CN107035381B - 一种地下矿井tbm拆卸施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地下矿井TBM拆卸施工方法，该TBM拆卸施工方法包括如下步骤：1)修建拆卸巷道，在TBM掘进方向的前方修建拆卸巷道，拆卸巷道的修建直至地下矿井TBM的停机位置处；2)拆卸准备工作，在拆卸巷道的一端进行扩挖从而形成扩挖段，扩挖段紧邻TBM掘进巷道的一端；3)TBM部件拆卸施工，先将TBM主机和TBM后配套系统断开，并将TBM主机驶入扩挖段内；并同时拆卸TBM主机和TBM后配套系统并通过TBM前、后方运出至地面上。本发明在地下矿井拆卸TBM，从TBM前、后方同时拆卸，利用单轨吊、起吊滑轮等小型机具，无需在井下安装龙门吊等大型设备，扩挖、改造工程量小，缩短了拆卸工期和工程造价。

Description

一种地下矿井TBM拆卸施工方法

技术领域

本发明涉及地下矿井建筑领域，特别涉及一种地下矿井全断面掘进机(TunnelBoring Machine，简称TBM)拆卸施工方法。

背景技术

在地下矿井巷道中，由于地下矿井狭小空间的限制，多采用爆破法或悬臂式掘进机进行地下矿井巷道的掘进工作。爆破法施工机具较少，施工方便灵活，但劳动强度大，施工危险性高，且自动化程度低下。悬臂式掘进机尺寸较小，但掘进、排渣、支护分步作业，无法实现连续掘进，且由于功率较低，无法破碎坚硬岩石，仅适用于软岩地层和煤层中的掘进工作，故地层适应性较差。

全断面掘进机(简称TBM)，是一种全断面一次掘进，可完成掘进、支护、出渣等施工工序同步进行并连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、效率高、安全性好、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工，在中国铁道、水电、交通、矿山、市政等隧洞工程中应用正在迅猛增长，现在已被广泛应用于交通、水利水电、市政工程领域的施工中。

目前，TBM拆卸主要由两种方法，对于山岭隧道，在TBM掘进贯通后，TBM继续前进进入底面开放空间，在底面开放空间中，安装龙门吊车，吊运TBM部件进行拆卸。对于地下隧道来说，一般采用竖井进行拆卸。即在TBM预定停机位置修建竖井，在竖井上方安装龙门吊车，吊运TBM部件进行拆卸。而对于地下矿井，一般埋深较大，如修建竖井进行拆卸，则施工难度大，成本过高，导致TBM在地下矿井中掘进后难以拆卸，从而进入下一个掘进工作面；上述不足严重影响了TBM在地下矿井的应用。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下矿井TBM拆卸施工方法，本发明提供的技术方案既无需重新开凿竖井也无需使用龙门吊车，而且均以小型安装机具进行拆卸；既能避免修建竖井和安装龙门吊，并且可在现有巷道中直接拆卸，显著缩短了拆卸工期和工程造价，扩挖和改造工程量小，同时节约了工程造价，具有广泛的实用性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种地下矿井TBM拆卸施工方法，该TBM拆卸施工方法包括如下步骤：

1)修建拆卸巷道，在TBM掘进方向的前方修建拆卸巷道，所述拆卸巷道的修建直至所述地下矿井TBM的停机位置处停止；所述地下矿井TBM的停机位置位于TBM掘进巷道中；

所述拆卸巷道的一端与TBM掘进巷道的一端连接，所述拆卸巷道的另一端与第一现有竖井连接；所述TBM掘进巷道的另一端与第二现有竖井连接；

2)拆卸准备工作，在所述拆卸巷道的一端进行扩挖从而形成扩挖段，所述扩挖段紧邻所述TBM掘进巷道的一端；

3)TBM部件拆卸施工，所述TBM部件包括TBM主机和TBM后配套系统；先将所述TBM主机和TBM后配套系统断开，并将所述TBM主机驶入步骤2)中所述扩挖段内；

TBM主机的拆卸施工步骤具体为：采用起吊滑轮拆卸所述TBM主机，并将拆卸后的所述TBM主机通过地下矿井运输设备从所述拆卸巷道运送至所述第一现有竖井的井底后，再经过所述第一现有竖井进入到地面上；

TBM后配套系统的拆卸施工步骤具体为：所述TBM后配套系统原地拆卸后并采用单轨吊车起吊至地下矿井运输设备上后，从所述掘进巷道运送至所述第二现有竖井的井底后，再经过所述第二现有竖井进入到地面上。

