□ 叶廷勇向奇志

　　12月22日，我国第一座采用全断面隧道掘进机（TBM）施工的煤矿斜井——神华神东补连塔矿2号副井顺利贯通，这标志着我国矿用斜井设计施工与装备技术已经达到世界先进水平，填补了我国TBM在长距离大坡度煤矿斜井建设领域的技术空白，开创了煤矿斜井施工新模式，是煤矿建井模式的革命性变革，验证了TBM施工煤矿斜井的关键技术和理论，对促进我国深层煤炭资源开发具有重大意义。神东补连塔煤矿斜井是国家科技支撑计划“盾构施工煤矿长距离斜井关键技术研究与示范”的依托工程，该项目是“十二五”国家科技支撑计划矿产资源高效勘探与开发方向重点支持的研究课题。

　　2733米长、直径7.62米、-9.5%连续下坡，仅用半年时间

　　该项目为中国铁建十一局和铁四院联合投标的设计施工总承包项目。据施工方中国铁建十一局项目负责人张开顺介绍，斜井工程自2015年6月11日正式掘进以来，在开挖直径7.62米，-9.5%连续下坡，同步管片衬砌的工程条件下，施工进度日新月异，创下最高月进尺639米的世界纪录，和连续4个月月进尺超过500米的优异业绩。施工中以科研为先导，以技术储备为基础，精心组织，科学管理，解决了长距离、连续下坡、上穿下跨既有巷道、掘进泥质砂岩、多次穿越煤层、高压富水等六大技术难题，实现了全过程安全生产，仅用半年时间，顺利贯通了2733米长的神东补连塔矿2号副井。

　　设计方中国铁建铁四院神东项目设计总体负责人游龙飞介绍，在工程设计过程中，针对长距离、大坡度斜井安全性和耐久性设计难题，研究提出了限压排放的差异性防水结构、能适应地层变形的管片衬砌结构等设计理念，通过实施斜井管片壁后分区域分类型注浆等技术方案，解决了长距离、大坡度斜井的工程建设难题。

　　据了解，传统的煤矿斜井建井工法，月进尺约100米，TBM的掘进速度是传统施工进度的4—5倍。如果煤层埋深加大，斜井长度就更长，采用TBM施工进度优势就会更明显。同时，由于TBM掘进同步实施管片衬砌，成井质量高，设计寿命可达70年，矿井后期的运营及维护成本较传统工法成型的斜井下降50%以上。

　　TBM总长约165米、总重超过1560吨、总装机功率3800千瓦，为成套斜井施工装备

　　该项目所采用的国内首创长距离大坡度煤矿斜井TBM总长约165米、总重超过1560吨、总装机功率3800千瓦，是成套的斜井施工装备，集斜井施工开挖、衬砌、出渣、运输、通风、排水等功能于一体，可穿越软岩、硬岩和复合地层等特殊复杂地层，还可通过调整TBM姿态克服过竖曲线的难题。相关设备系统进行了防爆设计，具备大流量通风除尘、长距离反坡排水、长距离重载物料运输、有害气体检测报警与系统联动控制等功能，能确保煤矿斜井施工安全可靠。TBM设备设计、制造方中国铁建重工集团副总经理程永亮说。

　　地下工程界TBM及其应用技术领域专家中国铁建设备物资部总机械师沙明元介绍，TBM在煤矿工程的引入与运用，体现出了这种技术施工安全性好、建井速度快、成井质量高、环境保护好的显著特点，大大提升了煤炭行业建井专业化、标准化、信息化水平，创新了煤矿建井模式，有力推动了煤矿建井技术升级，大大提升了我国技术装备的研制水平，具有重要的理论价值和现实意义，对中国铁建地下工程技术的发展和科技创新有积极的促进作用。

　　煤矿建井领域应用TBM工法，将为亿吨级矿区主要建井模式

　　补连塔煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗，是我国优质煤炭资源重点区域，该区域煤炭总资源储量超过200亿吨，将规划建设2—3个年产亿吨级煤炭的现代化矿区。中国神华神东煤炭集团总经理杨荣明说。

　　煤矿行业有关专家认为，由于可实现带式输送机连续输送，单个斜井巷道最大运煤能力可达2000万吨/年，较同规格斜井巷道（非连续输送）的运煤能力高出近1倍。因此，斜井开拓将是亿吨级矿区的主要建井模式，同时也是我国大型深煤层矿井工程的发展趋势。而在煤矿建井领域应用TBM工法，对于推动长距离斜井安全优质高效施工意义重大。

　　中国铁建副总裁夏国斌表示，中国铁建和神华集团依托国家科技支撑计划“盾构施工煤矿长距离斜井关键技术研究与示范”、 “大直径全断面硬岩掘进机关键技术研究及应用”和“长距离大坡度斜井TBM关键技术研究”等项目支持，结合试验工程地质条件进行关键技术研究和科技攻关，开展了TBM选型配置、斜向始发、斜井连续快速施工、地下原位拆解、数字化远程监控、不良地段综合处置、斜井结构等课题研究，研究成果在神华神东补连塔煤矿斜井工程中得到了验证和成功应用。中国铁建旗下的中铁十一局、中铁建大桥局集团、中铁第四勘察设计院、铁建重工等在煤矿建井中从工程设计、装备制造到工程施工实现了协同创新的重大突破，改变了我国乃至世界矿用斜井建设模式。

　　目前，盾构/TBM已逐渐成为我国城市地铁、铁路隧道、引水隧洞等基础设施建设的重要设备，但盾构/TBM在煤矿斜井等矿山建设工程领域的成功应用却长期处于空白，研究先进的矿井建设技术、提高煤炭开发效率是我国资源开发技术领域的重大课题。