Các biện pháp an toàn khi vận hành máy khoan hầm là gì?

Hiểu Rõ Các Nguy Cơ Chính Trong Vận Hành Máy Khoan Hầm

Các Nguy Cơ Phổ Biến Trong Vận Hành Máy Đào Hầm (TBM)

Các máy đào hầm (TBMs) đi kèm với những vấn đề như điều kiện nền đất không ổn định, hỏng hóc các bộ phận máy móc và công nhân hít phải các hạt bụi từ hoạt động khoan. Nghiên cứu công bố năm 2025 đã xem xét các vấn đề này thông qua các phương pháp gọi là Phân tích Cây lỗi và Quy trình Phân tích Thứ bậc. Những gì họ tìm thấy khá rõ ràng về những sự cố thường xảy ra nhất tại công trường – sụp đổ nền đất xảy ra khá thường xuyên, cùng với những tình trạng kẹt đầu cắt khó chịu làm đình trệ hoàn toàn tiến độ thi công. Khi các máy TBM hoạt động gần các đứt gãy địa chất, thực tế nguy cơ xảy ra hiện tượng phụt đá đột ngột cao gấp khoảng hai lần so với các khu vực có nền đất ổn định hơn. Điều đó có nghĩa là các đội thi công cần điều chỉnh cách vận hành hàng ngày dựa trên loại địa hình mà họ đang làm việc.

Các Rủi ro Đặc thù theo Máy trong Môi trường Xây dựng Hầm

Các TBM phải đối mặt với những thách thức vận hành đặc thù như hiện tượng quá nhiệt ở ổ bi chính và lệch trục hệ thống đẩy. Các TBM hiện đại hoạt động trong điều kiện địa chất hỗn hợp chịu tốc độ mài mòn cao hơn 22% trên các dụng cụ cắt, làm gia tăng nhu cầu bảo trì. Theo các tiêu chuẩn an toàn đào hầm, hơn 40% sự cố cơ khí bắt nguồn từ việc quản lý mô-men xoắn không đúng trong quá trình đào đá cứng.

Phân tích Địa chất và Địa kỹ thuật vì An toàn Hầm lò

Các khảo sát toàn diện trước xây dựng giúp giảm 78% các bất ngờ về địa chất, theo nghiên cứu an toàn TBM năm 2023. Các chỉ số chính bao gồm:

Các dự án áp dụng giám sát địa kỹ thuật theo từng giai đoạn báo cáo số lần dừng máy ngoài kế hoạch giảm 40%.

Nghiên cứu điển hình: Sự cố mất ổn định địa chất trong một dự án hầm đường bộ Alpines tại Thụy Sĩ

Vào đầu năm 2021, các công nhân khoan xuyên qua dãy Alps đã gặp phải những vấn đề nghiêm trọng khi Máy khoan hầm (TBM) số 14 của họ va phải một khu vực bất ngờ chứa đầy đất sét mềm. Áp lực dưới lòng đất tăng lên hơn 35 megapascal, làm cong vênh thành hầm gần 19% trước khi các kỹ sư kiểm soát và ổn định được tình hình. Sự cố này đã khiến chi phí phát sinh do chậm trễ và sửa chữa lên tới khoảng mười tám triệu đô la Mỹ. Nhìn lại sự việc, các chuyên gia nhận thấy rằng nếu có hệ thống cảnh báo tốt hơn, gần như tất cả các nguy cơ tương tự (khoảng 92%) có thể đã được ngăn chặn hoàn toàn. Hiện nay, nhiều người đang kêu gọi áp dụng các công nghệ thông minh hơn có thể dự đoán trước những bất ngờ dưới lòng đất bằng cách sử dụng trí tuệ nhân tạo để phân tích cấu trúc đá từ trước.

Các Nguyên Tắc An Toàn Chính và Biện Pháp Bảo Vệ Công Nghệ trong Hoạt Động TBM

Thực Hiện Các Quy Định An Toàn OSHA cho Các Hoạt Động Đào Hầm

Khi các hoạt động đào hầm tuân thủ đúng các tiêu chuẩn của OSHA, tỷ lệ tử vong giảm mạnh — khoảng 62% theo báo cáo thường niên năm 2023 của OSHA. Các quy định yêu cầu kiểm tra chất lượng không khí trong không gian chật hẹp, có lối thoát hiểm rõ ràng sẵn sàng cho các tình huống khẩn cấp, và tuân theo các bước an toàn nghiêm ngặt khi làm việc ở đầu cắt. Các công trường xây dựng thực sự thuê nhân viên an toàn đã được chứng nhận thì có số vụ thương tích do tai nạn máy móc ít hơn khoảng 40% so với những nơi không có chứng nhận phù hợp. Điều này là hợp lý vì các chuyên gia được đào tạo biết rõ những rủi ro tồn tại và cách ngăn chặn chúng trước khi trở thành thảm họa.

