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首页  »  煤文化  »  国家能源集团,8米高的采煤作业面是什么样的?快来看看吧!

摘要: 煤文化,传播中国煤炭好声音,欢迎关注!

亲,你还记得神东的8米大采高作业面么?

  没错,就是那个可以开着汽车到达采煤作业面,8米高,相当于三层楼高的神东补连塔矿12511综采工作面。

  如此大的采煤作业面,你有没有想过开采煤炭所用的设备是如何被送达井下作业面的呢?而这个过程又会遇到哪些困难呢?今天就一起来了解一下吧。

  矿井建设史上的一项“超级工程”

  神东补连塔煤矿8米大采高作业面由于作业面高度的提升,所采用的相关设备尺寸也相应的有所提升,因此需要专门为设备运输修建一条运输通道,这就是补连塔煤矿2号辅运斜井,因为运输通道坡度小,因此又被称作平硐。

  根据8米采高相关设备的运输需要,这条专用运输通道被设计为长度2745米,坡度-5.5°,最大埋深280米,开挖直径7.62米,井筒净直径6.6米。2745米的距离,普通人步行大约要用45分钟,直径6.6米的高度比两层楼还要高,还要在地质条件复杂的井下施工。

  这样的设计实施起来并不轻松,这是因为施工过程中不仅要解决长距离、连续下坡、上穿下跨既有巷道、掘进泥质砂岩、多次穿越煤层、高压富水等六大技术难题,还要按时完工以确保8米大采高综采设备及时运送到井下,采煤作业按照设计要求如期进行。

  运输通道修建工程能否按时完成将直接影响到8米大采高工作面的投产日期,神东补连塔煤矿面临着巨大的压力。怎么做?经过无数次的讨论决定,神东煤炭集团补连塔煤矿最终拿出了一个大胆且史无前例的方案——用隧道掘进机施工!

  是的,你没看错,就是用挖山洞、修地铁的隧道掘进机开挖煤矿辅助巷道,是不是听起来又酷又不可思议呢?冷静,首先,我们还是了解一下隧道掘进机。

  隧道掘进机(TBM)

  盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”(指支撑性管片),它区别于敞开式施工法。国际上,广义盾构机也可以用于岩石地层。在我国,习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构机,将用于岩石地层的称为隧道掘进机,即TBM(Tunnel Boring Machine)。

  隧道掘进机,它长这个样:

  为什么要用掘进机施工呢?

  传统炮掘方式虽然在工期内可以完成全部工作量,且费用只有TBM施工的一半,但存在需要使用火工品,施工过程中粉尘大,掘进速度慢,服务年限短,维护费用高的问题。

  与传统炮掘方式相比,TBM盾构机是一种最先进的隧道挖掘机,可以把挖掘速度提高到人工的几十倍,更重要的是它可穿越软岩、硬岩和复合地层等特殊复杂地层,实现复杂地理地貌深埋长隧洞施工,具有掘进速度快、安全可靠性强、成井质量高等优势。

  更为重要的是,TBM盾构机在面对2号辅运斜井项目建设中存在的穿越高压富水层、多次穿越煤层、煤矿瓦斯等重重难题时,相比传统炮掘方式可以更加安全高效的完成相关作业任务。

  开创全球先河

  2013年,国家科技部《科技部关于国家科技支撑计划盾构施工煤矿长距离斜井关键技术与示范项目立项的通知》批准补连塔煤矿“盾构施工煤矿长距离斜井关键技术研究与示范”项目立项,并作为研究与示范项目。

  项目于2015年7月10日开始正式掘进,采用长度相当于8.7辆19米的北京地铁列车首尾相接,重量相当于150只10吨重的非洲象的165米长, 1500多吨重的TBM进行掘进作业。

  在我国,盾构工法被广泛应用到修建地铁、公路、市政工程、桥梁等隧道工程,但应用于煤矿长距离斜井施工作业,此前在国内外尚无成功先例,在技术、装备与工艺等方面均无成熟经验可借鉴。利用如此巨大的TBM进行神东煤炭集团补连塔煤矿2号辅运斜井的修建工作,开创了TBM施工长距离大坡度煤矿斜井的先河!

