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科技成果

空间换时间 效率出效益

来源:华阳科技  编辑:张园园 李娜  时间:2021-05-17 21:15:10   点击:

空间换时间 效率出效益

——荣获行业级、省级科学技术一等奖项目盾构机的创新应用

“前不久,从山西省科技厅传来好消息,集团企业对盾构机的创新应用,继获得中国煤炭工业协会科学技术奖一等奖后,又获得了2019年度山西省科学技术奖一等奖。这是集团近20年来第一次获得这个奖项的一等奖。”听到这个好消息,集团企业副总工程师、技术中心主任蒯平宇告诉记者,“这份荣誉来之不易,凝结着集团这几年来对新装备、新技术创新应用的心血和汗水。”

经过几年的探索与实践,集团企业针对立井煤矿埋深长距离岩石巷道的地质特点,开展盾构机掘进技术应用研究,形成了基于盾构机的立井煤矿埋深长距离岩巷快速成巷成套技术,开创了省内煤矿岩石巷道盾构法施工领域的先河,形成了可供行业复制和推广的盾构机创新应用经验。

赢先机,创新探索稳步前行

盾构机是什么?大家最常见的山岭、地铁隧道建设,就是依靠这种“大家伙”进行,对硬岩条件下的快速推进起着至关重要的作用。由于部件超大超重、煤矿井下设备需防爆、巷道狭窄、物料和岩渣运输困难等原因,此前,在我省并没有井下应用的先例。

要在新发展格局中赢得发展先机,离不开关键核心装备。2017年,集团企业率先在新景企业深埋长距离岩巷进行试验,通过理论分析、现场监测、实验室试验和井下试验相结合的手段,系统研究了盾构机煤矿快速掘进成套技术,包括根据煤矿地质特点而研究的掘进技术及工艺、设备安装与拆卸以及相关支护技术等。同时,还设计了防爆外壳、喷水刀座等,在国内首次实现了整机防爆功能,对立井煤矿埋深长距离硬岩巷道机械化、自动化、本质安全型快速施工具有重要意义。

“以前,大家的深井硬岩巷道一直采用的是传统机掘或炮掘方式,掘进速度维持在中等水平。虽然工艺比较成熟,但掘进速度缓慢,容易造成采掘失衡,严重制约着矿井高产高效。”新景企业生产技术部副部长周廷宇先容。

创新离不开下苦功。“一开始,大家对这个‘大家伙’还摸不着头脑,特别是盾构机行走基础配件达不到要求,盾构机无法平稳落地,这可把大家难住了。”对于盾构机刚交付时的情形,周廷宇至今历历在目。为了快速掌握盾构机使用相关技术,团队成员白天拿着图纸和说明书向专家请教,晚上加班研究,力求在最短时间内掌握盾构机的安装和使用方法。

“终于,经过在工作面的勘察测量和精确验算,大家将原设计的圆弧承重钢板改成平直的斜钢板,还在混凝土与承重钢板的间隙埋设了轨道,既降低了承重钢的制作难度,又提高了稳固系数,还避开了剧烈磨损带来的安装误差。”周廷宇说。这个“小小”的创新设计,避免了盾构机与混凝土剧烈摩擦而产生的隐患,为盾构机的正常运行提供了保障。

显优势,科技助力安全高效

盾构机的创新应用,不仅让深井煤矿岩巷用上了适用的新装备,还以此为背景,提出了其井下运输、组装、始发、掘进、拆解和巷道支护关键技术,形成了全断面掘进机快速施工工艺,创造了国内立井煤矿埋深长距离岩石巷道月进尺最高纪录,为实现我国煤矿岩石巷道全断面掘进自动化、少人化提供了方案。

2017年11月,集团企业在新景企业保安8号煤南回风巷开始使用盾构机,施工期339天,累计掘进3490米,平均单进309米/月,最高单进562米/月。

2019年2月,盾构机再次在保安8号煤北回风巷使用,次年4月份施工完成,累计掘进3462米,平均单进296米/月,最高单进473米/月。

“使用盾构机的最大优点是能实现平行作业,前面掘进,后面支护,大大提高效率。南回风巷使用盾构机施工的月平均进尺是309米,准备巷道采用炮掘工艺施工,月平均进尺是90米,盾构机掘进效率是炮掘的3.4倍。”新景企业副总工程师李育鹏先容,“如果采用炮掘工艺施工,需要工期3年10个月。而使用盾构机施工,提前2年11个月完成,提早完善了采区独立的回风系统。”

2020年8月,新景企业开始施工保安瓦斯管路联络巷,巷道设计长度2520米,现已贯通到位。

“盾构机的机械化程度高,以前炮掘平均每班掘进1.8米。使用盾构机后,省掉了人工打眼、装药、爆破环节,平均每班还能掘进5.2米。”李育鹏说。

用空间换时间,靠效率出效益。集掘进、支护、出渣、导向、防爆技术于一体的高度机械化、自动化盾构机在集团企业创新应用,大大缩短了矿井基建、采掘工作面准备时间,并在保证快速支护的基础上,实现了巷道的安全稳定施工,避免了后期维护或返工,提升了矿井综合经济效益。

随着科学技术的进步和煤炭生产发展的需要,近年来,集团企业各生产矿井的技术装备也发生了巨大变化。生产集中化、运输连续化、采掘机械化,成为了安全高效矿井追求的目标。


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