“淮盾家族”壯大記
近年來，國產盾構機鉆山入地、穿江過海，穿梭在大江南北的工程現場，助力一個個高難度項目順利完工。隨著盾構技術的不斷發展，國內也逐漸開始嘗試將其用于煤礦工程施工。“盾構是破解巖巷掘進瓶頸的利器，更是大國重器。”淮北礦業集團黨委書記、董事長方良才說，“引入盾構工藝，是淮北礦業突破巖巷掘進瓶頸、推動掘進工藝創新的重大決策，沒有條件創造條件也要上。”——題記
龍年開工伊始，“淮盾家族”的一條條“鋼鐵巨龍”在安徽淮北礦區井下深處已開足馬力“嚼巖啃土”。
4年來，在昔日炮火連天的淮海戰役主戰場百米地下，淮北礦業集團打響了一場復雜地質條件下的盾構掘進“攻堅戰”。陸續上馬了9臺礦用盾構機，先后創造了月單進476米、19度大傾角上山月單進295米、17度大傾角下山月單進241米的極復雜條件下淮北礦區乃至全國礦用盾構施工紀錄，實現了礦用盾構作業規模化、集群化，開創了巖巷掘進新速度。
“2023年，9臺盾構機高效開掘，平均月單進突破215米。世界首臺大傾角下坡掘進盾構機‘淮盾6號’亮相央視新聞聯播，‘國之重器’大放異彩。”在淮北礦業集團八屆四次職工、三次工會會員代表大會暨2024年工作會議上，該集團黨委副書記、總經理孫方向與會代表通報了這個喜訊。
破冰 從無到有
淮北礦業集團是一個有著66年發展史的老企業，隨著時間的推移，老礦區進入深水平開采，新采區開拓工程量大，采用原有的炮掘、綜掘施工模式進度較慢、效率較低。加之淮北礦區井下地質條件復雜，煤系地層結構復雜，煤巖層松軟，斷層、褶曲發育，屬典型的“三軟”煤層，是全國地質條件極其復雜的礦區。惡劣的地質條件和傳統巷道掘進速度緩慢、效率低下的狀況，嚴重制約著礦區采掘快速發展，大部分礦井存在接替緊張甚至接替不上局面。
多年來，淮北礦業集團大力推進改革創新，一大批新裝備、新技術、新工藝投入使用，解決了很多生產難題，特別是綜采標配和智能化采煤工作面建設帶來了生產效率的顯著提高，大大緩解了隊伍緊張和單產低的局面。但淮北礦區的掘進工藝始終沒有大的突破，采掘接替緊張、采區接替緊張的矛盾仍然突出。
“今日的進尺就是明日的產量”“巖巷重于煤巷，煤巷重于采煤”。淮北礦業集團把2019年確定為“巖巷年”，采取特別措施解決掘進問題，全力加快開拓掘進準備，保障礦井生產正常接替。
何以解憂，唯有創新。此時盾構機進入了淮北礦業集團主要領導的視野。近年來，國產盾構機鉆山入地、穿江過海，穿梭在大江南北的工程現場，助力一個個高難度項目順利完工。
隨著盾構技術的不斷發展，國內也逐漸開始嘗試將其用于煤礦工程施工。煤礦用盾構機按護盾結構分為敞開式和護盾式兩種。考慮到支護經濟性和實用性，煤礦多采用敞開式盾構機施工。
淮北礦業集團通過充分調研和跨行業交流，敏銳覺察到盾構機在煤礦巖巷掘進的優勢和發展前景，毅然決定在煤礦跨界引進這一工藝。
“盾構是破解巖巷掘進瓶頸的利器，更是大國重器。”淮北礦業集團黨委書記、董事長方良才說，“引入盾構工藝，是淮北礦業突破巖巷掘進瓶頸、推動掘進工藝創新的重大決策，沒有條件創造條件也要上。”
好鋼用在刀刃上。按照“越是條件復雜，越是要上裝備”的理念，淮北礦業集團選在大斷層、大傾角、大拐彎、長距離、軟巖的袁店二礦西翼軌道大巷及其七采區軌道上山率先應用盾構工藝。
2019年11月13日，“淮盾家族”的“老大”——“淮盾1號”在袁店二礦披紅掛彩、入井安家。