  过关斩将成就“超级工程”

  TBM庞大的身躯要想进入井下工作,难度可想而知,但这在施工作业中所面临的其他问题面前都显得微不足道。

  攻克高压富水层

  2015年5月,TBM步进过程中遭遇高压富水层。TBM在作业工程中产生的岩石粉与由于巨大压力喷涌而出的大量地下水混合成了类似混凝土的稀泥,将TBM的旋转刀盘死死的“糊”住。为了不影响工程进度,施工方针对高压富水层的特点,结合TBM与施工实际情况,制定了详细的计划,通过每天腾出一个班的精力的方法,专门清理被“糊”住的刀盘,就这样,用了足足一个月时间,最终穿越高压富水层,成功避免大量地下水引起工程塌方的危机。

  闯过井下生死关

  过了高压富水层这关,还有更加令人头疼的一个生死关,那就是煤层。说它是生死关一点也不夸张,这是因为煤层往往伴随有瓦斯等有害气体,施工作业中稍有不慎就会引发矿井火灾,严重的则会导致人员窒息死亡、瓦斯爆炸,后果不堪设想。根据计划,在此次的TBM施工中需要多次穿越煤层,即使在属于低瓦斯矿井的补连塔煤矿井中施工作业也要格外注意。为了确保万无一失,施工单位和补连塔煤矿结合井下安全要求和TBM作业特点制定了详细的应急预案,通过多种手段对瓦斯等井下有害气体进行适时监测,将安全隐患消灭在萌芽之中。最终,在全体参与人员的共同努力下,TBM安全穿越了煤层。

  破解巨兽回家关

  经过不懈努力,克服重重困难,2015年12月22日工程顺利实现贯通,但是TBM施工中成形的斜井经过管片铺设,直径已经小于前盾刀盘,如何让TBM这个身躯庞大的巨兽退出斜井呢?

  这可难不倒大家,事实上,在项目施工之前,神东补连塔煤矿就考虑到了这个问题,并设计建设了一个长25米、宽10.4米、高12米的超级大硐室,将TBM在此处像我们平常拆解乐高玩具一样,经过原位拆解后再被运输到地面。

  在百米井下建一个容积为3120立方米这么大的硐室,对掘进、支护、顶板完整性的要求极为严格。经过反复讨论,补连塔煤矿采取上中下三部分开挖的方式,用了一个月的时间建成。2号辅运斜井贯通后,TBM正好进入硐室,只用了一周的时间就拆解完成,“功成身退”。

  成就“超级工程”

  项目于2015年7月10日开始正式掘进,12月22日顺利贯通,期间分别创造了单日进尺42米、单周进尺205米、单月进尺最高639米,连续4个月平均每月546.4米的掘进纪录,井筒一次成巷2745米,比传统工法节约工期34个月,工效提升了4倍以上,充分发挥了盾构施工安全、优质、快速、环保的独特优势,工程质量优良,实现了井筒免维护,取得的经济效益超过15亿元。

  2017年1月,8米大采高整装设备通过运输通道被顺利运输到井下投入生产,使这项工程成为了现代煤炭行业矿井建设上的一项“超级工程”。

  填补国内空白  开创创新模式

  目前我国埋深300米以上浅煤炭资源存量所剩无几,煤炭开发正在向300米以下深埋拓展,斜井开拓方式已成为现代化大型矿井的发展趋势。

  神东补连塔煤矿2号辅运斜井的建成启用,其意义不单单是为了修建一条运输大型设备的辅运斜井,更是神东煤炭集团的一次大胆工业性试验。在2017年3月份国家科技部组织召开的“十二五”国家科技支撑计划项目验收会上,与会专家一致认为神东补连塔煤矿斜井工程“盾构施工煤矿长距离斜井关键技术研究与示范”项目建成了我国第一个采用盾构施工的煤矿斜井示范工程,开创了我国煤矿斜井建设新模式,为埋深300米以下的煤矿采用斜井开拓提供了可靠的施工技术与工艺保障,填补了我国盾构施工煤矿斜井的技术空白,开创了煤矿斜井安全、快速、高效施工新模式。

  业内专家指出,未来,随着TBM技术的不断成熟,其在煤矿应用前景广阔,可在新建煤矿因地制宜地使用TBM掘进所有巷道。

  由于项目复杂,原神华集团、神东煤炭集团、新街能源公司、中国铁建股份有限公司、西南交通大学等13家单位组成了产学研用技术攻关团队,煤炭、铁路行业跨界融合、协同创新,攻克了工程中存在的“深埋超长、连续下坡、富水高压、地层多变”等技术难点,创造了煤矿斜井盾构施工设备的研制、支护结构研发、快速施工技术及安全保障等多项技术成果,对促进我国深层煤炭资源开发具有重大意义。

  如今,神东煤炭集团补连塔煤矿8米大采高综采工作面机器轰隆转动,正在源源不断向外输送煤炭……

 盾构机工作原理,看完秒懂!

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