我国自主研发设计制造，针对煤矿19度上山巷道施工开发，设备工效是煤矿岩巷传统掘进方式的3倍至6倍
10月12日，由上海创力集团主办的岩巷快速掘进技术研讨会暨世界首套大倾角矿用盾构机出厂评议会，在上海创力集团下属的江苏神盾工程机械有限公司召开。来自15家煤炭企业的代表、行业专家现场交流探讨岩巷快速掘进技术，见证了全球首套大倾角矿用盾构机的顺利下线。
该设备是迄今为止由我国自主研发设计制造的世界首台针对煤矿19度上山巷道施工开发的大倾角快速掘进盾构机。这两台直径4.88米、长56米、适应坡度±19度、重达530吨的盾构机将用于淮北矿业集团和山西焦煤西山煤电集团煤矿岩巷的快速掘进。
从无到有，做最符合煤矿工况的设备
盾构机是隧道挖掘的专用工程机械，可以在挖掘隧道的同时，构筑支撑硐壁的衬砌，从而实现隧道的一次成型，具有施工效率高、安全等特点，因此盾构机也被誉为“工程机械之王”。
“盾构机被广泛应用于地铁、海底隧道等大型工程建设，在这些领域技术很成熟，但在煤矿的应用还处在探索、积累经验和改进完善的起步阶段。”上海创力集团总经理管亚平说。
管亚平告诉记者，过去盾构机的制造技术大多被少数发达国家所垄断，尽管近年来国产盾构机研发制造跑出了“加速度”，但契合煤矿生产实际的盾构机产品仍处于空白。
为了改变这种局面，江苏神盾公司组织优势研发团队，攻关突破多项核心技术，潜心研发符合煤矿工况的全断面岩巷掘进设备。早在2017年，江苏神盾公司使用第一台盾构机在阳煤集团进行岩巷施工，取得了小班最高进尺15.6米，日最高进尺31.5米，月最高进尺562米，9个月完成了煤矿岩巷大断面3500米的业绩。阳煤集团也成为神盾公司技术人员的第二办公地点。
“我们的技术人员在阳煤集团现场跟踪了一年多的时间，每天跟班下井了解工况、采集第一手资料，并结合设备使用过程中遇到的实际问题，不断修正研发设计方案。”在江苏神盾公司工程师的印象里，仅研发设计方案就被推翻了8次，设计好的图纸由于方案的不断优化修改，也重新画了无数次。
经过一年多的攻坚探索，世界首套大倾角矿用盾构机终于研发制造成功。该设备集掘进、出渣、支护、除尘、导向等功能于一体，通过集成传感、遥控、远距离通信、智能控制等技术，可以实现设备的集中控制、远程监控和远程操作。
“这套设备拥有多项专利技术，其工作效率是传统炮掘的6倍，掘进机的3倍至4倍，有利于煤矿安全生产和工人作业环境的改善，这套设备的下线为解决岩巷快速掘进趟出了一条新路。”管亚平说。
从有到优，抢占掘进设备制造制高点
除了工作效率的大幅度提高外，这套大倾角矿用盾构机还兼有安全、环保的优势特点。
“盾构机工作时，所有作业人员都是在已经支护完的安全区域作业，没有人暴露在裸露的岩石下作业，能够实现真正的‘0’空顶距作业，可以最大限度地保障作业人员安全。”管亚平说。
粉尘大一直以来都是岩巷传统掘进方式的短板，而使用盾构机掘进巷道却可极大地缓解粉尘问题。管亚平告诉记者，除了使用除尘风机外，刀盘上还设置了很多喷水口用于除尘，刀盘和护盾之间设置一个隔离板，“这个隔离板的功能就相当于一个帘子，可以有效隔离粉尘，有利于改善工人的作业环境”。
如果用一个词来形容这套大倾角矿用盾构机的特点，管亚平告诉记者那一定是“创新”。设备整体布局，刀盘、护盾、驱动、后配套结构形式均有创新性专利技术，方便施工、适合处理煤矿各种特殊工况，并能满足19度大倾角爬坡施工带来的安全、防滑各种要求。
“这套设备的成功下线将引起煤矿岩巷掘进方式的革命，将对我国煤矿发展产生深远影响，在我国煤矿发展史上具有里程碑的重大意义。”管亚平说。
管亚平特别指出，尽管大倾角盾构机在岩巷快速掘进方面优势明显，但盾构机的使用仍需具备一定的适应条件，比如岩石较完整、岩石硬度相当的情况才更适合盾构机施工，且巷道越长其效能越显著。
“盾构机是目前煤矿所有单台机电设备中最复杂的超大型设备，综合了机电液控制多个复杂系统，集成度高、结构紧凑，因此高素质的施工和维保队伍不可或缺。”管亚平补充道。
值得一提的是，江苏神盾公司拥有国内唯一一支专业矿用盾构机的维保队伍，能够有效保障设备的完好率，使得设备充分发挥出优势。
符合煤矿工况的盾构机从无到有、从有到优，江苏神盾公司抢占了煤矿掘进设备制造的制高点，也为煤矿机械化、智能化建设注入了一股强大推力。
