代恩虎，王 勇，魯義強, 3，邱洪登，閆少宏，楊 拓

(1.貴州貴能投資股份有限公司,貴州 六盤水 553000；2.中鐵工程裝備集團有限公司, 河南 鄭州 450000；3.同濟大學(xué) 土木工程學(xué)院, 上海 200092;4.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 能源與礦業(yè)學(xué)院，北京 100083)

0 引 言

煤炭一直以來都是我國最主要的一次能源[1]，2021年煤炭消費量占能源消費總量的56%。國務(wù)院發(fā)布《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020年)》提出要在蒙東、寧東、晉北、晉中、晉東、兩淮、黃隴、陜北、新疆、神東、冀中、河南、魯西、云貴地區(qū)建設(shè)14個億噸級大型煤炭基地[2]。近40多年來，貴州省每年都有近400萬t煤炭以“統(tǒng)配煤”的形式遠銷到兩廣、兩湖及浙、贛、閩、蘇、滬一帶，云貴地區(qū)作為我國南方重要的煤炭基地，有力支援了有關(guān)省(區(qū)、市)的國民經(jīng)濟建設(shè)，“黔煤外運”也正式納入了國家宏觀調(diào)控的內(nèi)容。貴州地區(qū)已探明的煤炭資源分布相對集中，其中桐梓-遵義-安順-興義連線以西地區(qū)的煤炭資源占比達90%以上，六盤水市、黔西南州及普安等地主要為煙煤，畢節(jié)地區(qū)、遵義市、桐梓、仁懷及習(xí)水等地主要為無煙煤[3]。貴州地區(qū)具有優(yōu)質(zhì)資源連片分布，大中型礦床也相對集中的地域優(yōu)勢，且煤層埋藏較淺，薄煤層居多，煤類齊全，煤質(zhì)優(yōu)劣共存。相對于國內(nèi)其他地區(qū)，貴州省地質(zhì)條件較為復(fù)雜，為保證巷道長期的穩(wěn)定性，近年來貴州大多數(shù)煤礦在掘進永久、半永久巷道時普遍在巖層中施工。煤與瓦斯突出礦井在生產(chǎn)前還需要施工大量的瓦斯抽采巷道，掘進工程量也隨之大幅增長。現(xiàn)有的懸臂式掘進機破巖能力十分有限，因此在硬巖巷道掘進時應(yīng)用最多的依然是采用鉆爆法施工。鉆爆法具有適用面廣、操作靈活的優(yōu)點，同時也有施工危險性高、勞動強度大、掘進效率低下的缺點。落后的硬巖巷道掘進技術(shù)極大限制了煤礦的安全生產(chǎn)和采掘接替工作，無法滿足現(xiàn)代化新建礦井高質(zhì)量建設(shè)要求。進入21世紀以來，我國煤炭工業(yè)實現(xiàn)了歷史性的跨越，科技創(chuàng)新驅(qū)動力大幅提升，煤炭生產(chǎn)方式正在由粗放向集約高效現(xiàn)代化方向轉(zhuǎn)變[4]。煤礦生產(chǎn)一直遵循“采掘并舉、掘進先行”的方針，但是煤礦巖巷掘進的速度和機械化水平依然落后，很多礦井大斷面巖巷平均月進尺僅有50～80 m[5]，嚴重影響采掘接續(xù)計劃。

全斷面掘進機(TBM)是專門用于開鑿隧道的大型機具，可以實現(xiàn)掘進、支護、出渣等工序并行連續(xù)作業(yè)，具有機械化程度高、掘進速度快、安全、環(huán)保、綜合效益高等優(yōu)點[6-7]，可在難以用傳統(tǒng)鉆爆法施工的復(fù)雜地理地貌深埋長隧洞條件下施工，同時可以實現(xiàn)“機械化換人，自動化減人，智能化掘進”[8]。TBM在國內(nèi)煤礦巖巷掘進的應(yīng)用還處于探索階段，目前在淮南礦業(yè)、山東能源、神東等都取得了不錯的進尺[9-12]。

