科技加持 创新驱动 “隧道机”井下800米凿出宽广路
中国网 2022-08-23 13:29:10

地下800米深处,陕西咸阳长武县,暗淡的通道里,山东能源西北矿业正通煤业西区辅运大巷,一台长龙似的机器正在轰然作响,乌黑发亮的煤炭通过传送带源源不断地向后传输,几个黑胶靴深蓝工作服的工人间或巡视查看,全然不见了以往头灯矿灯聚集、手执风镐手工作业的场景。这个长167米、直径6.53米的大机器,就是该矿率先使用的我国首台矿用立井最大直径TBM(全断面硬岩隧道掘进机)。

(首台TBM下线验收)

像这样先进的“大家伙”,正通煤业已经用上了三套。科技重器的加持,大大加快了掘进速度,产量、安全“双提高”,矿井也实现了由常年亏损到大幅盈利的美丽嬗变。

TBM,全称为岩石隧道掘进机,集机、电、传感、信息等技术于一体,能够同时完成破岩、支护、出渣等多项任务,实现工厂化流水线作业,具有安全性能好、成巷质量高、掘进速度快等优点。这个原本是用于“打隧道”的利器,正通煤业充分利用特点优势,将其创新性地应用在了煤矿掘进上,且效果非常好。

(首台TBM设备作业现场)

正通煤业公司煤矿煤质优良,井田范围广、面积大,但资源赋存不均衡,需施工大量岩巷进行沟通联络。受冲击地压影响,盘区大巷全部布置在岩层中,开拓工程量巨大。如何提高开拓大巷掘进速度是解决生产接续紧张的关键。在此背景下,经过充分调研考察和技术论证,煤矿决定引进TBM,以实现快速掘进,缓解矿井生产接续紧张局面。

(TBM优化后的支护系统)

2017年3月,他们首次提出“TBM应用于煤矿井下开拓大巷施工”的课题;2018年9月,确定设备制造单位;2020年5月,首台TBM设备开始进场;2020年9月,首台敞开式TBM在西区辅运大巷开始试掘进;2021年7月,第二台双护盾式TBM应用于泄水巷掘进;2022年5月,第三台敞开式TBM用于西区1#回风大巷掘进。

“要想保证矿井生产正常接续,就必须突破掘进效率瓶颈,这也是我们企业生存发展的首要命题。”正通煤业总经理张金魁介绍,他们把科技创新作为主抓手,着手探索快速掘进的方法,经过反复优化改造,2020年11月,井下西区辅助运输巷成功应用了国内首台立井最大直径敞开式TBM。

(第三台TBM操作间职工正进行指挥作业)

“一台设备就替代了我们好几个作业岗位,掘进效率同比提高近三倍。”应用仅两个月,TBM就实现单月进尺突破300米,现在更是稳定在单日进尺12米以上。

第一台TBM取得巨大成功,尝到甜头的正通煤业,面对泄水巷长距离开拓巷道难题,再次引进了第二套、第三套TBM,保证生产高效进行。

据介绍,TBM有效破解了正通煤业复杂地质条件快速掘进难题,极大提升了掘进工作效率。“首台TBM自2020年9月18日试掘进以来累计完成进尺5084米,最高日进尺18.2米,最高月进尺377米。第二台TBM在四盘区并联泄水巷掘进巷道2090米,最高日进尺21.3米,最高月进尺401米,平均348米/月。”正通煤业公司党委副书记、总经理张金魁说。

(第三台TBM作业现场)

掘进速度快,掘进质量、掘进安全性也高。“TBM的应用,在围岩稳定情况下,不会出现巷道超欠挖情况,巷道成型更容易把控,用料更省,‘十条线’标准更易把控。”正通煤业副总经理宋晓林告诉记者,“TBM设有液压支架防护系统,如同为职工搭建了‘安全屋’,安全系数大大提高,而且操作起来非常省力。”另外,TBM掘进实现了迎头的全封闭,杜绝迎头片帮和人员靠近掘进机截割部带来的安全风险,掘进期间粉尘大幅减少,作业环境明显改善,同时由于不再使用火工品,也杜绝了爆破事故的发生。

数台TBM在正通的成功应用,还在业界产生了很好的引领示范作用。“隧道机还能这么玩!”,借由TBM的成功实践,煤矿先后受邀参加了中国煤炭建设协会专题会议并做汇报,亮相陕西省创新创业博览会,并入选中国煤炭工业协会2021年标杆案例,多个项目在各类评比中获奖,引领示范作用不断放大。

“TBM在高质量生产、灾害治理、绿色智能矿山建设等方面起到了‘催化剂’作用,推动矿井提前实现分区通风,同步实现双面生产,矿井发展水平大步迈上新台阶。”正通煤业党委书记、执行董事王海宾介绍,目前他们从施工工艺、设备安装、安全管理三个方面与中国煤炭工业协会研究制定TBM煤矿行业标准,推动TBM实现模块化、简单化、专业化和流程化,向着“用工300人、月进1100米”的高效掘进目标稳步迈进,“让科技在井下发挥更大作用”。(栗娟、弋永杰、长孙佳迪;图片由山东能源西北矿业提供)

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