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题名TBM在煤矿巷道掘进中的技术应用和研究进展
被引量：16
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作者
刘泉声
黄兴
潘玉丛
刘滨
邓鹏海
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机构
武汉大学土木建筑工程学院
武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点实验室
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室
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出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期242-259,共18页
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基金
国家自然科学基金资助项目(U21A20153,41941018)
湖北省重点研发计划资助项目(2021BCA133)。
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文摘
TBM工法经济技术优势显著,正成为煤矿巷道快速掘进的一种新方法。但由于煤矿特殊的施工环境和复杂地质条件,TBM在煤矿巷道掘进中面临以下技术挑战:(1)煤矿特殊施工环境下TBM装备和矿井系统适应性设计难;(2)煤系软硬复合地层破岩机理不清,高效破岩控制难度大;(3)软弱地层挤压变形卡机灾害风险大,灾害预测和安全控制难度大;(4)掘进空间狭小和粉尘水雾干扰严重,TBM掘进过程监测难度大,难以进行掘进参数决策控制和灾害预警。对此,针对TBM装备适应性设计技术,深部复合地层TBM高效破岩理论,挤压变形卡机灾害预测控制方法,掘进过程智能化决策控制技术等开展了系统研究,在TBM安全高效掘进技术方面取得了以下研究进展:(1)论述了针对煤矿特殊施工环境的TBM装备和施工工艺适应性设计技术;(2)开展了TBM滚刀贯入和线性切割试验,揭示了复合地层地应力水平、岩石强度及岩性变化、掘进控制模式、滚刀安装半径等对TBM破岩效率和破岩模式的影响机理,提出了深部复合地层TBM掘进性能评价预测方法和岩体可掘性评价方法;(3)揭示了深部煤系软弱地层TBM掘进挤压大变形卡机灾害孕育发生机理,发展了挤压变形卡机灾害孕育演化及控制过程模拟预测的FDEM(有限元-离散元耦合)方法,提出了挤压变形卡机监测预警方法,形成了TBM掘进挤压大变形卡机“大变径扩挖、掘进参数优化和分步联合支护”综合防控技术体系;(4)提出了TBM掘进过程岩-机作用信息(刀盘刀具-掘进工作面作用、围岩-护盾作用信息)实时感知技术,初步提出了TBM掘进参数自适应智能决策方法。上述研究进展将推动TBM在煤矿巷道建设中的应用和安全高效掘进技术进步。
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关键词
TBM
煤矿巷道
适应性设计
高效破岩
挤压变形卡机灾害
分步联合控制
掘进参数智能决策与控制
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Keywords
TBM tunneling
coal mine roadway
adaptive design
efficient rock cutting
large squeezing deformation and TBM jamming disaster
step-by-step combined supporting method
intelligent decision-making and control method for TBM advance parameters
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分类号
TD421
[矿业工程—矿山机电]
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