金属矿山深部采矿TBM法开拓巷道
金属矿山深部开采的问题及对策探讨
金属矿山深部开采的问题及对策探讨摘要：大规模开发深部金属矿产资源是我国矿业发展的必然趋势, 深井开采已成为我国乃至世界矿业界特别关注的问题。
与此同时很好的解决深井开采所带来的危害已刻不容缓。
综述深井开采岩石力学基础科学问题和主要的深井灾害, 认识新思路, 进一步探讨深井灾害的应对策略。
关键词：金属矿山；深部开采；问题；对策1深井开采灾害深井开采处于高应力、高井温、高井深、高岩溶水压、采矿扰动( 即“四高一扰动”) 的特殊环境。
随着开采深度的增加, 高应力诱发的岩爆与地震灾害,严重威胁人员与设备的安全。
高井温使劳动条件严重恶化, 威胁工人健康, 劳动效率大大降低。
高井深则恶化了提升、排水条件, 急剧增加了采矿成本。
高岩溶水压则诱发深井涌水, 严重影响人员安全。
采矿扰动( 主要是指强烈的开采扰动) 则造成地震和井筒破裂, 即在浅部表现为普通坚硬的岩石, 在深部却可能表现出软岩大变形、大地压、难支护的特征, 即有各向不等压的原岩应力引起的剪应力超过岩石的强度, 造成岩石的破坏。
1.1 深部巷道变形与支护随着开采深度的增加,地应力随之增大。
因此,深部巷道与采场的维护原理与浅部有十分明显的区别,这种区别的根源在于岩石所处的应力环境的区别以及由此导致的岩体力学性质的区别。
在浅部十分普通的硬岩,在深部可能表现出软岩的特征, 从而引起巷道和围岩的大变形；浅部的原岩大多处于弹性状态,而深部的原岩处于“潜塑性”状态,由各向不等压的原岩应力场引起的压、剪应力超过岩石强度,造成岩石的潜在破坏状态。
深部高应力环境下的巷道支护,除了必须考虑岩石强度性质和岩体结构外,还应重视巷道所处的应力环境。
浅部中、低应力条件下的巷道支护主要考虑业己存在的地质构造等不连续面的影响,而深部高应力岩体中巷道支护必须考虑巷道围岩因掘进造成的断裂破坏带,即新生断裂结构的影响。
所以,深部高应力环境下的巷道支护应强调峰后破坏岩体残余强度的利用。
应合理控制岩体的峰后变形,并尽量使巷道围岩处于三向应力状态,为此,需采用先柔后刚的能保持和提高岩体强度的加固措施；深部巷道支护设计应更多地建立在能量分析的基础上,而不是简单地以应力和强度作为设计准则。
地下金属矿山斜坡道开拓法
地下金属矿山斜坡道开拓法用通行无轨设备的倾斜巷道开拓井田的方法,称为斜坡道开拓法。
斜坡道开拓是近年来随着井下卡车、铲运机、装运机、凿岩台车等自行采掘装运设备的发展而出现的一种新的开拓方法。
在我国已有20多个金属矿山采用,例如金川二矿区主斜坡道干线就长达6200mm,断面为20~22.5m2。
根据斜坡道的用途,分为主斜坡道和副斜坡道。
运送矿石的为主斜坡道,主斜坡道可通行无轨运输车辆、采掘设备。
有的主斜坡道安装胶带运输机运送矿石,并兼通行辅助无轨车辆,这种斜坡道称为联合斜坡道。
副斜坡道主要供无轨自行设备出入,运送人员、材料、设备、废石的车辆出入以及通风之用。
在生产任务繁忙时副斜坡道也可以兼运部分矿石。
通地表的斜坡道叫明斜坡道,不直接通地表的叫盲斜坡道。
目前明斜坡道作主斜坡道使用的较少,作副斜坡道为多。
1.斜坡道的线路形式斜坡道线路形式有直线式、回返式、螺旋式三种,如图所示：(a)直线式斜坡道(b)回返式斜坡道(c)螺旋式斜坡道(1)直线式斜坡道直线式斜坡道呈倾斜直线通达矿体,直线段间用缓坡段相连接,如图5-16(a)所示。
直线式斜坡道具有开拓工程量小、施工容易;车辆运行速度快,司机可见视距大,行车平稳安全性好;轮胎磨损小,油耗低;路面维护方便等优点。
但直线式斜坡道对矿体倾角及地质条件要求严格,线路布置不灵知,仅限于下列条件使用:①联合斜坡道开拓;②埋藏浅的矿体的主、副斜坡道;③缓倾斜矿体的主、副斜坡道,倾角小于10°~15°;④平行的双斜坡道开拓。
