?——國(guó)內(nèi)首條整線穿越采空區(qū)礦山TBM工程紀(jì)實(shí)
2026-02-03 10:05:44
在中國(guó)煤礦建設(shè)史上，每一次極限穿越，都是一首用鋼鐵與意志譜寫的壯歌。繼在新疆天山腹地創(chuàng)造80米小半徑極限轉(zhuǎn)彎的行業(yè)奇跡后，中煤三建市政公司（以下簡(jiǎn)稱市政公司）的建設(shè)鐵軍，又將新時(shí)代“猛虎”精神的旗幟插在了地質(zhì)條件更為復(fù)雜的淮南大地深處。
近日，市政公司承建的淮滬煤電丁集煤礦西翼集中矸石膠帶機(jī)大巷TBM掘進(jìn)工程，歷時(shí)艱苦攻堅(jiān)，最終精準(zhǔn)抵達(dá)設(shè)計(jì)終點(diǎn)，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)首條整線穿越采空區(qū)的礦山TBM工程全面告捷。這條全長(zhǎng)2224.6米的巷道，不僅成功在上下兩層采空區(qū)的夾縫中穿越1960米，更累計(jì)征服11條斷層、1個(gè)應(yīng)力集中區(qū)，小凈距穿越5個(gè)已施工巷道，在“中國(guó)煤與瓦斯突出最嚴(yán)重、地質(zhì)條件最復(fù)雜、熱害最突出”的兩淮煤田核心區(qū)，完成了堪稱“地質(zhì)博物館”中的極限穿越，為我國(guó)深部復(fù)雜地層TBM施工樹(shù)立了嶄新標(biāo)桿。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)?wèi){借卓越的技術(shù)水平與頑強(qiáng)的拼搏精神，贏得了甲方的高度認(rèn)可與賀信嘉獎(jiǎng)。
絕境探路 “地質(zhì)博物館”里的險(xiǎn)途攻堅(jiān)
丁集煤礦西翼集中矸石膠帶機(jī)大巷，從設(shè)計(jì)之初便注定是一場(chǎng)硬仗。巷道埋深超過(guò)850米，處于13-1煤采空區(qū)之下、11-2煤采空區(qū)之上的狹窄穩(wěn)定巖層中，如同在兩層巨大空殼間的薄板上開(kāi)鑿隧道，層位選擇余地極小，地壓異常、圍巖變形風(fēng)險(xiǎn)極高。施工區(qū)段被地質(zhì)學(xué)家形象地稱為“地質(zhì)博物館”：這里匯集了斷層破碎帶、應(yīng)力集中區(qū)、采動(dòng)影響區(qū)、高地溫、高瓦斯等多種極端地質(zhì)條件。其中，SF103正斷層落差達(dá)4.0-4.5米，巖體破碎；由上方1262（3）工作面回采形成的應(yīng)力集中區(qū)，影響范圍達(dá)50米，圍巖破碎、裂隙發(fā)育，伴隨瓦斯異常逸出風(fēng)險(xiǎn)；巷道還需小凈距穿越多條既有巷道，系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)交織疊加。
“這不僅僅是掘進(jìn)一條巷道，更像是在一個(gè)充滿未知風(fēng)險(xiǎn)的‘雷區(qū)’中進(jìn)行精密外科手術(shù)?！表?xiàng)目負(fù)責(zé)人回憶道。丁集礦項(xiàng)目面臨的不是單一的幾何難題，而是持續(xù)、多變、復(fù)合型的地質(zhì)災(zāi)害集群挑戰(zhàn)。普通TBM施工的規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)在此幾乎失靈，每一步推進(jìn)都需重新評(píng)估、動(dòng)態(tài)調(diào)整，施工難度與安全壓力創(chuàng)下了國(guó)內(nèi)礦山TBM領(lǐng)域的新紀(jì)錄。
猛虎亮劍 系統(tǒng)化攻堅(jiān)破四重困局
面對(duì)前所未有的復(fù)雜局面，市政公司再度亮出攻堅(jiān)克利的猛虎鋒芒。市政公司領(lǐng)導(dǎo)親自部署，抽調(diào)精兵強(qiáng)將組建項(xiàng)目部，以系統(tǒng)性思維、精細(xì)化管控、科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)為核心，針對(duì)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)、采空區(qū)威脅、高溫?zé)岷?、管理協(xié)同四重核心困局，展開(kāi)全方位、多層次的攻堅(jiān)戰(zhàn)。
地質(zhì)探察與動(dòng)態(tài)預(yù)警，筑牢安全前哨
