重庆轨道交通6号线敞开式全断面岩石掘进机施工过站方案研究

介绍重庆轨道交通6号线一期工程敞开式全断面岩石掘进机(TBM)试验段的工程情况。结合敞开式TBM的机型特点和总工期要求,综合考虑TBM施工段所经过的区间及车站施工的具体情况,提出了敞开式TBM在城市轨道交通工程施工中掘进过站、步进过站以及步进通过车站中板的过站方案,保证TBM在站内能不停机、不等侍、快速施工、顺利过站,成功解决了敞开式TBM在轨道交通施工中的过站难题,为敞开式TBM逐渐大规模应用于重庆及其它城市轨道交通工程建设提供了技术支撑。

连续掘进敞开式全断面岩石掘进机控制系统的研究

敞开式全断面岩石掘进机是现代隧道建设中的重要施工设备之一。它和传统的钻爆法相比具有安全、优质、高效、环保的特点。因此,越来越受到国内地下隧道工程施工界的青睐。由于其在施工过程中换步时不能掘进,从而限制了其作业效率的提高。为此,我们提出了连续掘进敞开式全断面岩石掘进机方案,并对其作业过程中刀盘上作用力的恒定、支撑推进机构交替作业时的协调性要求给出了具体控制方案,并且通过具体实例进行了实施,证明方案可行,从而为我们国家全断面岩石掘进机实现跨越式发展提出了新思路。

煤矿超长斜井敞开式全断面掘进机施工可行性分析

斜井是保障矿山高效生产的矿井开拓方式之一,可实现矿井主运连续化,大型采、掘、运装备可采用无轨胶轮化直接下井,无需地面拆解和井下大硐室中组装的复杂工序。为满足陕西可可盖煤矿10.0 Mt/a的产能需求,基于井筒开拓方式影响因素的分析以及可可盖煤矿工程地质与水文地质条件的分析,提出了4版矿井开拓方案,考虑到外部运输条件便利、场地集中便于管理、缓坡斜井无轨胶轮化和无需换装等优势,初步确定了井田西部主副斜井+中部进回风立井的开拓方案;进一步梳理了煤矿长距离斜井钻爆法与机械破岩施工技术发展的现状与趋势,鉴于现有钻孔爆破法和悬臂掘进机作业线施工斜井存在掘进效率低、工序多、风险高等问题,提出了超长斜井采用全断面掘进机掘进的技术方案,论证了采用敞开式全断面掘进机施工的可行性和适用性;通过对比分析斜井围岩管片支护与锚网喷支护的优缺点,选择了近工作面锚网喷与局部围岩较破碎区段增设钢拱架的支护方式。根据可可盖煤矿工程地质与水文地质条件、环境条件、工程条件、建井技术、装备性能、施工工期、投资成本等因素的综合分析,可可盖煤矿主副斜井建设技术装备具有可行性和先进性,为同类型矿井开拓方式选择与超长斜井施工技术装备的确定提供了参考,为煤矿安全高效、绿色智能建设和发展奠定了基础。

三模式掘进机全断面岩层段TBM模式施工技术研究

为研究三模式掘进机使用TBM模式在全断面岩层中的施工技术,以广州地铁7号线二期萝岗站—水西站盾构区间工程为研究背景,分别从出渣方式、掘进参数控制、刀具管理和稳定器应用4个方面对三模式掘进机TBM模式施工技术进行总结。结果表明:1)本工程中三模式掘进机使用镶齿滚刀施工,相对光面滚刀的消耗更少,刀盘转矩更低;2)三模式掘进机TBM模式采用泥浆循环和螺旋输送机双通道出渣,可显著降低泥浆管堵塞的概率,提高出渣效率;3)三模式掘进机在前盾、中盾安装稳定器和撑靴,可保证全断面硬岩地层中掘进盾体不发生滚动,同时增强盾体稳定性;4)在全断面岩层中采用三模式掘进机TBM模式开挖隧道,刀盘转速为3.0 r/min,总推力约15000 k N,转矩可控制在1300 k N·m,推进速度为8~12 mm/min。

