杨 垒

（北方重工集团有限公司，辽宁 沈阳 110141）

1 设备与工程简介

1.1 设备简介

近年来，已经先后有12台煤矿TBM投入矿井中，他们使用情况各不相同。它们有护盾式和敞开式的，相对来说煤矿围岩软弱易破碎，因此敞开式更加适合该地质，它能有效避免卡机的风险[1-2]。该敞开式TBM由北方重工集团有限公司设计及制造，该设备主要由刀盘、主梁、撑紧装置和12节后配套台车组成（主结构部件的重量及尺寸如表1所示），设备整机长度为90m，总重约700t。该设备的开挖直径为φ6330mm，采用一个中心块和4个边块的分体式刀盘。刀盘上配备39把19英寸单刃滚刀和4把17英寸双刃滚刀，非常适用于煤矿地质的隧道开挖。刀盘驱动配备5台360kW水冷式变频电机，电机通过减速机、齿圈等组件驱动刀盘，刀盘最大转速可达9r/min，推进系统最大推力为17500kN，最大推进速度100mm/min，脱困扭矩能够达到4848kN·m。

表1 TBM的主要结构件尺寸及质量

在掘进过程中，通过4根推进油缸的伸长，将刀盘与掌子面进行挤压和滚压，造成岩石的破碎掉落至溜渣槽上。渣石先通过刮板机、主机皮带机，最后通过二运皮带机和隧道皮带机将渣石运至洞外。刀盘扭矩和推力通过撑靴传递到洞壁上。设备通过撑靴油缸来调整水平姿态，通过扭矩油缸来调整垂直姿态，操作灵活。当掘进完成1400mm后，通过尾支撑与底板接触，撑靴与洞壁脱离，推进油缸回收，完成换步作业，从而实现连续掘进，其掘进效率是传统作业方法的3~10倍[3]。

1.2 工程简介

山东新巨龙能源有限责任公司龙固矿井位于山东省荷泽市巨野县龙堌镇，矿井于2004年6月开工建设，2009年11月建成投产，设计能力为年产600万t，是巨野煤田的一个特大型现代化矿井。……