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)深知，在“地質(zhì)博物館”中缺乏精準(zhǔn)地質(zhì)導(dǎo)航的掘進(jìn)，無(wú)異于踏入一場(chǎng)生死未卜的冒險(xiǎn)。他們建立了遠(yuǎn)超常規(guī)的三維動(dòng)態(tài)地質(zhì)探測(cè)與綜合預(yù)警系統(tǒng)。不僅嚴(yán)格依據(jù)礦方地測(cè)防治水科的《地質(zhì)預(yù)報(bào)通知書》、《地質(zhì)防治水安全生產(chǎn)聯(lián)系書》指導(dǎo)施工，更超前施工大量巖性探測(cè)孔、應(yīng)力監(jiān)測(cè)孔。在過(guò)SF103斷層前，通過(guò)密集鉆探，精準(zhǔn)掌握了斷層產(chǎn)狀、影響范圍和破碎程度；在進(jìn)入應(yīng)力集中區(qū)前，詳細(xì)分析采空區(qū)底板巖層應(yīng)力分布，劃定高風(fēng)險(xiǎn)段落。同時(shí)，在巷道內(nèi)全程加密布設(shè)頂板離層儀、應(yīng)力傳感器、收斂監(jiān)測(cè)點(diǎn)，形成“空-地-巷”一體化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)圍巖變形、應(yīng)力變化、瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)時(shí)感知與智能預(yù)警，將被動(dòng)應(yīng)對(duì)變?yōu)橹鲃?dòng)預(yù)控。
定制化支護(hù)與工藝創(chuàng)新，穩(wěn)住掘進(jìn)陣腳
針對(duì)斷層破碎帶和應(yīng)力集中區(qū)頂板極度破碎、易片易掉的特點(diǎn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用了動(dòng)態(tài)分級(jí)加強(qiáng)支護(hù)體系。支護(hù)并非一成不變，而是根據(jù)揭露巖性的實(shí)時(shí)變化進(jìn)行量體裁衣。常規(guī)破碎段，將原設(shè)計(jì)“5-0-5”（5根錨索）布置，立即加強(qiáng)為“5-2-5”甚至“5-3-5”，即在巷道拱部關(guān)鍵位置加密錨索，并采用更長(zhǎng)的SKP22-1/1860/4300mm高強(qiáng)錨索替代部分錨桿，配合300×300mm蝶形托盤，預(yù)緊力全程不低于180KN，形成強(qiáng)力承載拱。嚴(yán)重破碎或掉頂段：立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，采用金屬網(wǎng)+菱形網(wǎng)雙層網(wǎng)護(hù)頂，并施工護(hù)頂錨桿、錨索進(jìn)行托底。若掉頂高度超過(guò)0.5米，則暫停掘進(jìn)，使用輕型單體液壓支柱配合特制鞋帽進(jìn)行可靠臨時(shí)支護(hù)，待頂板完全控制后再行前進(jìn)。聯(lián)合工藝應(yīng)用，借鑒天山項(xiàng)目成功經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化采用“超前注漿加固+機(jī)械手輔助支護(hù)”工藝。通過(guò)注漿快速膠結(jié)破碎巖體，為錨桿錨索提供可靠著力點(diǎn)；機(jī)械手則大幅提高了在狹小、高?？臻g安裝支護(hù)構(gòu)件的效率和安全性，降低了人工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。
設(shè)備適應(yīng)性改造與精準(zhǔn)操控，賦予TBM“靈性”
面對(duì)復(fù)雜地層對(duì)TBM設(shè)備的嚴(yán)酷考驗(yàn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)施了多項(xiàng)針對(duì)性改造與操控策略。斷面保障：在進(jìn)入應(yīng)力集中區(qū)前，為刀盤邊刀加裝擴(kuò)挖墊塊，將掘進(jìn)直徑從5530mm逐步擴(kuò)挖至5630mm，為設(shè)備在圍巖變形后預(yù)留關(guān)鍵間隙，有效預(yù)防卡盾。參數(shù)精準(zhǔn)調(diào)控：TBM司機(jī)如同戰(zhàn)機(jī)飛行員，時(shí)刻緊盯推進(jìn)油缸推力、刀盤扭矩、貫入度、護(hù)盾間隙等數(shù)十個(gè)參數(shù)。設(shè)定嚴(yán)格預(yù)警閾值：推力超6500KN、扭矩超800kN·m、護(hù)盾間隙小于10mm即自動(dòng)預(yù)警并人工復(fù)核。推進(jìn)時(shí)采用“短進(jìn)尺、勤調(diào)整”模式，每推進(jìn)300mm調(diào)整一次，每2步進(jìn)行一次全站儀人工復(fù)測(cè)，確保姿態(tài)精準(zhǔn)。應(yīng)急脫困能力：針對(duì)最令人擔(dān)憂的“卡盾”風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目部未雨綢繆，預(yù)先編制了詳盡的《TBM卡盾處理安全技術(shù)措施》。當(dāng)TBM在應(yīng)力集中區(qū)前緣因頂板來(lái)壓被卡時(shí)，團(tuán)隊(duì)冷靜啟動(dòng)預(yù)案，在護(hù)盾上方精確實(shí)施小藥量、多孔位震動(dòng)爆破，松動(dòng)圍巖，成功使千噸“巨龍”脫困，展現(xiàn)了極端情況下的應(yīng)急處置能力。