煤矿井下用全断面掘进机安全技术要求研究及建议

煤矿井下用全断面掘进机是最新引入煤矿井下施工的大型巷道掘进装备,有效地改善了煤矿巷道建设过程中掘进速度慢、效率低等问题。介绍了煤矿井下用全断面掘进机结构组成、分类以及工作原理,并基于煤矿井下用全断面掘进机性能研究,结合煤矿瓦斯爆炸环境和工作特点提出了适合煤矿井下用全断面掘进机的安全技术要求和建议,为煤矿井下用全断面掘进机设计制造、安全使用提供了技术指导和参考。

全断面竖井掘进机锥形刀盘破岩机理研究

刀盘刀具系统作为全断面竖井掘进机的关键组成部分,不同刀盘锥度及刀间距对滚刀破岩起决定性的作用。运用ABAQUS软件建立滚刀动态破岩模型,分析不同刀盘锥度和不同刀间距对滚刀破岩的影响,并获取了滚刀在破岩过程中的受力情况及破岩效率。结果表明:滚刀破岩效率随着刀盘锥度的增大而减小,滚刀破岩效率随着滚刀安装半径的增大而减小,综合滚刀受力、破岩效率和实际工况,得到刀盘锥度为120°、滚刀刀间距为40 mm时,滚刀破岩效率最高。为竖井掘进机锥形刀盘设计提供了理论依据,有效提高了竖井掘进机破岩效率和整机研制水平。

敞开式全断面隧道掘进机通过不良地质地段的措施和施工方法

研究目的:铁道部1997年引进的两台TB880E型TBM由德国Wirth公司生产,该机型的结构及技术性能参数以西安安康铁路秦岭特长隧道为设计对象,主要适用于硬岩隧道的掘进施工,属敞开式硬岩TBM。TBM如何通过软弱围岩是一个世界性的难题。研究方法:结合西安南京铁路桃花铺1号隧道的工程实践,研究预防TBM施工事故的措施和施工方法。研究结论:提出了“超前探测,支护紧跟,调整参数,适速推进,减少扰动”20字方针。对于施工过程中出现的各种坍方如何处理进行了说明,总的处理措施是“及时喷锚,加密钢架,搭焊钢管,网板结合,封闭坍腔,回填密实”。TBM顺利、安全通过不良地质地段的措施和方法在桃花铺1号隧道的掘进后期得到很好的验证。

基于ADAMS的全断面竖井掘进机锥形刀盘载荷特性

全断面竖井掘进机锥形刀盘在竖井施工中具有导向性好、姿态调整方便等优点,滚刀作为竖井掘进机施工中最直接的破岩工具,获取其载荷分布规律对于竖井掘进机的刀盘刀具系统的合理设计和掘进过程中装备姿态的调整具有重要意义。基于ADAMS建立了全断面竖井掘进机锥形刀盘与岩体耦合模型,合理施加约束条件对正常掘进工况进行仿真,获取了竖井掘进机锥形刀盘刀具的载荷分布规律。结果表明:由于安装方式的不同,正滚刀所受到的侧向力和滚动力均大于中心滚刀,对正滚刀刀座与辐条之间的连接强度提出了更高要求;随着正滚刀在刀盘上安装半径的增大,其受到的垂直力也增大。中心滚刀所受到合力载荷稳定性较正滚刀明显较好,波动更小;随着滚刀在刀盘上安装半径的增加,滚刀所受到的合力载荷大小波动更大,载荷稳定性也更差。

敞开式全断面隧道掘进机开挖软弱破碎围岩隧道的施工方法

西安-南京铁路桃花铺1号隧道是继西康铁路秦岭特长隧道之后采用敞开式掘进机施工的又一座长大铁路隧道。结合工程实践,总结了TBM进入软弱破碎围岩的判别方法、遇到的主要问题,提出了"超前探测,管棚注浆,调整参数,适速推进,减少扰动,防止坍塌"的施工原则,和"密排拱架,搭焊钢管,网板结合,及时喷锚,封闭塌腔,回填密实"的处理措施。

全断面隧道掘进机主轴承受力分析及不拆解状况下的检测方法

文章主要分析了全断面隧道掘进机主轴承三列滚子的结构形式及不同工况下受力状况。并通过计算分析,阐明了全断面TBM主轴承三列滚子的磨损情况与主轴承寿命的相互关系。为隧道工程项目提出了一套具有参考价值的主轴承定期磨损检测方案。