(2)回返式斜坡道回返式斜坡道线路由倾斜直线段和转弯的曲线段组成,直线段变高程,曲线段变方向,而且在转弯处的坡度逐渐变缓乃至近水平,以便于无轨自行设备转弯。
在整个线路中直线段长,曲线段短。
回返式斜坡道一般沿矿体走向布置于盘岩石移动线外一定距离。
回返式斜坡道具有许多与直线式斜坡道类似的优点,如掘进施工较容易、司机视距较大、行车速度较快和平稳、线路布置的灵活性比直线式的好。
全国首台立井煤矿全断面硬岩掘进机TBM使用报告
全国首台立井煤矿全断面硬岩掘进机TBM使用报告【摘要】2015年3月12日，煤矿用全断面硬岩掘进机〔TBM〕作业线在淮南矿业集团张集矿1413A高抽巷实现安全贯穿，圆满完成了安装、始发、掘进、贯穿的各项进程。
【关键词】煤炭；掘进机；首台淮南矿业集团张集矿1413A高抽巷是世界上首次在立井煤矿巷道掘进中使用全断面硬岩掘进机〔TBM〕的机械化作业线，是国家发改委煤炭产业升级项目。
项目于2012年开始组织研发、设计、制造、安装、施工，此次巷道安全贯穿，标志着世界首台立井煤矿全断面硬岩掘进机〔TBM〕作业线试验成功。
全断面硬岩掘进机〔TBM〕在张集矿首次应用，集团公司上下重视，安排人员全过程跟综，及时掌握设备可操性、工艺性、维护保养、材料备件消耗、安全防护等方面优点和不足，为岩巷快掘机械化积累经验。
下面就全断面硬岩掘进机〔TBM〕使用情况汇报如下：1 工作面的基本情况1.1 工程概况1.1.1 巷道概况1413A高抽巷设计总长为1598m。
炮掘队于2013年10月份，从西二1煤回风下山拨门已施工458m〔其中包含全断面岩巷掘进机〔TBM〕组装硐室长度为56m〕，从1413A切眼拨门已施工长度为436m，截止至2014年12月，1413A 高抽巷剩余704m。
根据生产需要，由716队采用全断面岩巷掘进机〔TBM〕继续从J11点前41m处，按照32°方位，2‰上山掘进。
1.1.2 支护形式设计及巷道断面规格1〕支护形式：锚网支护。
2〕巷道断面：圆形断面，规格为：4530mm。
1.2 地质概况1.2.1 掘进区段地层特征：巷道位于1煤层顶板，巷底距1煤顶板法距～；巷道预计将揭露的主要岩性为粉细砂岩、中砂岩，顶板抗压强度～134MPa。
1.2.2 掘进区段范围：巷道位于西二采区，东临西二1煤-536m一灰疏水巷，西临西二1煤采区1413A工作面轨顺、北至Fs866断层，南至西二1煤回风下山。
1.2.3 地质构造：掘进范围内煤岩层总体近似为一单斜构造，地层走向40～50°，倾向130～140°，倾角～°，平均°。
矿井巷道类别知识讲解
▪ 2、准备巷道
准备巷道是为一个采区服务的巷道，主要有以下几种 类型:
采区上山
准备 巷道
采区下山 联络巷
溜煤眼
▪ 采区上山：在运输大巷向上沿煤、岩层开凿 的倾斜巷道。
按用途和装备分
运
轨
通
人
输
道
风
行
机
上
上
上
上
山
山
山
山
▪ 采区下山：在运输大巷向下沿煤、岩层开凿的 倾斜巷道。
按用途和装备分
运
轨
通
人
▪ 斜井：直接与地面相通的倾斜巷道。
▪ 立井：直接与地面相通的直立巷道。
▪ 井底车场：井下主要运输巷道和井筒连接处的 一组巷道和硐室的总称。
▪ 石门：穿过各岩层掘进并与煤层走向垂直或 斜交的水平巷道。
▪ 主要运输及回风大巷：沿走向掘进，供全矿 井或某一个水平运输、回风用的水平巷道， 多数开掘在岩层内，也可开掘在煤层内。
输
道
风
行
机
下
下
下
下
山
山
山
山
▪ 联络巷：贯通大巷和顺槽或贯通两个顺槽 的巷道。
溜煤眼：
溜煤眼
溜煤小井 采区煤仓
▪ 3、回采巷道