“淮盾1號”是淮北礦業集團與設備廠家聯合研制的全國首臺礦用大傾角巖巷掘進盾構機，設備總長55米，總重530噸，開挖直徑4.88米，能夠實現掘、支、運平行作業和拐彎爬坡施工，集掘進、出渣、支護、除塵、導向、故障自診斷等功能于一體，通過定位、傳感、遙控等技術，可實現一人對整機運行的集中控制和監控。
“盾構機實現了遠程遙控操作，工作效率是傳統綜掘的2到3倍，從源頭上杜絕了粉塵的產生，杜絕了空頂作業，安全、高效、環保，對于巖巷掘進是跨越性的進步。”首次目睹“鋼鐵巨龍”在井下作業的礦工們，對此充滿驚嘆，也渴望看到驚喜。
攻堅 由弱到強
萬事開頭難，創新之路不可能一帆風順，“淮盾1號”來淮北礦區首戰就“水土不服”。
施工之初，極其復雜的地質條件，讓原施工隊伍近8個月更換了7名項目經理、輪換了700多名施工人員，進尺僅815米。穿F12斷層時，月進尺更是僅有幾十米，“淮盾1號”一度陷入“下線”的窘境。
廠家委派的盾構機司機段孝星說：“我在山西和安徽的其他很多煤礦都干過，從未見過這么復雜的條件，盾構機在這里一籌莫展、寸步難行。”
危難之際，2020年7月底，淮北礦業集團當機立斷，換掉了原施工隊伍，決定讓該集團工程處這支自己的專業化施工隊伍接手盾構施工。
關鍵時刻勇擔當，工程處迅速抽調精兵強將組成“淮盾隊”，集全處智慧，聚全處力量，下定決心蹚出一條適應淮北礦區地質條件的巖巷盾構掘進創新之路。
最大落差達309米的30多條斷層、1300米的19度上山極限施工、曲率半徑500米長距離轉彎皮帶連續運輸……在駕馭“淮盾1號”首戰征途中，一個又一個技術難題接踵而至。大傾角礦用盾構機在淮北礦區是首次應用，在全國也是先例，沒有經驗可循，只能摸著石頭過河。
淮北礦業集團相關部門、工程處、袁店二礦、盾構機廠家四方合力攻關，在學習中實踐，在摸索中前行，一路闖關奪隘，“淮盾1號”先后創下月進尺260米、286米，乃至19度上山極限施工條件下295米的“淮礦紀錄”。
工程處充分發揮“開拓準備主力軍”作用，探索總結出一整套極復雜地質條件下盾構施工經驗，為“淮盾家族”的發展壯大提供了科學參考依據。
2021年10月15日，國內煤炭行業首條大坡度盾構線——“淮盾1號”盾構線精準貫通，在井下560米深處的袁店二礦七采區軌道上山掘進頭，眾人的歡呼聲響徹巷道。“淮盾1號”終于“揚眉吐氣”，充分展現了自己的絕對實力。
“從工期上來說，應用盾構工藝比傳統的綜掘施工提前了15個月貫通，袁店二礦87采區提前近半年投產，穩定了礦井產能，緩解了接替緊張的局面。”淮北礦業領軍人才、“企業功勛”榮譽獎章獲得者、工程處原處長趙傳祥說。
裂變 幾何倍增
“淮盾1號”首戰告捷，堅定了淮北礦業集團推廣盾構應用的信心和決心。
按照“千方百計上盾構，大國重器破瓶頸”要求，淮北礦區全面推廣應用盾構工藝，“淮盾1號”的“兄弟們”紛紛來到各礦井安家落戶，盾構施工在淮北礦區由“盆景”變成了“風景”。
2021年6月30日，“淮盾2號”作為淮北礦區首臺以租賃方式全工序自主管理的盾構機，在楊柳煤礦109回風大巷始發。
2022年5月10日，“淮盾3號”在蘆嶺礦入井安裝。
2023年1月15日，“淮盾4號”在臨渙礦八采區回風上山始發。
2023年6月8日，“淮盾5號”在蘆嶺礦負900米大巷始發。
