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1绪论1

1.1 研究背景及意义1

1.1.1 研究背景1

1.1.2 研究意义2

1.2 国内外盾构技术发展现状3

1.2.1 国外盾构（TBM）技术现状3

1.2.2 国内盾构（TBM）技术现状4

1.2.3 盾构（TBM）法斜井施工案例5

2工程概况8

2.1 新街台格庙矿区斜井工程8

2.1.1 工程基本情况8

2.1.2 地质情况9

2.2 神东补连塔煤矿斜井工程12

2.2.1 工程基本情况12

2.2.2 地质概况12

2.3 井筒结构设计16

2.3.1 设计总体要求16

2.3.2 设计总体布局17

2.3.3 井筒结构设计17

3盾构设备选型与配置技术18

3.1 盾构型式选择及整机系统集成18

3.1.1 双模式盾构技术要求18

3.1.2 双模式盾构主机参数确定18

3.1.3 双模式盾构总体设计22

3.2 斜井双模式盾构关键部件选型与研制24

3.2.1 刀盘研制24

3.2.2 主驱动选型配置25

3.2.3 管片拼装机27

3.2.4 主机出渣装置28

3.3 掘进模式转换主体部件29

3.3.1 刀盘29

3.3.2 主机出渣装置32

3.4 掘进模式转换工艺33

3.4.1 盾构掘进模式转换要求33

3.4.2 闭式模式转换为开式模式34

3.4.3 开式模式转换为闭式模式35

3.4.4 盾构掘进模式转换过程试验及优化35

3.5 主机设备性能参数匹配及系统配置36

3.5.1 两种模式对盾构关键参数的要求和规律37

3.5.2 盾构关键参数匹配原则41

3.5.3 盾构关键参数的匹配关系44

3.5.4 盾构关键参数配置范围51

3.6 施工配套设备选型与配置52

3.6.1 超前钻探设备52

3.6.2 物料转运系统55

3.6.3 管片壁后组合填充设备58

3.6.4 渣土改良系统63

3.6.5 连续出渣系统65

4盾构斜向始发及连续下坡掘进技术81

4.1 盾构斜向始发技术81

4.1.1 盾构始发工序流程81

4.1.2 盾构始发基座82

4.1.3 大坡度条件下盾构快速步进技术86

4.1.4 盾构导轨步进控制技术89

4.1.5 盾构斜向始发姿态控制与轴线纠偏技术89

4.2 盾构连续下坡掘进技术93

4.2.1 盾构控制参数与围岩力学参数关系93

4.2.2 掘进速度对盾构掘进参数的影响97

4.2.3 盾构掘进姿态控制技术99

4.2.4 盾构过竖曲线姿态调整101

4.2.5 管片拼装技术102

4.2.6 重载物料辅助运输及安全保障技术103

4.2.7 换刀技术111

4.3 管片壁后填充技术114

4.3.1 同步注浆浆液的种类及优缺点比较分析115

4.3.2 管片壁后填充层与管片结构共同防水作用机理115

4.3.3 管片壁后填充118

5通风与排水技术123

5.1 施工通风技术123

5.1.1 施工通风方法123

5.1.2 通风风量及风压127

5.1.3 施工通风设备132

5.1.4 粉尘防治135

5.1.5 通风机的电气传动与监测系统136

5.1.6 通风效果监测137

5.2 富水长距离斜井盾构施工反坡排水技术139

5.2.1 地下水涌入途径139

5.2.2 涌水量预测140

5.2.3 排水方案比选及系统整体布局142

5.2.4 抽排水设备配置145

6特殊不良地质段处置技术159

6.1 煤矿斜井盾构超前地质探测技术159

6.1.1 超前地质预报的预报内容159

6.1.2 超前地质预报方法比选159

6.1.3 斜井盾构施工超前预报方法确定161

6.1.4 超前钻探地质预报技术163

6.1.5 超前钻机地质预报技术的应用164

6.2 软岩地段处置技术164

6.2.1 软岩变形规律研究164