▪ 回采巷道是为一个采煤工作面服务的巷道。 主要有以下几种:
▪ （1）回风巷道：一般指供采煤工作面回风 和运煤用的巷道。
▪ （2）进风巷道：一般指供采煤工作面进风 和运料用的巷道。
矿井巷道类别
▪ 一、按巷道在生产中的用途划分 ▪ 矿井巷道按其作用和服务范围可分为：
开拓巷道
准备巷道
回采巷道
▪ 1、开拓巷道
开拓巷道：是为全矿井、一个开采水平或两 个以上采区服务的巷道，主要包括以下几种:
单护盾TBM矿山法隧道内始发施工工法(2)
单护盾TBM矿山法隧道内始发施工工法单护盾TBM矿山法隧道内始发施工工法一、前言单护盾TBM矿山法隧道内始发施工工法是一项用于开拓和建设隧道的先进工法。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点单护盾TBM矿山法隧道内始发施工工法具有以下特点：1. 采用单护盾TBM机具，可以通过现场组装、拆解，方便快捷。
2. 施工过程中，只需开挖一条始发巷道，不仅节省施工时间，还降低了工程风险。
3. 该工法可以适应各种地质条件，包括软弱地层、岩石地层等。
4. 施工过程中的支护结构简单，可以减少施工成本和工期。
三、适应范围单护盾TBM矿山法隧道内始发施工工法适用于各类矿山法隧道的开挖和施工，包括煤矿巷道、金属矿洞、堆砂场隧道等。
四、工艺原理4.1 施工工法与实际工程之间的联系单护盾TBM矿山法隧道内始发施工工法的基本原理是通过TBM机具进行始发巷道的开挖，同时进行支护结构的安装。
4.2 采取的技术措施为了保证施工的稳定性和效果，单护盾TBM矿山法隧道内始发施工工法采取了以下技术措施：1.在挖掘前进行地质勘察和分析，确定地层情况和适应性。
2.确定临时支护方案，包括锚杆支护、喷射混凝土等。
3. 根据地层情况和施工进度，合理调整刀盘转速和进刀速度。
4. 施工过程中对地质条件变化进行及时监测和分析，采取相应措施以保证施工效果。
五、施工工艺5.1 采取以下步骤进行施工：1. 确定始发巷道位置并进行标志。
2. 安装TBM机具并进行现场组装和调试。
3. 进行始发巷道的开挖，同时进行临时支护结构的安装。
4. 进行后续巷道的开挖和支护工作，直至完成整个隧道的开挖。
5.2 施工过程中需要注意的细节：1. 制定详细的施工计划和进度表，确保施工过程的有序进行。
2. 严格按照设计要求进行施工，注意施工质量控制。
3. 不断监测地质条件的变化，及时调整施工策略和措施。
TBM平行导洞转主洞横通道开挖及交叉洞室施工工法(2)
TBM平行导洞转主洞横通道开挖及交叉洞室施工工法TBM平行导洞转主洞横通道开挖及交叉洞室施工工法一、前言随着城市地下空间的不断发展利用和需求增加，隧道施工中的平行导洞转主洞横通道开挖及交叉洞室施工工法逐渐成为一种常用的施工方法。
该工法将平行导洞转至主洞的横通道开挖提前进行，既可以提高施工效率，又能保证施工质量。
二、工法特点该工法的特点在于：1. 施工过程中采用现代化的TBM（隧道掘进机）作为主要施工设备，能够提高施工效率。
2. 采用平行导洞转主洞横通道开挖的方式，能够缩短施工周期。
3. 以横通道作为连接平行导洞与主洞的桥梁，保证了施工安全。
4. 使用该工法能够减少施工对周边环境的影响。
三、适应范围该工法适用于具备以下条件的工程：1. 地质条件稳定、坚硬的地层。
2. 需要开挖平行导洞与主洞交接位置的工程，例如地铁、矿山隧道等。
四、工艺原理该工法的工艺原理主要包括以下几个方面：1. 施工工法与实际工程之间的联系：通过横通道将平行导洞转到主洞，实现两个洞室的衔接。
2. 采取的技术措施：采用高性能的TBM进行横通道的开挖，通过传统的建设工艺与机械设备的结合，保证了施工效率和施工质量。