貴州八部門聯(lián)合印發(fā)《貴州省煤礦智能化發(fā)展實施方案2020—2025年》，提出了具有貴州特色的煤礦智能化建設(shè)標準，其中明確指出智能化綜掘工作面應(yīng)采用掘進、支護、運輸“三位一體”高效快速掘進技術(shù)體系，鼓勵礦用TBM應(yīng)用及推廣。為推動全省煤礦安全生產(chǎn)和能源高質(zhì)量發(fā)展，省能源局、省財政廳印發(fā)關(guān)于支持加大煤礦安全生產(chǎn)投入的若干政策措施，支持購買關(guān)鍵裝備(盾構(gòu)機每臺獎補300萬元)。

國產(chǎn)化的TBM已成為我國隧道快速施工的國之重器，在我國鐵道、水利、交通、市政等隧洞工程中應(yīng)用正在迅猛增長[13-14]，為我國高鐵建設(shè)提供了堅強的技術(shù)支撐，同時TBM的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸由傳統(tǒng)隧道(洞)擴展到煤礦巷道[15-16]。將TBM應(yīng)用于煤礦是推進煤礦高效安全開采的重要決策，自2019年4月起，貴州貴能投資股份有限公司聯(lián)合中國中鐵工程裝備集團有限公司經(jīng)過多次技術(shù)論證，為其下屬的聚鑫煤礦+1 095 m水平大巷研制成功了?6 030 mm大斷面、短機身、全巖巷盾構(gòu)機TBM，并成功完成了巷道掘進，在工程實踐過程中總結(jié)了大量經(jīng)驗，對TBM施工技術(shù)在煤礦領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的推廣和借鑒意義。

1 工程概況

1.1 巷道地質(zhì)條件

聚鑫煤礦采用斜井-平硐聯(lián)合開拓方式，主、副平硐部分已完成施工。?6 030 mm TBM將施工主平硐延伸段和+1 095 m水平運輸大巷。

+1 095 m水平運輸大巷均為巖巷，相鄰無采掘巷道。主要用于形成運輸、通風(fēng)、行人系統(tǒng)，設(shè)計長度為2 126.8 m。巷道開口中線位于主平硐延伸段22號導(dǎo)向點前24.8 m處，按178°50′34″方位，+0.3%坡度掘進1 497.7 m，然后轉(zhuǎn)向按167°38′15″方位，+0.3%坡度掘進628.9 m到+1 095 m水平運輸石門設(shè)計位置(圖1)。

圖1 +1 095 m水平運輸大巷巷道布置Fig.1 Layout of +1 095 m transport tunnel

巷道頂、底板巖性主要為石灰?guī)r、粉砂巖、細砂巖等，根據(jù)地質(zhì)資料顯示，巷道掘進過程中不會揭露落差較大的斷層，巖層較穩(wěn)定。掘進區(qū)域巖(煤)層為一單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀穩(wěn)定，巖層厚度變化不大，巖層為傾角32°～40°，平均傾角38°，總體上地質(zhì)條件簡單，圖1為聚鑫煤礦+1 095 m運輸大巷布置。

1.2 巷道參數(shù)設(shè)計

+1 095 m運輸大巷為圓型斷面，凈斷面26.7 m2，掘進斷面28.6 m2，凈寬5.83 m，凈高5.83 m，其斷面與掘進期間設(shè)備布置如圖2所示。

圖2 運輸大巷支護斷面Fig.2 Support section of large transport tunnel

2 TBM與煤礦常用施工技術(shù)對比分析

對比鉆爆法和綜掘法，TBM能夠?qū)崿F(xiàn)快速掘進，提高安全性，改善煤礦掘進工作面環(huán)境，緩解人員緊張等顯著優(yōu)點，經(jīng)濟和社會效益顯著。對比傳統(tǒng)鉆爆、綜掘、TBM法3種施工技術(shù)優(yōu)缺點見表1。

2.1 技術(shù)先進性對比

1)TBM高效破巖。TBM采用滾刀破巖(圖3)，全斷面開挖，是機械法開挖刀具損耗最經(jīng)濟的方式。TBM的破巖機理是滾刀不斷對巖石進行剪切、擠壓、拉裂等綜合作用，從而巖石在內(nèi)部形成中間裂紋、側(cè)向裂紋、徑向裂紋，進而導(dǎo)致在巖石的掌子面上不斷形成片狀剝落，在運輸大巷等硬巖巷道施工中，優(yōu)勢更加明顯。