在如上所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，优选为，所述步骤2)中：所述扩挖段是指在位于所述拆卸巷道内且紧邻所述TBM掘进巷道的一端口处采用爆破或机械方法扩挖所述扩挖段；所述扩挖段是指该段的高度大于所述拆卸巷道的高度，该段的宽度大于所述拆卸巷道的宽度。

在如上所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，优选为，所述扩挖段的长度大于所述TBM主机的全长；所述扩挖段的宽度大于所述TBM主机的最大宽度、所述扩挖段中的行人通道的宽度与所述TBM主机与所述扩挖段之间的安全间距的宽度的总和；所述扩挖段的高度大于所述TBM主机的最大高度、所述起吊滑轮的高度与所述地下矿井运输设备的高度的总和。

在如上所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，优选为，所述拆卸巷道的长度大于所述地下矿井TBM的全长；所述拆卸巷道的宽度大于所述地下矿井TBM的最大宽度、所述拆卸巷道中的行人通道的宽度与所述地下矿井TBM与所述拆卸巷道之间的安全间距的宽度的总和。

在如上所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，优选为，所述拆卸巷道的高度大于所述地下矿井TBM的最大高度、所述起吊滑轮的高度与所述地下矿井运输设备的高度的总和。

在如上所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，优选为，所述步骤3)中，所述TBM主机的拆卸施工步骤和所述TBM后配套系统的拆卸施工步骤同时进行。

在如上所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，优选为，所述步骤2)中，在所述拆卸巷道和所述掘进巷道的地面上铺设轨道，所述轨道上设置运输设备；在所述掘进巷道的顶部安装单轨吊轨道，所述单轨吊轨道上设置单轨吊车；在所述扩挖段的顶部设置有起吊滑轮。

在如上所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，优选为，所述地下矿井运输设备包括平板拖车、有轨矿车、单轨吊车和卡轨车。

分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1.本发明的地下矿井TBM拆卸施工方法，可在地下矿井中直接拆卸TBM，使得TBM可用于地下矿井巷道的掘进施工中，提高了地下矿井巷道施工的效率和安全性。

2.本发明的地下矿井TBM拆卸施工方法，在地下矿井拆卸TBM，从TBM前、后方同时拆卸，缩短了拆卸工期。

3.本发明的地下矿井TBM拆卸施工方法，利用单轨吊、起吊滑轮等小型机具，无需在井下安装龙门吊等大型设备，扩挖、改造工程量小，缩短了拆卸工期和工程造价。

4.本发明的地下矿井TBM拆卸施工方法具有广泛的实用性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明的地下矿井TBM拆卸施工方法的示意图；

附图标记说明：1-拆卸巷道；2-扩挖段；3-起吊滑轮；4-TBM主机；5-运输设备；6-TBM后配套系统；7-单轨吊车；8-TBM掘进巷道。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，根据本发明的实施例，提供了一种地下矿井TBM拆卸施工方法，该地下矿井TBM拆卸施工方法包括以下步骤：

1)修建拆卸巷道1，在TBM掘进方向的前方修建拆卸巷道1，拆卸巷道1的修建直至地下矿井TBM的停机位置处停止；地下矿井TBM的停机位置位于TBM掘进巷道8中；拆卸巷道1的一端与TBM掘进巷道8的一端连接，拆卸巷道1的另一端与第一现有竖井连接；TBM掘进巷道8的另一端与第二现有竖井连接；

2)拆卸准备工作，在拆卸巷道1的一端进行扩挖从而形成扩挖段2，扩挖段2紧邻TBM掘进巷道8的一端；

3)TBM部件拆卸施工，TBM部件包括TBM主机4和TBM后配套系统6。

先将TBM主机4和TBM后配套系统6断开，并将TBM主机4驶入步骤2)中扩挖段2内。TBM主机4的拆卸施工步骤具体为：采用起吊滑轮3拆卸TBM主机4，并将拆卸后的TBM主机4通过地下矿井运输设备5从拆卸巷道1运送至第一现有竖井的井底后，再经过第一现有竖井进入到地面上。TBM后配套系统6的拆卸施工步骤具体为：TBM后配套系统6原地拆卸后并采用单轨吊车7起吊至地下矿井运输设备5上后，从TBM掘进巷道8运送至第二现有竖井的井底后，再经过第二现有竖井进入到地面上。

在本发明的具体实施例中，TBM掘进停止后，由最近的掘进巷道开挖拆卸巷道，由于多个矿井巷道都是相互连通的，本发明中所叙述的拆卸巷道1的另一端与第一现有竖井连通，从而使TBM主机4的部分通过第一现有竖井运送到地面上。此处的第一现有竖井并不是指唯一的一个竖井，该第一现有竖井是泛指，可以是多个竖井与拆卸巷道1均连通，从而作为TBM主机4的多个输送通道，提高拆卸效率。

