□ 葉廷勇向奇志

　　12月22日，我國第一座採用全斷面隧道掘進機（TBM）施工的煤礦斜井——神華神東補連塔礦2號副井順利貫通，這標誌著我國礦用斜井設計施工與裝備技術已經達到世界先進水準，填補了我國TBM在長距離大坡度煤礦斜井建設領域的技術空白，開創了煤礦斜井施工新模式，是煤礦建井模式的革命性變革，驗證了TBM施工煤礦斜井的關鍵技術和理論，對促進我國深層煤炭資源開發具有重大意義。神東補連塔煤礦斜井是國家科技支撐計劃“盾構施工煤礦長距離斜井關鍵技術研究與示範”的依託工程，該項目是“十二五”國家科技支撐計劃礦産資源高效勘探與開發方向重點支援的研究課題。

　　2733米長、直徑7.62米、-9.5%連續下坡，僅用半年時間

　　該項目為中國鐵建十一局和鐵四院聯合投標的設計施工總承包項目。據施工方中國鐵建十一局項目負責人張開順介紹，斜井工程自2015年6月11日正式掘進以來，在開挖直徑7.62米，-9.5%連續下坡，同步管片襯砌的工程條件下，施工進度日新月異，創下最高月進尺639米的世界紀錄，和連續4個月月進尺超過500米的優異業績。施工中以科研為先導，以技術儲備為基礎，精心組織，科學管理，解決了長距離、連續下坡、上穿下跨既有巷道、掘進泥質砂岩、多次穿越煤層、高壓富水等六大技術難題，實現了全過程安全生産，僅用半年時間，順利貫通了2733米長的神東補連塔礦2號副井。

　　設計方中國鐵建鐵四院神東項目設計總體負責人遊龍飛介紹，在工程設計過程中，針對長距離、大坡度斜井安全性和耐久性設計難題，研究提出了限壓排放的差異性防水結構、能適應地層變形的管片襯砌結構等設計理念，通過實施斜井管片壁後分區域分類型注漿等技術方案，解決了長距離、大坡度斜井的工程建設難題。

　　據了解，傳統的煤礦斜井建井工法，月進尺約100米，TBM的掘進速度是傳統施工進度的4—5倍。如果煤層埋深加大，斜井長度就更長，採用TBM施工進度優勢就會更明顯。同時，由於TBM掘進同步實施管片襯砌，成井品質高，設計壽命可達70年，礦井後期的運營及維護成本較傳統工法成型的斜井下降50%以上。

　　TBM總長約165米、總重超過1560噸、總裝機功率3800千瓦，為成套斜井施工裝備

　　該項目所採用的國內首創長距離大坡度煤礦斜井TBM總長約165米、總重超過1560噸、總裝機功率3800千瓦，是成套的斜井施工裝備，集斜井施工開挖、襯砌、出渣、運輸、通風、排水等功能于一體，可穿越軟岩、硬岩和複合地層等特殊複雜地層，還可通過調整TBM姿態克服過豎曲線的難題。相關設備系統進行了防爆設計，具備大流量通風除塵、長距離反坡排水、長距離重載物料運輸、有害氣體檢測報警與系統聯動控制等功能，能確保煤礦斜井施工安全可靠。TBM設備設計、製造方中國鐵建重工集團副總經理程永亮説。

　　地下工程界TBM及其應用技術領域專家中國鐵建設備物資部總機械師沙明元介紹，TBM在煤礦工程的引入與運用，體現出了這種技術施工安全性好、建井速度快、成井品質高、環境保護好的顯著特點，大大提升了煤炭行業建井專業化、標準化、資訊化水準，創新了煤礦建井模式，有力推動了煤礦建井技術升級，大大提升了我國技術裝備的研製水準，具有重要的理論價值和現實意義，對中國鐵建地下工程技術的發展和科技創新有積極的促進作用。

　　煤礦建井領域應用TBM工法，將為億噸級礦區主要建井模式

　　補連塔煤礦位於內蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗，是我國優質煤炭資源重點區域，該區域煤炭總資源儲量超過200億噸，將規劃建設2—3個年産億噸級煤炭的現代化礦區。中國神華神東煤炭集團總經理楊榮明説。

　　煤礦行業有關專家認為，由於可實現帶式輸送機連續輸送，單個斜井巷道最大運煤能力可達2000萬噸/年，較同規格斜井巷道（非連續輸送）的運煤能力高出近1倍。因此，斜井開拓將是億噸級礦區的主要建井模式，同時也是我國大型深煤層礦井工程的發展趨勢。而在煤礦建井領域應用TBM工法，對於推動長距離斜井安全優質高效施工意義重大。

　　中國鐵建副總裁夏國斌表示，中國鐵建和神華集團依託國家科技支撐計劃“盾構施工煤礦長距離斜井關鍵技術研究與示範”、 “大直徑全斷面硬岩掘進機關鍵技術研究及應用”和“長距離大坡度斜井TBM關鍵技術研究”等項目支援，結合試驗工程地質條件進行關鍵技術研究和科技攻關，開展了TBM選型配置、斜向始發、斜井連續快速施工、地下原位拆解、數字化遠端監控、不良地段綜合處置、斜井結構等課題研究，研究成果在神華神東補連塔煤礦斜井工程中得到了驗證和成功應用。中國鐵建旗下的中鐵十一局、中鐵建大橋局集團、中鐵第四勘察設計院、鐵建重工等在煤礦建井中從工程設計、裝備製造到工程施工實現了協同創新的重大突破，改變了我國乃至世界礦用斜井建設模式。

　　目前，盾構/TBM已逐漸成為我國城市地鐵、鐵路隧道、引水隧洞等基礎設施建設的重要設備，但盾構/TBM在煤礦斜井等礦山建設工程領域的成功應用卻長期處於空白，研究先進的礦井建設技術、提高煤炭開發效率是我國資源開發技術領域的重大課題。