2)掘進與支護平行作業(yè)。傳統(tǒng)炮掘工藝需6道工序才可實現(xiàn)一個循環(huán)，綜掘工藝需2道工序，而TBM可將多道工序集成實現(xiàn)掘支運一體化，開展掘進和支護平行作業(yè)，通過帶式輸送機連續(xù)出渣，提高掘進工效。TBM施工掘進速度是傳統(tǒng)炮掘工藝的3～10倍，是綜掘工藝的2～8倍[17-18]。

FN—滾刀刀刃對巖石的法向拉力；S—滾刀的刀間距圖3 TBM滾刀破巖機理示意Fig.3 Schematic of TBM hob rock breaking mechanism

3)地質(zhì)條件的適應(yīng)性。TBM在巖性比較單一且穩(wěn)定的層位掘進時具有顯著優(yōu)勢，地質(zhì)適應(yīng)性較差，掘進過程中對不良地質(zhì)條件極為敏感，一旦出現(xiàn)工程地質(zhì)災(zāi)害，效率將大幅降低。傳統(tǒng)鉆爆法相對靈活，對地質(zhì)條件的適應(yīng)性較強，可根據(jù)地質(zhì)條件和圍巖穩(wěn)定性情況及時調(diào)整施工方案。綜掘法對地質(zhì)條件的適應(yīng)性介于兩者之間。

4)圍巖穩(wěn)定性。鉆爆法和綜掘機開挖斷面形狀多為直墻半圓拱形或馬蹄形，局部易出現(xiàn)應(yīng)力集中，且施工過程中對圍巖擾動較大，不利于圍巖穩(wěn)定。而TBM采用滾刀破巖，對圍巖擾動較小，且開挖斷面形狀為圓形，受力狀態(tài)較好，有利于圍巖穩(wěn)定。同時，TBM還配備多種支護方式(超前支護、注漿、錨網(wǎng)噴配合鋼拱架鋼筋排聯(lián)合支護等)，與傳統(tǒng)鉆爆法和綜掘法相比，支護更為及時，支護強度更高，且機械化程度高，避免了人為因素導(dǎo)致的工程質(zhì)量不達標，在深井巷道圍巖穩(wěn)定性控制中具有顯著優(yōu)勢。

5)施工質(zhì)量。TBM施工斷面十分規(guī)整，施工質(zhì)量較高。而傳統(tǒng)鉆爆法無法實現(xiàn)精準控制，超欠挖現(xiàn)象時有發(fā)生，斷面參差不齊，施工質(zhì)量難以得到保證。

6)施工環(huán)境。TBM配置大功率干式除塵器，除塵效果十分明顯。而傳統(tǒng)鉆爆法和綜掘法施工過程中產(chǎn)生的粉塵量較大，施工環(huán)境較差。

2.2 施工經(jīng)濟性對比

1)經(jīng)濟性。施工短距離巷道工程時，采用鉆爆法和綜掘法掘進相對于TBM更為經(jīng)濟。但是在長距離開拓巷道掘進時，特別是在硬度超過70 MPa的堅硬巖層中施工時，選用鉆爆法或綜掘法掘進需配置大量輔助和支護設(shè)備，這時采用TBM則整體上更為經(jīng)濟。

2)減人提效。應(yīng)用TBM掘進對施工人員素質(zhì)要求較高，但是對人員數(shù)量要求較少，可以實現(xiàn)減人提效；而傳統(tǒng)鉆爆法和綜掘法對施工人員數(shù)量要求較高，且工人勞動強度高。

綜上所述，傳統(tǒng)鉆爆法的優(yōu)勢主要是技術(shù)相對成熟、適合復(fù)雜多變的地質(zhì)條件，同時掘進速度慢、對圍巖擾動大的缺點也十分顯著；TBM掘進技術(shù)的明顯優(yōu)勢主要體現(xiàn)在掘進速度快、自動化程度高、對圍巖擾動小、工程質(zhì)量高、施工安全等。當(dāng)巷道掘進里程超過5～6 km，礦用TBM在延米費用上具有優(yōu)勢；TBM使用壽命較長，隨著掘進里程增加，TBM的綜合成本優(yōu)勢更加明顯。應(yīng)用TBM掘進技術(shù)可實現(xiàn)高度集約化、機械化的平行作業(yè)，能明顯縮短工期，為形成深部及超深規(guī)模資源開發(fā)利用的綜合機械化、連續(xù)開采模式提供了技術(shù)思路與研究方向[19]。