在本发明的具体实施例中，由于多个矿井巷道都是相互连通的，本发明所叙述的TBM掘进巷道8的另一端与第二现有竖井连通，从而使TBM后配套系统6的部分通过第二现有竖井运送到地面上。此处的第二现有竖井并不是指唯一的一个竖井，该第二现有竖井是泛指，可以是多个竖井与TBM掘进巷道8均连通，从而作为TBM后配套系统6的多个输送通道，提高拆卸效率。

在本发明的具体实施例中，TBM主机4的拆卸施工步骤中，采用起吊滑轮3拆卸TBM主机4，并从TBM前方的拆卸巷道1通过运输设备5运走；具体包括如下步骤：吊起滑轮将驶入扩挖段2的TBM主机4吊至运输设备5上；接着将运输设备5上的TBM主机4沿TBM掘进方向前方的拆卸巷道1运出到第一现有竖井的井底后，再经过第一现有竖井进入到地面上。

在本发明的具体实施例中，TBM后配套系统6的拆卸施工步骤中，TBM后配套系统6原地拆卸后由单轨吊车7吊起，从TBM掘进巷道8运走，具体包括如下步骤：在TBM停机位置原地断开TBM后配套系统6和运输设备5；用TBM掘进巷道8的顶部的单轨吊车7吊起TBM后配套系统6，并将TBM后配套系统6沿TBM掘进方向的反方向运出TBM掘进巷道8至第二现有竖井的井底后，再经过第二现有竖井进入到地面上。

为了提高工作效率，节省拆卸时间，本发明优选为，TBM主机4的拆卸施工步骤和TBM后配套系统6的拆卸施工步骤同时进行。由于地下矿井TBM的TBM掘进巷道8一般为几千米，距离较远且离TBM掘进巷道8入口端的现有竖井有一定的距离，而TBM掘进巷道8的掘进方向的端口一般离其他的现有竖井较近，从而修建拆卸巷道1更容易；另外TBM主机4各个子部件的设备均较大、较重，拆卸不便、运输较困难，TBM后配套系统6各个子部件的设备较小、较轻且可以拆卸打包成各个小单元进行运输。若采用先把TBM后配套系统6通过TBM掘进巷道8向掘进方向的反方向运输至TBM掘进巷道8入口端的现有竖井处输送至地面上，再把TBM主机4通过TBM掘进巷道8向掘进方向的反方向运输至TBM掘进巷道8入口端的现有竖井处输送至地面上，此技术方案将使拆卸时间较长，且TBM主机4通过掘进巷道运出的距离较长且运输难度较大。而本发明采用设备较小、较轻的TBM后配套系统6通过TBM掘进巷道8运出，设备均较大、较重的TBM主机4通过掘进巷道前方修建的拆卸巷道1运出，同时间拆卸、运输TBM主机4和TBM后配套系统6，不但节省了拆卸时间、提高了工作效率，还使TBM主机4通过拆卸巷道运出的距离较短且运输难度较小。

在本发明的具体实施例中，步骤2)中：扩挖段2是指在位于拆卸巷道1内且紧邻所述TBM掘进巷道8的一端口处采用爆破或机械方法进行扩挖。

在本发明的一个具体实施例中，扩挖段2采用爆破方法进行扩挖。

在本发明的另一个具体实施例中，扩挖段2采用机械方法进行扩挖，矿井机械开挖方法选择较多，可以采用手持风镐、悬臂式掘进机和连采机等进行扩挖。本实施例优选悬臂式掘进机进行扩挖，选用悬臂式掘进机是根据扩挖段2的壁面硬度和成分等综合因素做出的优选方案，此方案能够最大限度的提高工作效率。

为了便于在扩挖段2内顺利运输、拆卸TBM，本发明具体实施例中的扩挖段2是指该段的高度大于拆卸巷道1的高度，该段的宽度大于拆卸巷道1的宽度。扩挖段2的长度大于TBM主机4的全长；扩挖段2的宽度大于TBM主机4的最大宽度、扩挖段2中的行人通道的宽度与TBM主机4与扩挖段2之间的安全间距的宽度的总和；扩挖段2的高度大于TBM主机4的最大高度、起吊滑轮3的高度与地下矿井运输设备5的高度的总和。在本发明的具体实施例中，TBM主机4与扩挖段2之间的安全间距指TBM主机4与扩挖段2的边沿留设的除行人通道外的距离。在扩挖段2内一侧为行人通道，另一侧留出安全间距，防止TBM主机4与巷道围岩剐蹭。

