煤矿超千米深部全断面岩石巷道掘进机的提出及关键岩石力学问题

刘泉声^1,2，黄兴¹，时凯¹，刘学伟¹

1. 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2. 武汉大学土木建筑工程学院

摘 要：为解决超千米深井巷道建设面临的严峻挑战,通过对现有的巷道掘进、支护技术与全断面岩石隧道掘进机（TBM）技术对比分析,结果表明:全断面岩石隧道掘进机优势明显,且满足超千米深井巷道建设的需求,现代化大型矿井也具备引入全断面掘进机的条件,将TBM引入超千米深井巷道建设,在解决所涉及的关键岩石力学和机械制造问题后加以改进,称之为全断面岩石巷道掘进机（RBM——Full Face Roadway Boring Machine）。由于煤矿深部巷道的建设环境与隧洞建设环境存在显著差异,RBM施工将面临两大关键问题——卡盾和刀盘破岩问题。为了揭示RBM卡盾机理,指出了其关键岩石力学问题,包括超千米深井巷道RBM开挖卸荷路径下围岩挤压大变形机理,护盾周围围岩挤压变形分布规律,围岩-护盾-支护相互作用机理,卡盾判据,卡盾防治理论及方法。

关键词：超千米深井;全断面岩石巷道掘进机;岩石力学;卡盾;破岩;