会员展示丨副会长单位煤炭工业太原设计研究院集团有限公司以盾构技术改写山西煤矿斜井建设新篇章

项目工业场地北侧可用于盾构始发的区域空间极为有限，且紧邻锅炉房、消防泵房等既有建筑。为满足盾构机组装与始发要求，需进行大规模开挖，形成高达10.5米至11.5米的边坡。在紧邻重要设施的条件下，确保该边坡的绝对稳定，成为关乎工程成败与周边安全的首要课题。

缓坡斜井并非简单的直线巷道，而是包含了直线段、以270米水平半径进行的180度转弯弧线段、以及平坡段和变坡段的复合线路。这对盾构机的姿态控制、管片拼装精度及线路测量导向都提出了极高要求，需确保盾构机在复杂轨迹下实现精准、稳定掘进。

在由标准化预制管片拼装而成的圆形井筒内，如何安全、可靠地在管片开口进入4号煤层？如何设置符合安全规程的避险硐室与躲避硐室？这些操作都严重破坏了管片衬砌的整体性，其受力机制复杂，国内煤矿领域缺乏成熟、可循的设计与施工标准。且缓坡斜井与井下拆解硐室同步施工，如何精准定位顺利对接，并能实现拆解硐室后期高效利用？这都是本次盾构机缓坡斜井施工所需解决的问题。

煤设院集团针对极端狭小的始发场地，创新性地设计了“分区段、差异化综合治理体系”。根据边坡不同区段与建筑物的距离、地质条件，分别采用双排桩支护、毛石混凝土重力式挡土墙、以及放坡结合注浆锚杆支护等多种技术组合。这种“量身定制”的治理策略，在最大限度保障既有设施安全与场地稳定的前提下，为盾构始发争取了宝贵空间。

该缓坡斜井设计坡度为6°，为确保盾构机在大坡度，大转弯（转弯水平半径270米，角度约180°）的复杂线路上顺利掘进，团队进行了前所未有的精细设计。他们综合考量设备性能、施工工艺与巷道功能，对每一段线路的坡度、转弯半径、衔接方式进行了反复设计绘制与优化。同时，在施工过程中，煤设院集团设计人员高频次亲赴现场，与施工方对接交底互通有无，为这条“地下蛟龙”的精准游走规划好了清晰轨迹。

团队将主要力量集中于攻克盾构巷道断面异型开口与硐室建造这一行业共性技术瓶颈，开展了一系列开创性工作：

机理先行：深入研究管片环在局部拆除后的整体力学性能变化与应力重分布规律，为结构设计奠定科学理论基础，推动设计从“经验判断”向“理论计算”跨越。

工艺创新：研发管片安全精准切割工艺与开口周边协同加固技术，确保结构在施工过程中的动态稳定。

连接可靠：创新提出传统综掘巷道与盾构巷道断面异型开口的平顺过渡与高强度连接技术，保障联巷连接部位的长久安全。

硐室标准化探索：目前关于盾构机掘进斜井巷道的详细标准，在相关矿山设计规程规范中仍是空白，研究形成适用于煤矿盾构巷道的避险硐室、躲避硐室、联巷开口等异形结构的支护设计方法，并对拆解硐室的支护与后期改造利用进行前瞻性设计，提升工程全生命周期的价值。