在本发明的具体实施例中，扩挖段2的长、宽、高和TBM主机4尺寸有关，优选地，扩挖段2的长度大于等于TBM主机4的长度，宽度为TBM宽度+1.1m左右，高度为TBM高度+3m左右。再进一步优选地，在现场施工中，TBM主机4长度为21m，扩挖段2长度为21m；TBM高4.5m，组装硐室扩挖段2高7.6m；TBM宽4.5m，扩挖段2宽5.6m。在实际施工中以满足施工空间要求为准，本发明对此不做限定。

在本发明的具体实施例中，拆卸巷道1的长度大于地下矿井TBM的全长；拆卸巷道1的宽度大于地下矿井TBM的最大宽度、拆卸巷道1中的行人通道的宽度与地下矿井TBM与拆卸巷道1之间的安全间距的宽度的总和。拆卸巷道1的高度大于地下矿井TBM的最大高度、起吊滑轮3的高度与地下矿井运输设备5的高度的总和。

在本发明的具体实施例中，TBM主机4的尺寸大于TBM后配套系统6的尺寸，TBM主机4的最大宽度和高度即为TBM的最大宽度和高度。

在本发明的具体实施例中，地下矿井TBM与拆卸巷道1之间的安全间距指TBM与拆卸巷道1的边沿留设的除行人通道外的距离。在拆卸巷道1内一侧为行人通道，另一侧留出安全间距，防止TBM与巷道围岩剐蹭。

此外，在本发明的具体实施例中起吊滑轮3的个数为一个或多个，本实施例中的多个为两个以上；为了起吊滑轮3可以更加高效的完成吊装、拆卸操作，本发明优选为4个。

在本发明的具体实施例中，步骤2)中，在拆卸巷道1和TBM掘进巷道8的地面上铺设轨道，轨道上设置运输设备5；在TBM掘进巷道8的顶部安装单轨吊轨道，单轨吊轨道上设置单轨吊车7；在扩挖段2的顶部设置有起吊滑轮3。

在本发明的具体实施例中，TBM部件包括TBM主机4和TBM后配套系统6，在TBM掘进时TBM后配套系统6拖曳在TBM主机4的后方。TBM主机4和TBM后配套系统6为TBM部件的两大组成部分，TBM主机4和TBM后配套系统6均是由多个子部件构成，并不是单一的部件或结构。例如TBM主机4的多个子部件包括用于掘进开挖的刀盘，用于保护电机和管线等部件的护盾，用于驱动TBM的电机，连接刀盘、电机和后配套以及安置撑靴和推进油缸的主梁，用于撑紧洞壁以固定TBM的撑靴，用于推动TBM向前移动以及提供滚到破岩的推力的推进油缸；TBM后配套系统6的多个子部件由一系列平板拖车(多个平板拖车相互连接或者不连接)以及平板拖车上安置的各类子系统设备构成，各类子系统设备包括：控制室、液压泵站、润滑油系统、循环水冷却系统、通风管路、除尘风机、电缆、管线等。

拆卸TBM时是先将TBM主机4和TBM后配套系统6断开，并将TBM主机4驶入扩挖段2内后，同时拆卸及运输TBM主机4和TBM后配套系统6。并采用起吊滑轮3将TBM主机4拆卸为各个子部件装运至运输设备5上运出，同时单轨吊车7将TBM后配套系统6拆卸成各个子部件装运至运输设备5上运出，直至完成TBM全部拆卸和运输工作。

在本发明的具体实施例中，扩挖段2是容纳TBM主机4部分的，TBM主机4部分的尺寸一般比TBM后配套系统6的尺寸大，这就需要对拆卸巷道进行扩挖后才有足够的空间供安装，扩挖尺寸以满足拆卸需求为准。在本发明的具体实施例中，扩挖段2是在拆卸巷道1的基础上扩挖修造的。扩挖段2的扩挖是为了满足TBM刀盘、撑靴等大尺寸、大重量部件的拆卸，大重量部件的拆卸需要起重机械，无法像后配套系统那样由单轨吊上配备的吊装设备进行拆卸，因此需要更大的空间。

在本发明的具体实施例中，TBM主机4部分的拆卸采用机械起吊滑轮3(可采用气动、电动或液压动力)进行拆卸，起吊能力更大，能够吊装较大较重的TBM主机4各子部件，但固定的起吊滑轮3无法像龙门吊或行车一样移动，因此需用运输设备5把各个部件运至竖井井底。而TBM后配套系统6的各子部件较小，且单轨吊上的起吊设备可随单轨吊移动，因此直接采用单轨吊吊运TBM后配套系统6各子部件至运输设备5上。