五、施工工艺施工工法的各个施工阶段包括：1. 施工前准备阶段：包括洞室的平行导洞与主洞开挖定位、洞室支护结构设计等。
2. 导洞阶段：采用TBM对平行导洞进行开挖，同时进行洞室的支护与加固。
3. 横通道开挖阶段：对平行导洞与主洞交接位置进行开挖，通过横通道实现两个洞室的衔接。
4. 主洞开挖阶段：在完成横通道开挖后，继续使用TBM对主洞进行开挖。
5. 交叉洞室施工阶段：根据具体工程需要，进行交叉洞室的开挖与支护。
六、劳动组织在施工过程中，需要组织一支合适的劳动力队伍，包括工程师、技术员、操作工和熟练工等，保证施工进度和质量。
七、机具设备该工法所需的机具设备主要包括：1. TBM：作为主要的施工设备，用于洞室的开挖。
2. 推力器：用于推动TBM的前进。
长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法
长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法一、前言隧洞工程在现代交通、水利、能源等基础设施建设中占据重要地位。
长距离大坡度隧洞的施工面临着诸多挑战，如地质复杂、工期紧张等。
为了满足这些挑战，长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法应运而生。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施以及经济技术分析。
二、工法特点长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法具有以下特点：1、高效快速：TBM采用现代化设备和自动化技术，能够实现连续掘进、支护和后续施工工序，施工效率高，工期可缩短。
2、安全可靠：TBM作业面封闭，能够有效控制尘埃、噪音和恶劣环境对施工人员的影响，提供安全保障。
3、质量可控：TBM采用先进的定位和导向系统，能够准确控制隧道的偏差和纵横断面的尺寸，保证施工质量。
4、环保节能：TBM施工过程中产生的废弃物、尘埃等污染物能够得到有效管理，节约能源。
5、适应性强：TBM可以适应各种地质条件和施工要求，可用于挖掘各种断面形状的长距离大坡度隧洞。
三、适应范围长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法适用于以下场景：1、交通隧道：如公路、铁路、地铁等。
2、水利隧洞：如水库溢洪道、输水隧洞等。
3、电力隧道：如输电隧道、升压站隧洞等。
4、资源开发隧道：如矿山开采、石油、天然气等。
5、城市地下综合管廊。
四、工艺原理长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法的工艺原理主要包括施工工法与实际工程之间的联系和采取的技术措施：1、地质调查和分析：通过地质调查了解隧洞工程的地质条件，包括地层分布、岩石性质、巷道构造等，为施工工艺的确定提供基础。
2、设备选型：根据隧洞工程的长度、倾角、断面形状等特点，选择合适的TBM型号和配套设备。
3、开始施工：首先进行掘进端的开挖和初期支护，然后启动TBM掘进，控制进尺和隧道纵横断面的尺寸。
煤矿开采的矿山巷道施工与管理
保养维护
根据检查结果，及时进行 保养和维护，包括清理、 涂装、加固等措施。
预防性维护
采取预防性维护措施，如 定期润滑、紧固等，以降 低故障发生率。
矿山巷道维修改造
维பைடு நூலகம்计划
制定维修计划，明确维修内容、时间、人员和预 算等。
维修实施
按照维修计划进行维修工作，包括故障诊断、修 复和测试等环节。
改造升级