2.3 一巷三用

TBM施工一次成硐，可實現(xiàn)一巷多用，人員、物流、風(fēng)流合一。巷道頂部用于煤和矸石等物流運輸，另一側(cè)用于行人和設(shè)備檢修通道，側(cè)幫用于風(fēng)、水、電輸送。中部主要用于設(shè)備運輸和膠輪車行走。巷道底部鋪設(shè)預(yù)制水槽，用于巷道排水，如圖4所示。

圖4 掘進期間設(shè)備布置Fig.4 Equipment layout diagram during excavation

3 TBM選型及關(guān)鍵技術(shù)

據(jù)不完全統(tǒng)計，目前已有100多臺TBM在全世界60余座礦山開挖超過220 km的礦山井巷工程，但多應(yīng)用于金屬礦[19]。根據(jù)巖體條件、地質(zhì)環(huán)境、施工安全需求，TBM可大致分為3類，如圖5所示。

圖5 礦山工程應(yīng)用的TBM類型匯總Fig.5 Summary of TBM types for mine engineering application

通過開展復(fù)雜地質(zhì)條件巷道技術(shù)參數(shù)確定研究，充分考慮全斷面掘進機對巷道圍巖穩(wěn)定性的擾動影響，深入研究全斷面掘進機快速施工圍巖力學(xué)響應(yīng)機理，提出了滿足全斷面掘進機快速施工煤礦硬巖巷道特點與要求的巷道支護型式和施工技術(shù)；著力研發(fā)“小斷面、大坡度、小轉(zhuǎn)彎半徑”的“有人值守，無人操作”的智能TBM，開展巖-機相互作用理論與全過程量化研究，圍巖智能識別、評價與預(yù)警研究，盾構(gòu)機掘進狀態(tài)感知與評價分析研究，TBM掘進參數(shù)優(yōu)化策略及智能控制技術(shù)研究等方面的工作。將TBM智能化技術(shù)轉(zhuǎn)化成果與現(xiàn)代化智能礦山的開發(fā)利用深度融合，提升貴州礦山智能化技術(shù)水平，服務(wù)于貴州的礦業(yè)、安全、能源等戰(zhàn)略，促進貴州省煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

3.1 TBM結(jié)構(gòu)選型及主要技術(shù)參數(shù)

“貴能二號”采用護盾式結(jié)構(gòu)，主機主要技術(shù)參數(shù)：最小水平轉(zhuǎn)彎半徑尺為60 m；主機長度為10 m，整機長度為90 m，新刀開挖直徑為6 030 mm。設(shè)備總長度為85 m，車間組裝情況如圖6所示。

圖6 車間組裝R60 m轉(zhuǎn)彎模擬Fig.6 Workshop assembly of R60 m turn simulation

護盾式TBM具有較強的通過能力，在單邊擴挖50 mm的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)極小半徑連續(xù)轉(zhuǎn)彎，大幅提高了TBM靈活性；有盾殼的保護，遇到軟弱圍巖或斷層，能夠?qū)θ藛T和設(shè)備起到保護作用。對比敞開式TBM，護盾式TBM犧牲了空頂距，在圍巖壓力可控制的工況下，滿足礦井采區(qū)規(guī)劃設(shè)計需求，快速形成生產(chǎn)系統(tǒng)。

3.2 系統(tǒng)組成

“貴能二號”TBM掘進機利用全斷面刀盤一次破巖成巷，集掘進、出渣、支護、除塵、通風(fēng)、導(dǎo)向、防爆技術(shù)于一體，主要由刀盤、主驅(qū)動、護盾、伸縮盾、撐緊推進機構(gòu)、后配套拖車等組成，如圖7所示。

圖7 ?6 030 TBM出廠實物Fig.7 Physical factory of ?6 030 TBM

3.3 設(shè)備特點及施工方案

TBM采取三班制(一班檢修、兩班生產(chǎn))作業(yè)。掘進作業(yè)時，巖石受到刀盤擠壓剝落成小塊巖石，經(jīng)刀盤鏟刀進入溜渣槽，然后落到一運帶式輸送機上，最后由二運帶式輸送機輸送至設(shè)備尾部。其主要特點性能指標及施工方案見表2。

3.4 關(guān)鍵技術(shù)

1)適于復(fù)雜地質(zhì)條件和特種用途的盾構(gòu)機性能與參數(shù)確定。

2)智能TBM研發(fā)：①巖-機相互作用理論與全過程量化研究；②圍巖智能識別、評價與預(yù)警；③盾構(gòu)機掘進狀態(tài)感知與評價；④TBM海量施工數(shù)據(jù)分析與建模；⑤盾構(gòu)機掘進參數(shù)優(yōu)化策略及智能控制技術(shù)研究。