Các quy trình bảo trì phòng ngừa cho hệ thống TBM

Các chu kỳ bảo trì theo lịch trình kéo dài tuổi thọ của đĩa cắt thêm 300–400 giờ vận hành đồng thời giảm 74% thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch (NIST 2023). Các quy trình quan trọng bao gồm:

• Hiệu chuẩn mô-men xoắn hàng ngày cho các xi-lanh đẩy
• Kiểm tra hàng tuần hệ thống căng băng tải
• Phân tích mài mòn hàng tháng đối với cánh vít băng tải xoắn
  Một dự án cải tạo năm 2023 cho một hầm thành phố lớn đã chứng minh việc lấy mẫu mỡ bôi trơn dự đoán ở các ổ đỡ chính đã ngăn ngừa sự cố nghiêm trọng trong các giai đoạn đào quan trọng.

Giám sát theo thời gian thực và hệ thống cảnh báo tự động

Các máy đào hầm hiện đại tích hợp 120–180 cảm biến nhúng, truyền 4.000 điểm dữ liệu/phút để giám sát:

Các cảnh báo nhiều giai đoạn tự động giảm áp lực đẩy khi các dị thường địa chất vượt quá giới hạn an toàn được lập trình trước, làm giảm sự cố kẹt đầu cắt 33% (Tạp chí Đào hầm 2024).

Xu hướng: Tích hợp chẩn đoán điều khiển bằng AI trong các máy đào hầm hiện đại

Các hệ thống học máy mới theo dõi khoảng mười hai yếu tố vận hành khác nhau thực tế có thể phát hiện các vấn đề về bạc đạn trước khi xảy ra từ 72 đến gần 100 giờ, theo nghiên cứu được Hiệp hội Khoan hầm Quốc tế công bố năm ngoái. Tỷ lệ chính xác đạt khoảng 89%, một con số khá ấn tượng trong công tác bảo trì dự đoán. Nhìn vào các dự án khoan hầm gần đây mà kỹ sư đã áp dụng trí tuệ nhân tạo để tối ưu hóa tốc độ đào tiến, chúng ta thấy tiến độ xây dựng nhanh hơn khoảng 22% mà không làm ảnh hưởng đến các tiêu chuẩn an toàn về ổn định hào đào. Chẳng hạn như sự việc xảy ra trong dự án mở rộng đường hầm thủy điện lớn năm 2023. Khi công nhân gặp phải các cấu trúc đá vôi bất ngờ, hệ thống điều khiển AI đã kích hoạt và tự động điều chỉnh áp lực vữa. Phản ứng thông minh này đã ngăn chặn ít nhất ba vụ sập tiềm tàng tại công trường, tiết kiệm thời gian và chi phí đồng thời đảm bảo an toàn cho mọi người dưới hầm.

Thiết bị Bảo vệ Cá nhân và Cải thiện An toàn Người lao động

Làm việc với các máy đào hầm hiện đại đồng nghĩa với việc tuân thủ nghiêm ngặt các hướng dẫn về thiết bị bảo hộ cá nhân để đảm bảo an toàn trước mọi loại nguy hiểm tại công trường. Ngày nay, công nhân làm hầm cần được trang bị đầy đủ quần áo bảo hộ từ đầu đến chân. Mũ bảo hiểm chống va đập là vật bắt buộc phải có, đặc biệt là những loại có đèn tích hợp để tăng khả năng chiếu sáng dưới mực mặt đất. Găng tay họ sử dụng giúp hấp thụ rung động khi vận hành máy móc nặng, và đôi giày của họ có mũi giày gia cố cùng đế chống đâm xuyên bởi các vật sắc nhọn. Bảo vệ đường hô hấp cũng rất quan trọng vì các hầm nhanh chóng bị lấp đầy bụi chứa hạt silica và các loại khí độc hại khác khi khoan trong không gian chật hẹp. Một số vật liệu mới ra gần đây thực sự giúp giảm nhẹ trọng lượng của thiết bị bảo hộ này mà không làm giảm độ bền, theo các báo cáo ngành công nghiệp năm ngoái cho thấy trọng lượng tổng thể đã giảm khoảng 22 phần trăm giữa các thương hiệu khác nhau.