根据生产需要和技术进步，对矿山巷道进行改造 升级，提高其性能和安全性。
矿山巷道施工方法包括全断面法、台阶法、分部开挖 法等。根据矿山的岩层条件、巷道断面大小和施工条
件等因素，选择合适的施工方法。
输标02入题
全断面法适用于岩层条件较好、断面较小的巷道。这 种方法可以减少对围岩的扰动，提高施工效率。
01
03
分部开挖法适用于岩层条件复杂、断面不规则的巷道 。这种方法可以将巷道分成若干个小断面，逐步开挖
矿山巷道施工的历史与发展
古代
现代
早期的矿山巷道施工主要依靠人力挖 掘，效率低下且危险性高。
现代矿山巷道施工更加注重安全、环 保和智能化，如采用遥控技术、三维 建模等手段进行施工管理和规划。
近代
随着科技的发展，矿山巷道施工开始 采用机械化和爆破技术，提高了施工 效率。
02
矿山巷道施工方法与技术
矿山巷道施工方法
• 矿山巷道施工设备与工具包括钻机、装载机、通风机、水泵等 。这些设备与工具的使用可以提高施工效率、保证施工安全和 质量。同时，合理选择和使用设备与工具也是矿山巷道施工与 管理的重要内容之一。
03
矿山巷道安全管理
矿山巷道安全管理体系
建立安全管理体系
建立完善的矿山巷道安全管理体系，明确各级管理人员和操作人 员的安全职责，确保安全管理工作的有效实施。
开拓巷道名词解释
开拓巷道名词解释
开拓巷道：采煤工作中为矿井或一个开采水平服务的巷道属于开拓巷道。
为全矿或者一个开采水平服务的巷道。
如主、副、回风井，井底车场、主要石门，阶段运输、回风大巷，采区回风和运输石门等巷道，以及掘进这些巷道的辅助巷道。
发展历史
主、副井和风井、井底车场、主要石门、阶段运输和回风大巷、采区回风和采区运输石门等井巷，以及掘进这些巷道的辅助巷道都属于开拓巷道。
为全矿或者一个开采水平服务的巷道。
如主、副、回风井，井底车场、主要石门，阶段运输、回风大巷，采区回风和运输石门等巷道，以及掘进这些巷道的辅助巷道。
位置确定原则
（1）在安全带以外主要开拓巷道应布置在岩石移动带10~20m范围（称为安全带）以外。
否则，就要在其下部留一部分矿体作为保安矿柱。
（2）地表地下运输功最小运输量与运输距离的乘积称为运输功，单位为t.km。
运输费用与运输功成正比。
合理的主要开拓巷道位置，应该位于地面于地下运输功最小的位置，尽量避免地面与地下出现反向运输现象。
（3）综合考虑地面和地下因素地面因素包括：井口附近应有足够的工业场地；选厂应尽量利用山坡地形，以利各选矿工序间物料可以借助重力转动；井口应选择在安全可靠的位置，不受洪水及滑坡等地质灾害影响；与外部运输联系方便；不占或少占农田等。
地下因素包括：主要开拓巷道穿过的地层应稳固，无流砂层、含水层、溶洞、断层、破碎带等不良地质条件。
正通煤业：国内首台TBM引领掘进特色路
50STATE-OWNED ASSETS OF SHANDONG国有企业 ｜ STATE-OWNED ENTERPRISE□ 通讯员 长孙佳迪 冯海龙 弋永杰8月5日，从山东能源淄矿集团正通煤业公司了解到，他们引进的国内首台TBM（矿用立井最大直径敞开式岩石隧道掘进机）在岩巷掘进中表现出色，对比之前使用的矿井岩巷综掘工艺，效率提高近3倍。
这是如何做到的？积累经验，大胆实践2020年10月，我国首台TBM在正通煤业成功应用。
TBM 设备集机、电、传感、信息等技术于一体，现场作业能够同时完成破岩、支护、出渣等多项任务，实现工厂化流水线作业，具有安全性能好、成巷质量高、掘进速度快等优点。
这让该公司看到了破解岩巷掘进瓶颈的方法。
“首台TBM 在现场应用中，我们刚开始也是摸着石头过河，结合出现的各类问题不断探索，研究制定解决方案，积累经验、逐步完善。
”正通煤业公司党委副书记、总经理张金魁介绍。