6.2.2 软岩变形地段井筒设计应对技术169

6.2.3 软岩变形地段盾构设备应对技术169

6.2.4 斜井软岩变形分级及处置171

6.3 富水地段防水处置技术178

6.3.1 长距离斜井防水体系178

6.3.2 管片接缝防水密封垫结构研究179

6.3.3 盾构法斜井壁后填充共同防水及分段隔水183

6.4 高水压地段泄水降压技术185

6.4.1 高水压地段泄水降压必要性和机理分析185

6.4.2 盾构管片泄水孔布置的影响分析187

6.4.3 泄水降压式管片泄水方案190

6.5 断层破碎带处置技术190

6.5.1 工作面稳定性分析190

6.5.2 断层破碎带盾构施工技术191

6.5.3 工作面失稳处置技术194

7盾构地下拆解技术199

7.1 地下拆解区域管片受荷特性及地层加固技术199

7.1.1 斜井管片结构受荷特性199

7.1.2 盾构拆解影响区管片纵向卸荷特性205

7.1.3 盾构无扩大硐室拆解地层加固技术211

7.1.4 盾构扩大硐室拆解地层加固技术213

7.2 盾构地下可拆解结构型式218

7.2.1 盾构地下可拆解结构型式的技术要求218

7.2.2 刀盘可拆解结构218

7.2.3 盾体可拆解结构222

7.2.4 主驱动可拆解结构224

7.2.5 螺旋输送机可拆解结构225

7.2.6 管片拼装机拆解结构227

7.2.7 拖车可拆解结构227

7.2.8 主要可拆解结构部件的尺寸和重量228

7.3 盾构原位地下拆解技术及专用装备228

7.3.1 无扩大硐室盾构拆解专用装备228

7.3.2 无扩大硐室盾构地下拆解技术232

7.3.3 扩大硐室盾构拆解专用装备238

7.3.4 扩大硐室盾构地下拆解技术244

8远程实时监测与评估技术254

8.1 实时综合监测软件系统模块设计254

8.1.1 监测系统层次设计254

8.1.2 监测系统功能设计255

8.1.3 监测系统模块设计256

8.1.4 监测系统接口设计262

8.1.5 监测系统数据库设计263

8.2 现场监测元器件布设及其工艺264

8.2.1 传感器总体布置264

8.2.2 盾构自带传感器监测项目265

8.2.3 埋入式传感器的埋设工艺266

8.3 盾构斜井现场监测设备组网与集成技术269

8.3.1 斜井监测混合组网技术269

8.3.2 数据自动采集传输技术270

8.4 斜井盾构施工安全评估指标体系272

8.4.1 盾构工作参数指标272

8.4.2 防喷涌施工安全指标273

8.4.3 工作面稳定安全指标274

8.4.4 盾构防卡机安全指标276

8.4.5 注浆质量合格性指标280

8.4.6 盾构姿态安全指标281

8.4.7 管片结构形变安全指标281

8.4.8 斜井施工安全评估标准281

8.5 盾构斜井管片衬砌安全评估方法282

8.5.1 基于容许应力法的结构安全评估283

8.5.2 基于极限状态法的结构安全评估284

9工程示范287

9.1 示范工程总体设计287

9.1.1 示范工程一：新街台格庙矿区斜井工程287

9.1.2 示范工程二：神东补连塔煤矿斜井工程300

9.2 示范工程施工组织310

9.2.1 工期目标310

9.2.2 组织机构设置311

9.2.3 作业人员配置312

9.2.4 作业流程312

9.2.5 进度指标分析及经济指标313

9.3 示范工程关键技术应用314

9.3.1 盾构施工煤矿长距离斜井设备选型与配置技术应用314

9.3.2 煤矿长距离斜井盾构始发及连续下坡掘进技术应用317

9.3.3 盾构施工煤矿长距离斜井盾构原位地下拆解及配套技术应用320

9.3.4 盾构施工煤矿长距离斜井数字化远程监控技术应用322

9.3.5 盾构施工煤矿长距离斜井特殊不良地段处置技术应用325

9.4 示范工程效果329