Tiến bộ trong PPE Thông minh với Phản hồi Sinh trắc học

Thiết bị bảo vệ cá nhân hiện đại được trang bị cảm biến sinh trắc học theo dõi các thông số như nhịp tim, nhiệt độ cơ thể và mức độ mệt mỏi thực tế của người lao động trong khi làm việc. Khi những thiết bị an toàn thông minh này phát hiện người lao động đang vượt quá giới hạn thể chất, chúng sẽ ngay lập tức gửi cảnh báo đến cấp quản lý. Hệ thống cảnh báo sớm này đã giúp giảm khoảng 38% các trường hợp say nắng do làm việc trong môi trường nóng bức, theo các thử nghiệm thực địa năm ngoái. Một số phiên bản tiên tiến hơn thậm chí còn tích hợp công nghệ phát hiện va chạm sử dụng tín hiệu radio đặc biệt để cảnh báo người lao động khi họ tiếp cận quá gần các bộ phận chuyển động nguy hiểm trên máy móc. Trong thời gian tới, các chuyên gia dự đoán lĩnh vực PPE thông minh sẽ mở rộng khá nhanh trong vài năm tới, với tốc độ tăng trưởng hàng năm khoảng 13% cho đến năm 2028, chủ yếu do các quy định mới đối với môi trường làm việc dưới lòng đất và do các doanh nghiệp tiếp tục kết nối mọi thứ thông qua Internet of Things nhằm nâng cao an toàn lao động.

Phương pháp toàn diện này trong việc đảm bảo an toàn cho người lao động kết hợp các biện pháp bảo vệ truyền thống với các công nghệ dự đoán, tạo ra các lớp phòng thủ chống lại những rủi ro vốn có trong quá trình đào hầm.

Các Hệ Thống Tự Động Và Công Nghệ Hỗ Trợ Mặt Đất Cho Việc Đào Bới An Toàn Hơn

Vai trò của việc đào bới tự động trong việc giảm tiếp xúc của con người với các khu vực nguy hiểm

Ngày nay, các máy đào hầm hiện đại được trang bị tay robot thực hiện khoảng 83% khối lượng công việc cắt trong những khu vực nguy hiểm nơi độ ổn định của đá không chắc chắn. Điều này có nghĩa là ít công nhân hơn cần phải tiếp cận gần những bức tường hầm không ổn định này. Các máy móc dựa vào hệ thống tự động sử dụng các công nghệ như quét LiDAR và giám sát áp suất để duy trì hoạt động ổn định. Những nâng cấp công nghệ này giúp ngăn ngừa tình trạng đào vượt mức – nguyên nhân gây ra khoảng một trong năm chấn thương trong thi công hầm theo báo cáo của Hiệp hội Đào hầm Quốc gia từ năm ngoái. Mặc dù điều này nghe có vẻ phức tạp, nhưng về cơ bản nó cho phép các đội thi công giữ an toàn phía sau các rào chắn bảo vệ khi khoan qua các cấu trúc đá mà không làm giảm tốc độ thi công.

Hệ thống chống đỡ và sự ổn định trong giai đoạn đào hố ban đầu

Các máy TBM tiên tiến tích hợp việc lắp đặt chống đỡ tuần tự thông qua ba cơ chế chính:

Các hệ thống này hoạt động phối hợp để ổn định thành hầm trong vòng 15 phút sau khi đào, xử lý khoảng thời gian một giờ đầu tiên - giai đoạn then chốt mà 78% các vụ tai nạn hầm lịch sử đã được xác định xảy ra

Nghiên cứu điển hình: Máy lắp ráp đoạn hầm tự động hoàn toàn giúp giảm tỷ lệ chấn thương 40% trong dự án mở rộng tuyến metro Tokyo

Việc chính quyền thành phố Tokyo triển khai các hệ thống đặt đoạn hầm được điều khiển bằng trí tuệ nhân tạo đã loại bỏ thao tác thủ công đối với các lớp lót bê tông nặng 4,5 tấn trong dự án mở rộng tuyến Namboku. Việc thực hiện này đã giảm:

• Số giờ lao động trong khu vực đầu máy đào giảm 92%
• Chấn thương cơ xương do nâng vật nặng giảm 100%
• Các lỗi căn chỉnh đoạn hầm gây ra rủi ro thứ cấp giảm 76%

Các cuộc kiểm toán an toàn sau khi triển khai cho thấy mối tương quan trực tiếp giữa mức độ tự động hóa và tần suất sự cố trong tất cả các giai đoạn của dự án.

Chiến lược: Áp dụng tự động hóa theo từng giai đoạn trong các dự án hầm có nguy cơ cao

Các nhà thầu hàng đầu sử dụng một khuôn khổ triển khai gồm 4 giai đoạn:

1. Thử nghiệm mẫu tự động hóa trong các hệ thống phụ không then chốt (băng tải, thông gió)
2. CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG HYBRID các giai đoạn có chức năng ghi đè thủ công
3. Tự động hoàn toàn các chức năng đào chính
4. Bảo trì dự đoán tích hợp sử dụng học máy

Cách tiếp cận này cho phép các đội ngũ phát triển chuyên môn vận hành trong khi vẫn duy trì các biện pháp kiểm soát an toàn, với những đơn vị tiên phong báo cáo thời gian phản ứng xử lý mối nguy nhanh hơn 62% so với việc triển khai tự động hóa hoàn toàn ngay lập tức.