经过9个多月的运行，他们在首台大直径TBM 运行中，总结了设备平台改造、支护工艺优化、曲线巷道掘进、运输系统完善等技术方法，正通煤业：国内首台TBM 引领掘进特色路为煤矿岩巷应用TBM 掘进积累了宝贵经验。
据了解，该公司矿井开拓工程量较大。
为解决长距离开拓巷道施工效率问题，保证生产系统稳定，决定再次引进TBM 进行快速掘进作业，用于泄水巷施工，为工作面排水安全提供保障，保证生产高效有序进行。
第二台TBM 直径4.53米，长45米，目前负责四盘区并联泄水巷掘进作业。
今年5月份，该设备组件陆续到矿组装，6月份完成安装，开始调试运转，7月份正式开始掘进。
从无到有，从探索到推广，该公司在矿井掘进中探出了路子，创出了特色。
优化组织，提供保障“设备状况良好，连续皮带机已启动，准备开机……”7月20日，正通煤业公司四盘区并联泄水巷迎头TBM 集控室操作人员与迎头观测人员进行现场安全确认后，发出工作指令。
大约15分钟左右，设备换步完成，达到支护距离，迎头支护班组人员在跟班队长孔令同及班长王斌的指首台TBM 操作人员正在进行作业Copyright©博看网 . All Rights Reserved.聚焦改革·助力发展512021年8月·山东国资正通煤业公司外景挥下，从顶帮分区支护、安设单轨吊梁、安装皮带架等岗位，按照施工工序组织生产。
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3.强烈岩爆是指岩爆时伴有巨响，具有锐利边棱的大小岩石碎片迅猛飞出，表现为岩爆坑连续分布，坑深一般都在 2m以上，爆落岩石尺寸大，数量多，且造成围岩大面积开裂失稳，严重威胁施工人员及设备安全，σθ/σc≈0.7～0.9， 对正常施工及硐室影响大 。
而金属矿山TBM法开拓巷道在国外据不完全统计，已有100台 TBM设备在60余座矿山开挖超过220 km的矿山井巷工程，而国内还 未见报到。
2019年10月文登抽水蓄能项目上层、中层、下层排水廊道施工采 用TBM方案，TBM总长度38m,平均日掘进27.548m，且顺利通过 30m转弯半径“S”弯：
（2）对TBM 电气、液压、机械、轨道系统和灌浆系 统（主要指化学灌浆系统）等进行系统维护保养或完善， 使TBM以最佳状态通过不良地质洞段；
（3）TBM正常工作时，对岩渣的岩性、块度、成份和 变化趋势作出判断。及运行过程中，TBM精确地纪录下 了包括液压推进油缸的实时压强（MPa），主电机的功 率参数（kw 或A），以及机头前进速度（mm/min）等 。根据掘进时的参数对前方的岩石情况做出的判断；
开挖直径3.53m，掘进总长度2.4km（上层排水廊道926m，中层 排水廊道639m，下层排水廊道839m），水平转弯半径R30m。
围岩石英二长岩、二长花岗岩，抗压强度140-200MPa，最高 220MPa，石英含量50%- 60% ；围岩完整性好，II、III类围岩占比 超过90%，RQD值70-80% 。
深部开采存在的风险
1、岩爆问题 2、不良地层涌水或突泥问题 3、高温施工环境问题
开采成本巨增也是风险，投入与产出是决策阶段工作 “采掘矛盾”与“各种风险并存”，需找一条出路。
TBM法隧道在水利工程、公路工程、市政工程已有广泛应用。
2020年5月10日，世界首台矿用小转弯全断面硬岩掘进机正式下 线，用于贵州省四季春煤矿。
三、底板开裂及上抬岩爆。
硬性结构面 (断层)
底板 上拱 岩爆
受爆破影响的时滞性岩爆
4.1.2 岩爆分类
岩爆形成： 一般埋深大于600米，就有岩爆，多
为微型。 超过1000米会形成中等或强烈岩爆。
1.轻微岩爆是指围岩表层无声响或不易察觉的微弱响声，劈裂的岩块自由下落，σθ/σc≈0.3～0.5，对施工影响小。