在本发明的具体实施例中，地下矿井运输设备5包括平板拖车、有轨矿车、单轨吊车和卡轨车。本发明中的运输设备5可根据实际情况进行选择，本发明对此不作限定。

综上可知，本发明的有益效果如下：

1.本发明的地下矿井TBM拆卸施工方法，可在地下矿井中直接拆卸TBM，使得TBM可用于地下矿井巷道的掘进施工中，提高了地下矿井巷道施工的效率和安全性。

2.本发明的地下矿井TBM拆卸施工方法，在地下矿井拆卸TBM，从TBM前、后方同时拆卸，缩短了拆卸工期。

3.本发明的地下矿井TBM拆卸施工方法，利用单轨吊、起吊滑轮3等小型机具，无需在井下安装龙门吊等大型设备，扩挖、改造工程量小，缩短了拆卸工期和工程造价。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种地下矿井TBM拆卸施工方法，其特征在于，该TBM拆卸施工方法包括如下步骤：

1)修建拆卸巷道，在TBM掘进方向的前方修建拆卸巷道，所述拆卸巷道的修建直至所述地下矿井TBM的停机位置处停止；所述地下矿井TBM的停机位置位于TBM掘进巷道中；

所述拆卸巷道的一端与TBM掘进巷道的一端连接，所述拆卸巷道的另一端与第一现有竖井连接；所述TBM掘进巷道的另一端与第二现有竖井连接；

2)拆卸准备工作，在所述拆卸巷道的一端进行扩挖从而形成扩挖段，所述扩挖段紧邻所述TBM掘进巷道的一端；

3)TBM部件拆卸施工，所述TBM部件包括TBM主机和TBM后配套系统；先将所述TBM主机和TBM后配套系统断开，并将所述TBM主机驶入步骤2)中所述扩挖段内；

TBM主机的拆卸施工步骤具体为：采用起吊滑轮拆卸所述TBM主机，并将拆卸后的所述TBM主机通过地下矿井运输设备从所述拆卸巷道运送至所述第一现有竖井的井底后，再经过所述第一现有竖井进入到地面上；

TBM后配套系统的拆卸施工步骤具体为：所述TBM后配套系统原地拆卸后并采用单轨吊车起吊至地下矿井运输设备上后，从所述掘进巷道运送至所述第二现有竖井的井底后，再经过所述第二现有竖井进入到地面上；

所述TBM主机的拆卸施工步骤和所述TBM后配套系统的拆卸施工步骤同时进行。

2.根据权利要求1所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，其特征在于，

所述步骤2)中：所述扩挖段是指在位于所述拆卸巷道内且紧邻所述TBM掘进巷道的一端口处采用爆破或机械方法扩挖所述扩挖段；

所述扩挖段是指该段的高度大于所述拆卸巷道的高度，该段的宽度大于所述拆卸巷道的宽度。

3.根据权利要求2所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，其特征在于，

所述扩挖段的长度大于所述TBM主机的全长；

所述扩挖段的宽度大于所述TBM主机的最大宽度、所述扩挖段中的行人通道的宽度与所述TBM主机与所述扩挖段之间的安全间距的宽度的总和；

所述扩挖段的高度大于所述TBM主机的最大高度、所述起吊滑轮的高度与所述地下矿井运输设备的高度的总和。

4.根据权利要求2所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，其特征在于，

所述拆卸巷道的长度大于所述地下矿井TBM的全长；

所述拆卸巷道的宽度大于所述地下矿井TBM的最大宽度、所述拆卸巷道中的行人通道的宽度与所述地下矿井TBM与所述拆卸巷道之间的安全间距的宽度的总和。

5.根据权利要求4所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，其特征在于，

所述拆卸巷道的高度大于所述地下矿井TBM的最大高度、所述起吊滑轮的高度与所述地下矿井运输设备的高度的总和。

6.根据权利要求1所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，其特征在于，

所述步骤2)中，在所述拆卸巷道和所述掘进巷道的地面上铺设轨道，所述轨道上设置运输设备；在所述掘进巷道的顶部安装单轨吊轨道，所述单轨吊轨道上设置单轨吊车；在所述扩挖段的顶部设置有起吊滑轮。

7.根据权利要求1所述的地下矿井TBM拆卸施工方法，其特征在于，所述地下矿井运输设备包括平板拖车、有轨矿车、单轨吊车和卡轨车。