綜合保障體系，護(hù)航全程生命線
瓦斯治理，嚴(yán)格執(zhí)行“一通三防”。風(fēng)筒緊跟迎頭，瓦斯傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。針對(duì)裂隙瓦斯，配備兩路專用應(yīng)急抽采管路和集氣罩，隨時(shí)對(duì)工作面瓦斯涌出采取有效的抽排手段。嚴(yán)格實(shí)行一炮三檢、三人連鎖爆破制度，所有爆破均使用煤礦許用數(shù)碼電子雷管，全程可控。防治水與降溫，堅(jiān)持“有疑必探”，加強(qiáng)水文觀測(cè)。巷道配備雙套排水系統(tǒng)，能力不低于30m3/h，應(yīng)對(duì)可能斷層出水。針對(duì)井下高溫?zé)岷?，?qiáng)化通風(fēng)系統(tǒng)，配備個(gè)體冷卻背心，增設(shè)冷卻循環(huán)系統(tǒng)，保障人員作業(yè)耐力。管理協(xié)同，實(shí)行礦方、項(xiàng)目部、設(shè)備廠家三位一體聯(lián)合值班制。跟班經(jīng)理、安檢員、瓦斯檢查工全程旁站。通過(guò)日分析會(huì)、口內(nèi)會(huì)實(shí)時(shí)解決問(wèn)題。清晰的避災(zāi)路線圖隨處可見(jiàn)，應(yīng)急演練常態(tài)化，確保安全意識(shí)融入每個(gè)環(huán)節(jié)。
智勝深巖 技術(shù)革新與精神傳承的雙重高光
2026年伊始，當(dāng)TBM刀盤沖破最后一段巖壁，精準(zhǔn)抵達(dá)預(yù)定位置，標(biāo)志著這場(chǎng)持續(xù)數(shù)百個(gè)日夜的極限挑戰(zhàn)取得最終勝利。施工精度、成型質(zhì)量、支護(hù)效果均達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。
這一勝利，是多重價(jià)值的凝聚。項(xiàng)目成功驗(yàn)證了TBM在全采空區(qū)、極復(fù)雜地質(zhì)條件下的適應(yīng)性與可靠性。形成的“深部復(fù)雜地層TBM施工動(dòng)態(tài)支護(hù)與安全控制成套技術(shù)”，包括地質(zhì)預(yù)警、分級(jí)支護(hù)、參數(shù)調(diào)控、應(yīng)急脫困等系列方案，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域空白，具有極高的推廣價(jià)值。在如此高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程重大安全事故“零發(fā)生”，創(chuàng)造了復(fù)雜地質(zhì)條件下礦山TBM施工的安全管理典范。
TBM掘進(jìn)相比傳統(tǒng)鉆爆法，在效率、成型、環(huán)保方面優(yōu)勢(shì)明顯。項(xiàng)目的成功，為丁集煤礦后續(xù)高效、綠色開(kāi)采奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也為類似條件的老礦區(qū)技術(shù)改造提供了新路徑。從天山80米急彎的“華麗轉(zhuǎn)身”，到丁集礦“地質(zhì)博物館”的全程穿越，新時(shí)代“猛虎”精神一脈相承。它體現(xiàn)為面對(duì)未知敢為人先的闖勁，面對(duì)艱險(xiǎn)攻堅(jiān)克難的拼勁，面對(duì)細(xì)節(jié)精益求精的鉆勁。這支隊(duì)伍再次證明，中國(guó)礦建人不僅能駕馭鋼鐵巨獸，更能以智慧和勇氣馴服最復(fù)雜的地質(zhì)條件。
天山腳下，新的挑戰(zhàn)仍在繼續(xù)；淮南深處，勝利的篇章已載入史冊(cè)。市政公司以丁集煤礦TBM項(xiàng)目的圓滿收官，再次向業(yè)界展示了其作為礦山建設(shè)國(guó)家隊(duì)的雄厚實(shí)力與責(zé)任擔(dān)當(dāng)。每一次極限挑戰(zhàn)的突破，不僅拓展了工程技術(shù)的邊界，更錘煉了隊(duì)伍，升華了精神。
展望未來(lái)，隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)不斷向深部、向復(fù)雜地層進(jìn)軍，TBM技術(shù)必將扮演更加重要的角色。而如同在丁集煤礦所展現(xiàn)的那樣，成功的關(guān)鍵不僅在于先進(jìn)的設(shè)備，更在于將新時(shí)代“猛虎”精神與科技創(chuàng)新、精細(xì)管理深度融合的軟實(shí)力。這支善打硬仗、能贏惡仗的鐵軍，必將承載著新的夢(mèng)想與使命，在祖國(guó)更深的地下空間，繼續(xù)書寫屬于中煤礦建的傳奇篇章。（饒凌峰）
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