矿用全断面掘进机监控系统设计与实现

针对矿用全断面掘进机周期检修及事后维修模式停机时间长、设备运行可靠性低等问题,本文对全断面掘进机智能监测技术进行研究,设计了一套基于虚拟仪器的全断面掘进机智能监控系统。系统通过对掘进机电机、液压泵及变速箱等设备的工况参数实时采集监测,为故障预测诊断提供数据支撑,及时发现故障隐患,发生突发故障时可迅速定位,有效缩短设备检修时长,提高运行效率。

全断面掘进机安全技术应用研究

全断面掘进机是实现矿井下巷道快速掘进的重要装备。然而,复杂的井下环境导致设备故障频发、适应性差、监控滞后等,严重制约了全断面掘进机的安全高效应用。文章系统分析了全断面掘进机在矿井下应用中存在的关键技术问题,提出了具有针对性的解决策略,包括加强设备状态监测与故障预警、优化截割部件设计、采用化学改性和物理加固相结合的矿岩加固方法、建立远程智能操控系统等。这些技术措施的综合应用,可显著提升全断面掘进机的安全性、可靠性和自动化水平,促进矿石开采智能化发展。

全断面隧道掘进机在城轨项目中适用性及施工进度影响因素探讨

为了研究全断面隧道掘进机在城轨项目的适用性,通过查阅相关资料、调研相关案例,分析了全断面隧道掘进机应用于城市轨道交通中的优势和劣势,并分析始发、掘进、过站3方面因素对施工进度的影响。

全断面掘进机(TBM)在超特长隧道施工中的应用研究及发展

文章深入探讨了全断面掘进机(TBM)在超特长隧道施工中的应用,并对其未来发展趋势进行了评估。文章指出,TBM技术作为隧道施工的关键技术,以其高效、安全和环保的特点被广泛认可。文中分析了TBM在超特长隧道施工中的具体应用,特别是在面对复杂地质条件、提高施工效率和保障工程安全方面的优势。同时,预测了TBM技术未来的发展方向,包括技术创新、环境可持续性和智能化管理,为超特长隧道建设提供了参考。

敞开式全断面硬岩掘进机在长大隧洞快速掘进中的实践应用

敞开式全断面硬岩掘进机在我国隧道施工中应用较多,然而在含有灰岩地层的长大隧洞中应用则较少。根据吉林省中部城市引松供水总干线施工四标段敞开式全断面硬岩掘进机施工的实际情况,重点从工程地质条件、支护系统、机械设备、材料运输、施工组织、激励措施等方面进行分析总结,提出为满足敞开式全断面硬岩掘进机快速掘进所需注意的问题,总结出敞开式全断面硬岩掘进机快速掘进所需要的条件。

小型巷道全断面掘进机快速施工关键技术与应用

岩巷掘进效率对于煤矿高效生产具有重要影响。与传统的钻爆法和综掘机法相比,盾构掘进施工法在掘进效率方面具有显著优势,已逐步应用在煤矿岩巷掘进施工中,但其直径一般都超过5 m,难以适用于小断面岩巷。因此,为提高小断面岩巷掘进速度,综合考虑井筒罐笼提升、设备运力、巷道尺寸、瓦斯治理模式、设备防爆性能、连续化排矸、巷道施工条件等因素,研制出了直径为3.5 m的小型矿用全断面掘进机。基于工程地质条件进行数值模拟,提出砂岩、砂质泥岩和泥岩顶板条件下的最优支护参数,获得了巷道最优支护参数,并通过动态调整实现巷道围岩分类精准控制,达到“围岩控制稳定、支护材料数量精确、支护耗时少”的目标。通过研制钢筋自联网、超长运输能力带式输送机,提高整机变坡范围(-9°~+9°),改进刀盘冷却水循环系统,超前治理断层技术,解决了现场应用中遇到的技术难题。研究结果表明,连续化排矸系统构建、盾构机作业线设备配置、快速始发与拆除技术、巷道精准支护施工及劳动组织方式均为保障盾构机快速施工的关键技术。最后,将该小型矿用全断面掘进机及快速施工技术应用于顾桥矿东一边界回风巷,7个月内完成3115 m岩巷掘进施工,月进尺600.6 m,刷新了淮南矿区岩巷掘进施工记录,掘进效率提高至钻爆法的3.15倍,人均工效提高至钻爆法的3.82倍。