Chuẩn bị Ứng phó Khẩn cấp và An toàn So sánh trong Các Phương pháp Đào Hầm

Thiết kế Lối Thoát hiểm và Buồng Lánh nạn trong Các Hầm Sâu

Các dự án hầm hiện đại ưu tiên bố trí nhiều lối thoát hiểm cách nhau không quá 500 mét, cùng các buồng lánh nạn có áp lực cung cấp hơn 2 giờ đồng hồ lượng không khí hít thở được. Các hệ thống này giảm thiểu rủi ro do sập đột ngột hoặc rò rỉ khí bằng cách cho phép sơ tán nhanh chóng ngay cả trong điều kiện tầm nhìn thấp.

Hệ thống Liên lạc Trong Các Tình huống Khẩn cấp ở Hầm

Các mạng lưới không dây dạng mesh dự phòng hiện nay bổ sung cho các hệ thống dây truyền thống, duy trì kết nối ở độ sâu vượt quá 1 km. Các dự án sử dụng hệ thống liên lạc lai đã giảm 33% thời gian phản ứng khẩn cấp trong các dự án hầm thủy điện gần đây.

Luyện tập định kỳ và Đào tạo phản ứng khẩn cấp cho đội ngũ vận hành TBM

Các buổi mô phỏng bắt buộc theo quý giúp các đội chuẩn bị cho các tình huống như cháy đầu cắt hoặc nước ngầm tràn vào đột ngột. Nghiên cứu sử dụng phân tích cây lỗi mờ để ưu tiên rủi ro cho thấy các đội được đào tạo xử lý sự cố nghiêm trọng nhanh hơn 40% so với các đội chưa được đào tạo.

Mô phỏng Bản sao Số (Digital Twin) cho Kế hoạch Tình huống Khẩn cấp

Các công cụ mô hình hóa tiên tiến hiện nay có thể tái tạo hành vi địa chất với độ chính xác lên đến 94% theo một nghiên cứu về bản sao số năm 2023. Những mô phỏng này cho phép kỹ sư kiểm tra các quy trình sơ tán trong hơn 200 biến thể thảm họa trước khi khởi công.

Lợi thế an toàn của Máy khoan hầm (TBM) so với các phương pháp khoan truyền thống

TBM giảm 78% mức độ tiếp xúc trực tiếp của nhân viên với mặt hầm không ổn định so với phương pháp khoan nổ mìn. Buồng điều khiển kín có hệ thống lọc HEPA làm giảm 62% các sự cố liên quan đến nguy cơ hô hấp (Ponemon 2022).

So sánh thống kê: Tỷ lệ chấn thương trong các dự án khoan nổ mìn và dự án dùng TBM

Báo cáo ITA 2022 ghi nhận 2,7 chấn thương/triệu giờ trong các dự án dùng máy đào hầm (TBM) so với 8,1 trong phương pháp truyền thống. Các máy TBM được tăng cường tự động hóa đạt tỷ lệ sự cố gần bằng không trong điều kiện áp lực cao vượt quá 12 bar.

Câu hỏi thường gặp

Máy đào hầm (TBM) là gì và những nguy cơ phổ biến của chúng là gì?

Máy đào hầm (TBM) được sử dụng trong xây dựng hầm. Những nguy cơ phổ biến bao gồm điều kiện địa chất không ổn định, sự cố máy móc và hít phải bụi.

Khảo sát địa chất đóng vai trò gì trong việc nâng cao an toàn hầm lò?

Các khảo sát địa chất giảm thiểu các bất ngờ đến 78%, từ đó nâng cao an toàn và giảm tình trạng ngừng thi công.

Trí tuệ nhân tạo (AI) đóng vai trò gì trong vận hành máy đào hầm (TBM)?

AI dự đoán nhu cầu bảo trì, tối ưu hóa tốc độ thi công và độ ổn định.

Những tiến bộ nào đã được thực hiện trong thiết bị bảo hộ cá nhân?

Thiết bị bảo hộ thông minh tích hợp cảm biến sinh trắc học theo dõi sức khỏe người lao động, giảm 38% trường hợp say nóng.

Các hệ thống tự động cải thiện an toàn trong thi công hầm như thế nào?

Các hệ thống tự động giảm sự tiếp xúc của công nhân bằng cách thực hiện phần lớn công việc cắt, đồng thời ổn định các bức tường hầm một cách hiệu quả.

Tại sao việc chuẩn bị ứng phó khẩn cấp lại quan trọng trong thi công hầm?

Việc chuẩn bị bao gồm thiết kế các lối thoát hiểm và tổ chức các cuộc diễn tập định kỳ, giúp phản ứng nhanh chóng và an toàn trước các tình huống khẩn cấp.