基于TBM掘进性能和适应性分析的围岩分级方法及应用

煤矿巷道变化的围岩地质条件影响着全断面岩石掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)的推广应用，准确评估煤矿岩体可掘性和岩层TBM适应性对TBM高效施工至关重要。基于对岩体参数和岩体可掘性指标的评价，采用优劣解距离法(TOPSIS)建立了岩体可掘性分级模型，并结合不同地质条件的BQ]值和TBM利用率的相关性分析，提出了岩层适应性分级模型。以日掘进速度为判断指标，进行岩体可掘性和岩层适应性评估，建立了一套基于TBM施工性能的围岩综合分级方法，采用河南平顶山首山一矿底板瓦斯抽采巷道TBM掘进过程中的工程数据，对TBM围岩综合分级方法进行了现场应用。结果表明：在岩体可掘性等级为Ⅰ级，地层TBM适应性等级为3级的条件下，TBM施工巷道平均月进尺可达到400 m；当TBM利用率不足20%时，极有可能会出现卡机、出渣困难等现场问题。围岩综合分级方法通过利用自动采集的TBM掘进数据和围岩性质的综合分析，能够动态评估TBM在不同围岩地质条件下的施工性能，并为TBM掘进控制参数设计提供了理论依据。