2023年7月20日，“淮盾7號”在孫疃礦Ⅱ3采區軌道上山始發。
2023年8月23日，“淮盾6號”在臨渙礦八采區軌道上山始發。
2023年11月26日，“淮盾8號”在許疃礦82下深部輔助回風巷始發。
2023年12月22日，“淮盾9號”在許疃礦33采區專用回風下山始發。
2023年，淮北礦業集團共建成9條盾構作業線，盾構進尺8555米，盾構平均月單進達到215米。
2022年11月，“淮盾2號”克服疫情影響，創造了月進尺476米，最高日進尺25.6米的“淮礦紀錄”。2023年10月，“淮盾7號”在孫疃礦創造17度大傾角盾構下山施工月單進241米的全國紀錄。
截至2023年12月底，淮北礦業集團已施工完成7條盾構作業線，盾構累計進尺17338米。目前，有8條盾構作業線在同時施工。
“盾構家族”裂變呈現的“核效應”，為淮北礦業集團穩產增產注入了新的強勁動能。
“淮盾1號”3號線——青東煤業七采區運輸上山實現精準貫通，七采區開拓準備主體工程提前3個月貫通，為礦井通風、運輸系統形成和七采區875首采面準備贏得了時間，為礦井生產接替、穩產高產提供了保障。
“淮盾2號”2號線——楊柳礦109采區膠帶大巷貫通，109采區主體工程比計劃提前38天精準貫通，為礦井系統形成和采區準備贏得了時間和空間，保障了礦井接替。
“淮盾3號”在蘆嶺礦Ⅲ1043風抽巷提前半年施工到位，為瓦斯抽采和災害治理騰出了充分的時間和空間，保障了Ⅲ1043工作面接替。
“能夠上馬一臺臺‘鋼鐵巨龍’，刷新一項項‘淮礦紀錄’，源于我們培育了一支能征善戰的盾構隊伍。”淮北礦業盾構現場管理“第一人”、工程處盾構管理部原部長朱進步說。
自“淮盾2號”上馬以來，工程處與盾構機廠家逐步形成了設備租賃的成熟合作模式，按照進尺支付租金，廠家負責提供盾構機及施工期間所有配備件更換，每臺盾構機安排4人至8人進行技術指導及操作和維保工作，工程處實現全工序自主施工管理。
工程處積極探索盾構施工人才梯隊建設，制定培養計劃和激勵政策，組織人員送至廠家培訓，邀請廠家技術人員來現場培訓，委托淮北煤電技師學院采取智能化機電“訂單班”模式培養，組建專業化盾構安拆隊伍，培養盾構工匠大師。在設備裂變的同時，施工隊伍也在加速裂變。目前，工程處已有8支盾構施工隊。
創新 永不止步
歷經千難成此境，人間萬事出艱辛。“淮盾家族”成長壯大的過程，也是淮北礦業人披荊斬棘、創新攻關的過程。
工程處原首席專家、生產技術部部長黃以壽說：“目前的國產礦用盾構機都是‘吃硬不吃軟’（盾構施工在穩定硬巖中進度快，對淮北礦區復雜多變的軟巖不適應），如何創新盾構施工管理模式、改進現有盾構裝備性能，成為我們的關鍵課題。”
在淮北礦區的盾構施工過程中，先后遇到過很多前所未有的難題。
淮北礦業集團堅決破除“唯條件論”思想，變“難題”為“課題”，與設備廠家、科研院校聯合攻關創新，探索形成了“地質保障+分級管控+裝備突破”TBM安全快速掘進技術模式；組織16名“技術大拿”成立“青智淮礦”盾構施工創新工作室，破解了一道道技術難題。
