，斜井開(kāi)拓模式，是礦井開(kāi)采行業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要方向。但是任何事情都具有兩面性，斜井開(kāi)拓有優(yōu)勢(shì)，也有不足支持，斜井開(kāi)拓方式投入成本高、施工周期長(zhǎng)、專業(yè)性強(qiáng)、占地面積大，在實(shí)際礦井開(kāi)采中應(yīng)用，只有規(guī)模較大的企業(yè)才能足以支撐。以我國(guó)內(nèi)蒙古鄂爾多斯的礦井斜井工程為例，整個(gè)工程需要?jiǎng)澐制邆€(gè)井田，深埋690 米，總長(zhǎng)度為6000 米。此項(xiàng)工程施工地段主要以巖石、砂質(zhì)為主，斷面穩(wěn)定性高，但是在局部施工地段存在斷層破碎帶，井下的軟土隧道等現(xiàn)象。地下水水質(zhì)良好，綜合水文地質(zhì)條件比較適合應(yīng)用全斷面隧道挖掘機(jī)技術(shù)。結(jié)合斜井工程施工具有條件復(fù)雜、深埋較長(zhǎng)、連續(xù)下坡等復(fù)雜多變特點(diǎn)，在實(shí)際施工之前，需要對(duì)項(xiàng)目施工情況進(jìn)行全面勘察，優(yōu)化整合勘察資料，制定科學(xué)施工方案，為斜井開(kāi)拓施工提供科學(xué)指導(dǎo)。最終使用的施工方案是單護(hù)盾式全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)和集成土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)模式。這兩種施工模式在一定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)相互轉(zhuǎn)化，都能確保斜井開(kāi)拓施工效率與質(zhì)量。斜井掘進(jìn)施工能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與生產(chǎn)效益的同步提升，但是在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的局限性，例如：為了確保深埋距離適當(dāng)，需要始終保持設(shè)備具有良好的運(yùn)行狀態(tài)。在實(shí)際施工中，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行養(yǎng)護(hù)與維修，尤其重視各零部件的良好性能；其次，在掘進(jìn)施工期間需要進(jìn)行長(zhǎng)距離的連續(xù)下坡施工，需要確保礦產(chǎn)資源運(yùn)輸設(shè)備的工作效率，同時(shí)保證排水系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠維持正常通風(fēng)。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程管理與指導(dǎo)，始終保持機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的安全性，及時(shí)應(yīng)對(duì)外界環(huán)境對(duì)全斷面隧道挖掘機(jī)使用性能的不良影響，提升整個(gè)施工項(xiàng)目的工作效率。

3 雙模式TBM設(shè)計(jì)特點(diǎn)及應(yīng)用難點(diǎn)具體體現(xiàn)

3.1 施工設(shè)備可靠性要求高

斜井隧道施工對(duì)設(shè)備性能，尤其是可靠性要求高，需要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備各零部件的定期質(zhì)量檢測(cè)與維護(hù)，例如：刀盤刀具，管片拼裝機(jī)等，只有始終確保機(jī)械設(shè)備的高性能，才能確保斜井隧道順利實(shí)施。

3.2 TBM 應(yīng)用受到多種因素影響

TBM 施工應(yīng)用受到多種因素影響，尤其是重載物料頻繁倒運(yùn)，水流急涌、有毒氣體數(shù)量加劇等，都會(huì)嚴(yán)重降低TBM 系統(tǒng)的使用性能。同時(shí)，需要對(duì)各種施工機(jī)械設(shè)備，施工資源進(jìn)行優(yōu)化配置，提升工程整體安全性，最大限度的發(fā)揮資源使用率，能夠有效應(yīng)對(duì)各種不良因素對(duì)TBM 系統(tǒng)帶來(lái)的不良影響。

4 TBM的發(fā)展趨勢(shì)

（1）盾構(gòu)機(jī)以及TBM 產(chǎn)品應(yīng)用在礦井開(kāi)采工程之中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，取得了不錯(cuò)的應(yīng)用成果，逐漸取代了傳統(tǒng)的礦井開(kāi)采施工技術(shù)，拓展了市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。隨著我國(guó)礦井開(kāi)采工程數(shù)量增加、規(guī)模擴(kuò)大，對(duì)于TBM 系統(tǒng)設(shè)備的需求量也急劇上升，使用TBM 施工法進(jìn)行礦井建設(shè)具有極大優(yōu)勢(shì)，提升了我國(guó)礦井開(kāi)發(fā)技術(shù)，有利于構(gòu)建科學(xué)現(xiàn)代化的礦井開(kāi)拓技術(shù)體系，完善TBM 產(chǎn)品系列，形成連鎖化的產(chǎn)生生產(chǎn)、銷售模式，有利于推動(dòng)TBM 施工法走向國(guó)際，提升我國(guó)礦井開(kāi)拓技術(shù)國(guó)際影響力。

（2）掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣泛，應(yīng)用早地鐵隧道、礦井隧道等工程中取得不錯(cuò)成效，也帶動(dòng)了全斷面隧道挖掘機(jī)法的進(jìn)一步深入探究。隨著技術(shù)的不斷更新、優(yōu)化，不僅應(yīng)用在礦產(chǎn)行業(yè)之中具有十分重要作用，也能應(yīng)用在金屬礦山的開(kāi)采之中，是TBM 施工法發(fā)展的一個(gè)重要方向。

（3）隨著采礦工程、井下隧道以及金屬礦山等相關(guān)工程數(shù)量的不斷增多，應(yīng)用全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工法，其施工技藝能夠得到不斷提升，施工經(jīng)驗(yàn)不斷累積，將科學(xué)的施工技藝與豐富的施工經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，能夠推動(dòng)我國(guó)全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)及技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、技術(shù)化、體系化、現(xiàn)代化的發(fā)展，推動(dòng)施工技術(shù)逐漸走向成熟。

5 結(jié)語(yǔ)

礦井開(kāi)采不僅是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要組成部分，更是國(guó)家實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健、長(zhǎng)久發(fā)展的重要能源保障之一。傳統(tǒng)的礦井開(kāi)采方式已經(jīng)不能適應(yīng)礦產(chǎn)企業(yè)快速發(fā)展規(guī)模，需要積極改進(jìn)采礦施工方式，與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合。全斷面隧道挖掘機(jī)施工法應(yīng)用而生，其中TBM 與盾構(gòu)施工法常用，且取得不錯(cuò)的長(zhǎng)效，企業(yè)應(yīng)重視其應(yīng)用。能夠提升礦井開(kāi)采效率與質(zhì)量，提升采礦工程施工過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)我國(guó)礦產(chǎn)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)更好、更快深入發(fā)展，推動(dòng)礦產(chǎn)業(yè)朝著技術(shù)化、現(xiàn)代化的大型企業(yè)實(shí)現(xiàn)積極、穩(wěn)健發(fā)展。