3)整機煤安防爆設(shè)計；能夠在煤與瓦斯突出礦井安全運行，整機風(fēng)電閉鎖，瓦電閉鎖。

4)TBM分塊設(shè)計，包括刀盤、驅(qū)動、盾體等大部件的分塊設(shè)計；最大不可拆卸尺寸：8 000 mm×3 610 mm×3 610 mm，最大質(zhì)量不超過25 t。

5)整機采用模塊化設(shè)計，方便設(shè)備現(xiàn)場組裝及拆卸。

6)實現(xiàn)超小轉(zhuǎn)彎半徑，轉(zhuǎn)彎半徑60 m。

4 工程應(yīng)用

TBM在地面進行拆解，通過副運輸大巷下井組裝，其中刀盤分為6塊，主驅(qū)動箱分為2塊，最大不可拆卸件為：8 000 mm×2 500 mm×2 500 mm，模塊化設(shè)計可以滿足大部分礦井巷道運輸條件，設(shè)備組裝情況如圖8所示。

圖8 井下組裝設(shè)備流程Fig.8 Flow of assembly equipment

4.1 井下組裝

巷道頂板及兩側(cè)幫采用錨網(wǎng)索+噴漿支護，圖9為錨網(wǎng)支護后效果。

圖9 錨網(wǎng)支護效果Fig.9 Bolting with wire mesh support result

4.2 小半徑轉(zhuǎn)彎施工

“貴能二號”礦用TBM，不僅取得了月進尺的行業(yè)記錄，同時首次實現(xiàn)極小半徑轉(zhuǎn)彎，為礦井建設(shè)和規(guī)劃提供新的理念，圖10為轉(zhuǎn)彎施工成巷效果。

圖10 設(shè)備R60 m轉(zhuǎn)彎施工Fig.10 Equipment R60 m turning construction

4.3 物探先行，鉆探驗證

配置ZDY6500K煤礦用全液壓坑道鉆機，低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩、全傾角電控鉆機。采用新型變幅裝置，能實現(xiàn)多種鉆孔角度和鉆孔高度的調(diào)節(jié)，額定轉(zhuǎn)矩6 500 N·m，探測距離300 m。一機多用，可以用于薄煤層雙層孔或多層孔施工、鄰近層瓦斯抽采鉆孔施工、穿層孔施工，能夠?qū)η胺剿屯咚惯M行超前探測。側(cè)幫開孔施工如圖11所示。

圖11 超前鉆機工作狀態(tài)Fig.11 Working status of the front drilling rig

4.4 TBM“貴能二號”使用情況

2021年3月份開始正式掘進，進行人機磨合、調(diào)試進尺近56 m，4月份安裝連續(xù)帶式輸送機進尺261 m，5月份掘進418 m(當(dāng)月最高日進尺29.9 m、最高小班進尺16.1 m)，6月份進入轉(zhuǎn)彎段(轉(zhuǎn)彎半徑60 m、轉(zhuǎn)彎角度90°)、構(gòu)造影響圍巖破碎進尺只有134 m，7月份整機進入弧線段、加之圍巖破碎只掘進了48 m，9、10月掘進工作面存在裂隙構(gòu)造，進度均只有148 m，11月工作17 d進度121 m，目前保持每班進尺5～6 m，每天進尺約15 m，運行良好，成巷效果如圖12所示，各月進度統(tǒng)計直方圖如圖13所示。3月：上半月組裝，17號始發(fā)；4月：安裝連續(xù)膠帶運輸機，打地質(zhì)鉆(耗時6 d)；5月：施工地質(zhì)鉆孔(耗時3 d)；6月：轉(zhuǎn)彎段(半徑75 m，90°轉(zhuǎn)向)，斷層構(gòu)造影響；7月：弧線施工，斷層構(gòu)造影響；8月：裂隙構(gòu)造影響；9月：裂隙構(gòu)造影響；10月：安裝轉(zhuǎn)彎輸送帶(耗時8 d)；11月：安裝轉(zhuǎn)彎輸送帶(耗時6 d)。