例如，破解盾構機安全高效過斷層難題，成功穿過30多條落差最大達309米的大斷層；破解長距離皮帶機轉彎連續運輸難題，解決了袁店二礦盾構施工巷道平巷1900米（含彎道460米）、19度上山1300米的長距離運輸問題；破解盾構機大坡度上山施工難題，解決了19度上山施工過程中防砸、防滑、防竄等問題；與科研院校合作研制掘鉆一體化鉆探作業平臺，盾構機配合施工實現巷道前掘后鉆協同作業，破解了盾構掘鉆一體化施工難題；針對下山施工因刀盤內有水、停機時間長等原因造成刀盤進渣口頻繁被糊住，及時改變施工工序，提高了開機率，保障了施工效率，破解了盾構機大坡度下山施工難題；不斷摸索優化盾構機安裝硐室尺寸，加快施工進度、降低頂板風險，確保了盾構機安全高效安裝，破解了盾構安裝硐室施工難題……
淮北礦業集團和設備廠家攜手開展適用性創新攻關，推進“產學研”一體化合作，不斷改進盾構設備，提升設備效能。
“淮盾2號”較“淮盾1號”，提出了11項適應性改造方案；“淮盾3號”較“淮盾2號”，采用了7項國內首創技術；“淮盾4號”“淮盾6號”首次實現了刀盤變徑，可同時滿足直徑5.53米和4.88米兩個斷面施工；“淮盾5號”“淮盾7號”優化了液壓錨桿鉆機布置，提高了鉆機使用率；“淮盾8號”“淮盾9號”在前7臺盾構機機型基礎上，進行6項設備改進與升級……
截至目前，淮北礦業集團構建了5種盾構工藝圍巖治理模式，攻克了圍巖綜合治理、后路運輸優化改造等難關，實現了巖巷盾構施工工藝歷史性突破，已提出61項盾構機適應性改造方案，讓生產廠家都贊嘆不已，讓“大國重器”真正“入鄉隨俗”。
“在長期實踐中，我們總結提煉的‘極復雜地質條件下深井大傾角巷道盾構機安全快速掘進關鍵技術及應用’項目，獲得國家發明專利7項、實用新型專利15項、國家軟件著作權2項、安徽省科技進步獎1項，發表學術論文15篇，多項技術填補行業空白。”淮北礦業集團生產管理部部長朱樂章說。
展望 搶灘未來
淮北礦業集團積極推廣應用盾構“大國重器”，著力破解巖巷掘進瓶頸的經驗做法，被人民網、新華網、央視等多家中央媒體相繼報道。
中國平煤神馬控股集團、龍煤雙鴨山礦業集團、河南能源永煤集團、川煤華榮能源公司、河北開灤集團、皖北煤電集團等多家企業先后來淮北礦區學習交流。
“玩轉這個‘大國重器’，為煤礦智能化建設插上了騰飛翅膀，曾經的諸多生產施工難題隨之‘一覽眾山小’。”工程處行政負責人高建華說，“復雜地質條件下的采掘接替緊張難題也將迎刃而解。”
談到下一步的打算時，淮北礦業副總經理聶政說：“盾構施工為煤礦重大災害治理、生產正常接替贏得寶貴時間，走出了一條復雜地質條件巖巷盾構掘進的創新之路。但在人才培養、隊伍建設、效率提升方面，還有很長的路要走。我們的目標是培養更多的巖巷盾構掘進專業人才，為全面鋪開盾構掘進提供人才支撐和技術保障。”
2024年，淮北礦業集團將在主力開拓準備采區、底板巷和其他長度不低于1000米的關鍵巖巷工程全面推廣應用盾構工藝，并在袁店一礦、朱仙莊礦、渦北礦、鄒莊礦等礦井新建8條盾構作業線，完成10臺盾構機16條盾構作業線施工。到2025年，淮北礦業將再引進3臺盾構機，形成13條盾構作業線同時施工的局面，爭取礦井生產準備和接續更加主動。
針對煤礦巷道斷面尺寸限制，淮北礦業集團還將與設備廠家聯合攻關，針對設備需要進行特殊設計，通過模塊化、小型化等方式滿足設備靈活拆裝需求。
自信源于底氣，從容源于積累。一條條“鋼鐵巨龍”的成功駕馭，一道道施工難題的迎刃而解，經過極復雜地質條件下盾構施工的磨礪考驗，淮北礦業人推廣盾構智能化掘進、助推企業高質量發展的步伐更加堅強有力。
來源：《中國煤炭報》2024年2月29日 7版