4 风险应对
4.1 岩爆 岩爆是指地下开采的深部或构造应力很
高的区域，在临空岩体中发生突发式破坏的 现象。这种现象称为岩爆。
发生的原因是临空岩体积聚的应变能突 然而猛烈地全部释放，致使岩体发生像爆炸 一样的脆性断裂。
冲击地压造成大量岩石崩落，并产生巨 大声响和气浪冲击，不但可将矿井破坏，而 且震动波可危及地面建筑物。
类似条件让TBM走进金属矿山成为可能！
上层排水廊道
二 、TBMD矿山开拓巷道风险应对
1 深部开采概念
深部开采是指深度大于600m的地下 开采作业。
开采深度大于2000m时 ， 为超深开采。
开采深度小于300m，称浅部开采。 开采深度介于300～600m，称中等深度开采。
2 深部开拓巷道要求 莱州瑞海金矿采选工程主要工程量表
4.剧烈岩爆会发生剧烈的爆裂弹射甚至抛掷性破坏，有似炮弹巨响声，岩爆具有突发性，并迅速向围岩深部发展，影 响深度可大于2m，σθ/σc>0.9，严重影响甚至可以摧毁工程，释放的能量可相当于200多吨TNT炸药。严重的岩爆象 小地震一样，可在100多公里之外测到，测到的最大震级为4.6级。
4.1.3 预防岩爆
特点：断面不一，埋深不一，功能及用途各异 要求：斜坡道坡度一般不大于15%，转弯半径不小于 20m，无轨运输行人及行车断面多为4.5×3.8m
3 TBM对巷道要求 要求： --TBM设计最小转弯半径最小为30m，建议设计转弯半 径为不小于40m。 --组装洞室长40m，高9.8m，宽7.8m；
--始发洞断面城门形，长15m，高6m，宽5.6m。
较强岩爆多发生在埋深超1000米地层，1000米以内偶有小 型岩爆，其形成机理易于分析，判断在哪里出现还很难实现。
通过以下措施可以降低岩爆危害： 1.对于具有强岩爆风险的深埋地下工程，应加强岩爆监测(微 震监测)，及时掌握岩体破坏趋势，基于微震信息演化可以定量地 进行岩爆预警和动态调控。 2.加强初期支护可以减少岩爆。按岩爆监测数据调整并加强Ⅱ、 Ⅲ类围支护参数。 3.较慢的掘进施工速度，可使围岩应力重新分布，降低岩爆风 险。 4.圆形较小断面，平顺的隧道轮廓有利围岩应力重新分布。 5.应力集中区，可采用钻孔释放应力，对干燥岩石不间断散洒
水用于软化岩石。
4.2 岩爆易造成TBM卡机及卡机措施
4.2.1 TBM卡机的原因 地质问题和设备问题是造成卡机的二大主因。随着
设备选型技术方法的完善，设备问题造成卡机已很少出 现。
因地质原因造成的卡机主要有：岩爆或崩落、围岩 膨胀造成缩径。
4.2.2 TBM预防卡机施工措施
（1）施工中参考施工地质图，对可能发生地质情况作 出初步判断；对施工地质图中怀疑的地段，采用必要的超 前地质预报，作为施工中的指导；并加强施工期观察；
拱架断裂
拱架断裂
多榀拱架 严重变形
岩爆造成后果：支护失效。
拱架断裂
多榀拱架 严重变形
岩爆视频
拱架断裂
多榀拱架 严重变形
软岩应力释放视频
4.1.1 岩爆形成的原因
原因：围岩强度适应不了集中的过 高应力而突发的失稳破坏。 岩爆形成： 一、断裂、硬性结构面对岩爆孕育起到 促进作用，在节理面易形成岩爆。 二、受爆破扰动诱发的时滞型岩爆。
2020
浙江省专业技术人员 坑探继续教育培训
浙江省隧道工程集团有限公司 朱爱山 二O二 O年八月
金属矿山
深部采矿TBM法开拓巷道
二O二 O年八月
目录
1、前言 2、TBM施工风险应对措施 3、TBM针对性设计 4、总结
一、前言
矿山开拓巷道矿山法掘进每月100m左右，深 部采矿斜坡道工程多超过7000m,基建阶段4-5年。 掘进速度不能满足矿山远景规划要求，“采掘失 衡”矛盾凸显，资源优势不能充分发挥。