圖12 成巷效果Fig.12 Impression drawing of final roadway

圖13 各月進尺統(tǒng)計Fig.13 Monthly progress statistics

5 礦用TBM未來發(fā)展方向探討

礦用TBM目前還處于探索發(fā)展期，設(shè)備與煤礦應(yīng)用場景的融合還需要深入的研究，“貴能二號”的成功應(yīng)用，給礦用TBM產(chǎn)品與技術(shù)規(guī)劃提供了一些參考。

5.1 煤礦行業(yè)施工與TBM技術(shù)的融合

煤礦巖巷掘進將更多采用TBM，同時筆者認為TBM設(shè)備還有很多優(yōu)化的空間。

1)優(yōu)化設(shè)備長度及配置。礦用TBM設(shè)備長度控制住30～40 m，設(shè)備長度盡可能短，增強設(shè)備的性價比。

2)機型和設(shè)備直徑定型。根據(jù)巷道服務(wù)年限和斷面要求，確定合適的直徑系列，有利于設(shè)備不斷優(yōu)化升級，從定制走向定型。

3)巷道轉(zhuǎn)彎半徑不宜過小。100 m左右的轉(zhuǎn)彎半徑有利于TBM選型。敞開式機型更有利于煤礦巷道施工，尤其是凱式TBM，能夠充分發(fā)揮設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢，更適用煤礦應(yīng)用場景，如圖14所示。

圖14 凱式TBMFig.14 Gripper TBM

4)支護效率提高。礦用TBM與錨桿支護施工相結(jié)合；錨桿支護角度對鉆機布置形式影響較大，煤礦巖巷施工，巖石單軸抗壓強度在100 MPa以下的比例非常高，此工況下氣動錨桿機鉆孔效率偏低，礦用TBM錨桿鉆機宜選擇結(jié)構(gòu)簡單靈活的機型。在不同圍巖條件下，進行科學(xué)合理的支護強度設(shè)計，提高支護效率，才能提高掘進進尺。

5.2 礦用TBM無人化操作、智能化自主掘進

礦用TBM集眾多技術(shù)于一體，完全有條件實現(xiàn)智能化掘進，未來的礦用TBM一定是少人甚至無人的。

研究TBM智能掘進應(yīng)遵循“以感知為基礎(chǔ)，以信息融合為中心，以智能掘進為目標”的原則，解決TBM掘進缺感知、缺數(shù)據(jù)、缺決策的問題[4]。TBM智能掘進研究體系主要是基于一套數(shù)據(jù)標準體系、一系列感知終端、建設(shè)一條數(shù)據(jù)傳輸通道、開發(fā)一個TBM云服務(wù)平臺，面向項目各參與方實現(xiàn)按需服務(wù)，如圖15所示[4]。

圖15 TBM智能化研究體系Fig.15 TBM intelligent research system

智能化掘進機需要自主完成“感知—大數(shù)據(jù)分析—決策—執(zhí)行”，因此，如何將新一代信息技術(shù)有效應(yīng)用于隧道掘進機，開發(fā)研制出智能化掘進機，實現(xiàn)整體設(shè)備的智能感知、智能施工、健康管理等，將成為工程領(lǐng)域的重大技術(shù)挑戰(zhàn)和未來的行業(yè)競爭熱點[20-21]。

6 結(jié) 論

1)開展復(fù)雜地質(zhì)條件巷道技術(shù)參數(shù)確定研究，充分考慮全斷面掘進機對巷道圍巖穩(wěn)定性的擾動影響，提出了滿足全斷面掘進機快速施工煤礦硬巖巷道特點與要求的巷道支護型式和施工技術(shù)。

2)著力研發(fā)“小斷面、大坡度、小轉(zhuǎn)彎半徑”的“有人值守，無人操作”的智能TBM，開展巖-機相互作用理論與全過程量化研究，圍巖智能識別、評價與預(yù)警研究，盾構(gòu)機掘進狀態(tài)感知與評價分析研究，盾構(gòu)機掘進參數(shù)優(yōu)化策略及智能控制技術(shù)研究等方面的工作。

3)將TBM智能化技術(shù)轉(zhuǎn)化成果與現(xiàn)代化智能礦山的開發(fā)利用深度融合，促進貴州省煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。提升了煤礦安全生產(chǎn)水平、保障礦井采掘生產(chǎn)高效接續(xù)，帶動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，對促進貴州省經(jīng)濟快速增長和社會進步具有重要的現(xiàn)實意義。