煤矿巷道类矩形全断面掘进机切割机构设计及仿真分析

为解决我国煤矿巷道领域类矩形隧道全断面一次掘进成型及快速掘进难题,针对宽6 m、高4.2 m的类矩形隧道,开展全断面掘进机切割机构研究。通过分析多种隧道成型技术方案特点,确定了一种由左右三臂刀盘和上下截割滚筒组成的切割机构技术方案;结合煤矿巷道实际需求,设计了类矩形隧道成型形状;开发设计了刀盘、截割滚筒结构,进行了截齿选用、布置;采用Solid-Works软件分别建立了三臂刀盘和截割滚筒三维模型,利用ANSYS软件分别对三臂刀盘和截割滚筒做了模态分析和静力学分析。结果表明:1)采用圆形刀盘与截割滚筒组合式切割机构,能够实现全断面类矩形隧道的掘进成型;2)切割机构能够满足强度及刚度的要求且不会发生共振现象;3)实际煤矿巷道掘进应用表明,切割机构具有较高的掘进效率,在煤矿巷道类矩形隧道领域具有较好的应用前景。

煤矿超千米深部全断面岩石巷道掘进机的提出及关键岩石力学问题

为解决超千米深井巷道建设面临的严峻挑战,通过对现有的巷道掘进、支护技术与全断面岩石隧道掘进机(TBM)技术对比分析,结果表明:全断面岩石隧道掘进机优势明显,且满足超千米深井巷道建设的需求,现代化大型矿井也具备引入全断面掘进机的条件,将TBM引入超千米深井巷道建设,在解决所涉及的关键岩石力学和机械制造问题后加以改进,称之为全断面岩石巷道掘进机(RBM——Full Face Roadway Boring Machine)。由于煤矿深部巷道的建设环境与隧洞建设环境存在显著差异,RBM施工将面临两大关键问题——卡盾和刀盘破岩问题。为了揭示RBM卡盾机理,指出了其关键岩石力学问题,包括超千米深井巷道RBM开挖卸荷路径下围岩挤压大变形机理,护盾周围围岩挤压变形分布规律,围岩-护盾-支护相互作用机理,卡盾判据,卡盾防治理论及方法。

全断面岩石掘进机盘形滚刀破岩模拟

目的通过破岩模拟优化盘型滚刀刀圈,改善滚刀的设计,减少滚刀失效,提高滚刀使用寿命.方法根据岩石Drucker-Prager塑性准则和岩石力学特性,利用ABAQUS有限元软件模拟了破岩过程中盘型滚刀和岩石的受力和变形,分析了不同压入深度对受力和变形的影响.结果研究结果显示,当盘型滚刀的压入深度为0.76 mm时,岩石和滚刀接触出现破碎;随着滚刀压入深度的增加,对应岩石破碎区的应力区和变形区增大,但应力区的增大更显著.结论研究结果对理解TBM的破岩机理和盘型滚刀的结构优化具有一定的参考价值,同时为今后进一步使用有限元软件模拟滚刀破岩的研究打下了基础.

基于实例推理的全断面岩石隧道掘进机刀盘主参数设计方法

刀盘主参数设计是全断面岩石隧道掘进机的关键问题,是影响其掘进性能的决定性因素。刀盘破岩机理复杂,刀盘须针对围岩属性进行适应性设计,充分利用先前刀盘设计实例中积累的成功经验和数据至关重要。提出基于实例推理的刀盘主参数设计方法。给出刀盘设计实例的表示方法;根据实例属性特点,给出各种属性的局部相似度计算方法;针对取值为区间数的实例属性,提出一种基于属性值概率分布的区间相似度计算方法;运用组合修改实例的方法获得新刀盘的主参数设计方案。经工程应用实例设计表明,该方法设计结果较好。