趙鐵虎

（山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

盾構(gòu)機(jī)是當(dāng)今最先進(jìn)的隧道掘進(jìn)裝備，與鉆爆法相比，盾構(gòu)機(jī)集鉆巖、掘進(jìn)、支護(hù)于一體，使用電子、信息遙測、遙控?zé)舾咝录夹g(shù)對全部作業(yè)進(jìn)行制導(dǎo)和監(jiān)控，使掘進(jìn)過程始終處于最佳狀態(tài)，平均掘進(jìn)速度為鉆爆法的至少5 倍以上。目前，盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)在煤礦工程的應(yīng)用雖然處于起步階段，但發(fā)展前景廣闊，市場需求巨大。國外已有一些煤礦將盾構(gòu)法施工應(yīng)用于煤礦井下巷道掘進(jìn)，并取得了良好技術(shù)效果。近年來，我國很多煤礦企業(yè)將盾構(gòu)施工法應(yīng)用在煤礦中，并取得了一定的實踐經(jīng)驗。

1 盾構(gòu)機(jī)基本情況

1.1 盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)特征

產(chǎn)品名稱為QJYC045M 全斷面巖巷掘進(jìn)機(jī)；工作環(huán)境在海拔2 300 m 以下；環(huán)境溫度為10～35 ℃；平均相對濕度不大于95%（+25 ℃）；巖石強度為單軸抗壓強度30～160 MPa；可以有甲烷氣體；水文地質(zhì)無水或少水。

1.2 盾構(gòu)機(jī)始發(fā)硐室基礎(chǔ)裝置（如圖1 所示）

圖1 盾構(gòu)機(jī)始發(fā)硐室基礎(chǔ)裝置圖（單位：mm）

1.3 基礎(chǔ)施工前的準(zhǔn)備工作

為了保證盾構(gòu)機(jī)始發(fā)硐室基礎(chǔ)施工能夠一次成功，多次聯(lián)系了具有施工經(jīng)驗的淮南礦務(wù)局并與他們進(jìn)行了深入的探討和經(jīng)驗交流，還多次要求盾構(gòu)機(jī)施工方來現(xiàn)場進(jìn)行指導(dǎo)工作，在他們成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造和創(chuàng)新。

1.4 基礎(chǔ)施工的改造部分

由于盾構(gòu)機(jī)長度45 m，設(shè)備較多，各個設(shè)備長度和重量都不同，所以起吊時要求巷道高度就不同，為了安裝期間起吊設(shè)備方便、可靠對以下部分進(jìn)行了改造。

1）安裝硐室總工程量60 m，全部按最大斷面施工，做到一次到位，避免起吊設(shè)備時由于巷道高度不夠而造成返工。

2）將38 kg 軌道修改為30 kg 軌道，枕木間距由原來的1.0 m，縮減為0.6 m，既增強了軌道的整體穩(wěn)定性又減少了購買軌道投入。

3）為了保證盾構(gòu)機(jī)能在撐靴的作用下穩(wěn)步向前移動，將始發(fā)硐室的基礎(chǔ)及巖壁進(jìn)行了混凝土澆筑且增加了100 mm 厚度，混凝土強度由C20 提高到了C30。

2 盾構(gòu)機(jī)基礎(chǔ)施工創(chuàng)新部分

1）將原來的圓弧承重鋼板設(shè)計成平直的斜鋼板，大大降低了制作難度。改造前如圖2 所示，改造后如下頁圖3 所示。

2）為了避免盾構(gòu)機(jī)設(shè)備與澆筑的混凝土進(jìn)行摩擦，創(chuàng)造性的在混凝土與承重鋼板的間隙埋設(shè)了30 kg 軌道，避免了由于劇烈的磨損帶來的安裝誤差。軌道安裝后裝配圖如下頁圖4 所示。

圖2 安裝硐室及始發(fā)硐室圓弧形承重基礎(chǔ)

圖3 安裝硐室及始發(fā)硐室平直形承重基礎(chǔ)

圖4 軌道安裝后裝配圖

3）由于盾構(gòu)機(jī)組裝設(shè)備的尺寸及重量（其中：過渡梁20 t、前主梁9 t、錨桿鉆機(jī)環(huán)梁13.5 t、刀盤組裝完畢后總重50 t）均較大，在安裝過程中對安裝基礎(chǔ)的施工要求較高。為了保證盾構(gòu)機(jī)設(shè)備在安裝過程中基礎(chǔ)的強度和穩(wěn)定性，尤其是確保承重鋼板（與反作用鋼管焊接在一起）在盾構(gòu)機(jī)安裝過程中和安裝后向前行走時不會由于受到力的作用而發(fā)生偏移，在以下兩方面對盾構(gòu)機(jī)的反作用鋼管進(jìn)行了加固改進(jìn)：第一，每相鄰的兩個反作用鋼管之間用一塊Φ25 mm 厚的焊接鋼板進(jìn)行焊接如圖5 所示。第二，為了保證反作用鋼管的穩(wěn)定性，在反作用鋼管底部將一個Φ25 mm 厚封底圓鋼板和反作用鋼管進(jìn)行焊接并在封底圓鋼板上預(yù)留一個Φ30 mm 的錨桿孔，通過地錨將反作用鋼管、承重鋼板以及整個基礎(chǔ)進(jìn)行固定，極大地保障了盾構(gòu)機(jī)在安裝過程和始發(fā)過程中的穩(wěn)定性和安全性如圖6、圖7 所示。

3 改造效果

1）本次盾構(gòu)機(jī)安裝硐室及始發(fā)硐室基礎(chǔ)施工沒有按照原設(shè)計要求施工成不同的斷面形式，而是全部按照大斷面進(jìn)行施工，既做到了一次成型滿足所有起吊要求又避免了二次返工和投入。

圖5 焊接鋼板制作圖（1∶10 單位為mm）

圖6 封底圓鋼板制作圖（1∶10 單位為mm）

圖7 地錨固定組裝配件總圖（單位：mm）

2）由于在盾構(gòu)機(jī)基礎(chǔ)施工之前，做了大量的前期詢問工作和大量的圖紙設(shè)計工作，在施工過程中施工順序銜接流暢既提高了工作效率、降低工作強度，又節(jié)約了工期。

3）經(jīng)過仔細(xì)的研究，對盾構(gòu)機(jī)基礎(chǔ)的安裝構(gòu)配件進(jìn)行大量的創(chuàng)新工作，降低了構(gòu)配件的制作難度提高了制作效率，保證了構(gòu)配件的及時供應(yīng)。

4）本項目的順利實施，不僅為盾構(gòu)機(jī)的安裝和調(diào)試做好了前期準(zhǔn)備工作，也為今后其他盾構(gòu)機(jī)項目的實施積累了寶貴的實踐經(jīng)驗。