盾构机在煤矿斜井掘进中的可行性分析

摘要：我国是煤炭开采和需求大国，煤炭也是目前国家重要的能源材料和战略资源，但是我国的煤炭开采水平，矿井的安全性与世界煤炭开采的强国还是有一定差距的，所以我们在煤矿的掘进、采煤、安全措施、综合管理等方面有大量的课题要去公关，尽快进入世界先进采煤国家行业，更加有效的里有不可再生的煤矿资源。本文主要探讨在煤矿斜井掘进过程中利用盾构机进行挖掘的可行性，以及与传统相比，盾构机觉得优劣势比较，为矿井掘进提供参考。

　　关键词：盾构机；斜井；掘进

　　1前言

　　国是煤炭开采和需求大国，煤炭也是目前国家重要的能源材料和战略资源，但是我国的煤炭开采水平，矿井的安全性与世界煤炭开采的强国还是有一定差距的，所以我们在煤矿的掘进、采煤、安全措施、综合管理等方面有大量的课题要去公关，尽快进入世界先进采煤国家行业，更加有效的里有不可再生的煤矿资源。目前我国矿井主要形式有立井、平硐、斜井等，在各类矿井中，斜井具有井筒掘进技术和施工设备较简单，掘进速度快，井筒装备及地面设施较简单，井底车场及硐室也较简单的特点，因此斜井得到了广泛的应用，而且斜井初期投资较少，建井期较短；在多水平开采时，斜井石门工程量少，石门运输费用少，斜井延深方便，对生产的干扰少；大运量强力带式输送机的应用，增加了斜井的优越性，扩大了斜井的应用范围.斜井一般有主斜井、副斜井、回风井等。主斜井：是用来运输煤炭的斜井。副斜井：是用来上下材料或人员的斜井。回风井：是用来抽出全矿井或一个采区及多个采区的风流的井筒。所以研究斜井的掘进，探讨一种高效，安全，先进的掘进方法非常的必要。

　　2盾构机掘进的特点

　　传统斜井掘进使用的是钻爆法，这种方法工人需要亲自打钻眼，然后装药起爆，安全系数相对较低，工人劳动强度大，而且断面不好控制，机械化程度比较低，受井下条件的约束也比较多。利用盾构机掘进航道的话就是机械化程度比较高，工人劳动强度低，掘进的断面规则，然后容易控制。盾构机一般可以分为硬岩盾构机（TBM）和软岩盾构机两类，硬岩盾构机常用在中硬度岩层的掘进，一般掘进的岩层的轴抗压小于50—150Mpa，软岩盾构机主要适用于地下20米内的淤泥层、砂层等，盾构机与钻爆法比较掘进速度快，使用盾构机单月最大掘进距离可达1000m以上，还有就是前期支护方便，成本低，盾构机在掘进过程本身就业进行临时支护，而且对围岩的损伤小，超挖范围可以控制在3%左右，钻爆法一般都在10%。更重要的事盾构机掘进斜井安全、环保，盾构机施工过程噪音小、粉尘少对工人伤害极低，这与目前我国煤矿行业提倡绿色、安全、节能生产的大方向高度一致。

　　但是盾构机掘进斜井过程中也有些劣势，首先设备成本投资很高，国产4米直径的盾构机，一套需要1500万左右，直径增加一米设备成本增加500.进口的价格就更高了，一般是国产的3倍以上。再有对矿井形状有严格要求，限制的部分矿井的掘进，安装盾构机也使比较费时费力的，需要大型吊装设备，安装周期一般在1个半月左右。转场也不方便。

　　3盾构机的国内外应用

　　盾构机在地铁巷道建设，铁路公路隧道建设的领域应用十分广泛，在施工中也积累了大量经验，国外在煤矿施工掘进中也有很多应用实例，取得良好的效果。但是目前在我国盾构机应用于煤矿巷道挖掘还处于刚刚起步阶段，还有形成规模，很多煤矿企业对于这种掘进方式还处于理论验证，小心探索阶段。究其原因我分析有如下几点，第一，成本造价过高，盾构机成本支出大，盾构机设备一次投资都要在5000万以上，还有后期维护，保养，近年来煤矿行业利润下降，很多企业面临资金短缺的情况，而且国家整体控制煤炭行业的发展速度，这给很多煤企老总在设备更新升级的投入带来很多顾虑，第二，没有应用经验，技术处于起步期还有需要继续完善和成熟的地方，我国到2013年才成功研制出国产硬岩煤矿掘进盾构机，用于煤矿矿井的掘进，相比之前掘进机这种相对成熟的设备，缺少应用案例和使用经验，这是很多企业的顾虑之一，国内技术能否达到世界先进水平，是否具有良好的可靠性和性价比，还需要应用过程中实例得以验证。第三，一些煤矿受地址情况的限制也不适合使用盾构机，而且这种设备操作复杂，对施工要求高，有些矿井井下情况十复杂顶板和底板条件差，这对盾构机井下的适应性是个极大的挑战。

　　4盾构机煤矿斜井掘进可行性分析

　　综上所述，我国盾构机在煤矿斜井掘进中的可行性和应用前景如何呢？目前国家制定出台了多项关于煤矿安全生产，安全建设的条纹和规定，而且逐步立法和健全现有法律规范行业生产，废除落后产能，淘汰落后工艺，在政策上非常有利于高效、安全的高科技设备投入生产建设环节，虽然暂时处于起步阶段但是有较高的发展前景。近些年我国的人力成本不断提升，廉价劳动力时代已经过去，劳动力紧缺的现象已经在很多地方有所体现，特别是在人们传统观念上煤矿行业处于高危领域中，有意愿的从业人员正在减少，所以利用先进设备提高生产建设的安全性，代替传统劳动密集型作业和危险环境下作业就显得势在必行，盾构机斜井掘进会有效解决传统钻爆法作业的危险性和不确定性，有效保障作业人员的安全。再有目前环保政策对盾构机应用也有较为深远的影响，后续会单独研究，这里就不展开叙述了。随着我国装备制造业的进步和发展盾构机可以实现国产化，其成本也会大大降低。由此可见盾构机由于煤矿矿井掘进的前景是十分光明的，其为企业带来的经济效益和长远的社会效益也使可以预见，目前已经有喝多企业开始启动了盾构机项目，我们继续跟踪和研究我国盾构机掘金技术的应用，没国家经济发展，保证国家战略资源煤炭安全作出贡献。

　　参考文献：

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　　[2]胡胜利，乔世珊[J].建筑机械，1999（11）.

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