編者按:
中煤三建市政公司近年來探索創新發展模式,不斷完善項目品質管控體系,從更深更廣維度推進精益管理。
為推動我國建筑業高質量發展,總結行業優秀企業科技創新、轉型升級經驗,本期“穩經濟·先鋒”聚焦中煤三建市政公司,展現其以創新促發展的尖兵精神。
科技賦能添動力 提質增效譜新篇
臺礦用斜井敞開式TBM設備在長沙下線,標志著由中煤三建市政公司承建的陜西延長石油榆林可可蓋煤礦主斜井施工正式拉開序幕,也標志著公司在深入貫徹習近平總書記新發展理念之路上邁出了堅實步伐,是具有重大意義的企業發展歷史性時刻。
起步即跨越
“TBM施工礦山巷道是公司‘十四五’期間制定的兩個核心競爭力之一。”中煤三建市政公司總經理張魯魯介紹,“本次TBM設備的下線是我們深入貫徹新發展理念,確保公司平穩快速和高質量發展的重要產業支撐。”
TBM設備組裝
據悉,陜西榆林可可蓋煤礦井田位于陜西省榆林市榆陽區,礦井建設規模1000萬噸/年,礦井采用斜井開拓方式。中煤三建市政公司主要承擔主斜井井筒及附屬硐室的掘進、排矸、支護以及與施工相關的明槽含水層降水、壁后注漿、施工設備安撤等,工程準備期6個月,施工期14個月。
陜西榆林可可蓋煤礦主斜井采用明挖+TBM工法施工,全長5304.937米,坡度5.6°,最大埋深517.67米,是典型的大長斜井,具有長距離、大坡度、深覆蓋的特點。其中,明槽段施工264米,TBM工法施工段全長5040.937米,創造了煤礦斜井建設最大埋深、最長距離采用TBM施工的記錄。
為安全、快速、高質量完成此工程,中煤三建市政公司在中標后,立即成立專家團隊,進行整體謀劃,制定詳細的方案設計,并在施工的過程中不斷優化,最終形成了可可蓋煤礦主斜井敞開式TBM施工關鍵技術。
TBM有何過人之處?和一般的盾構機有何不同?帶著心中的疑問,筆者采訪了中煤三建市政公司總工程師王松青。“最大的優勢是安全和施工效率。”王松青告訴筆者,“傳統的打眼放炮既原始又有極大的危險性,采用盾構掘進則相對安全、高效,而TBM相較于普通的盾構機技術又更為先進,它能實現機、電、液、光、氣等系統流水線作業,掘進速度是常規鉆爆法的4—10倍。”
此外,采用TBM工法(全斷面巖石掘進機)進行如此長度的斜井施工,對地層的擾動幾乎為零,為礦井本質安全和智能化礦井建設創造了有利條件,預計將節約建井周期2—3年,可謂起步即是跨越。
掃除攔路虎
陜西延長石油可可蓋項目是目前國內外采用敞開式TBM施工的最大埋深、最長距離煤礦斜井,開創了煤礦斜井采用敞開式TBM施工先例。但是,在此之前我國尚無用敞開式TBM方法施工長度和傾角如此之大的井筒工程案例,技術體系在我國尚屬空白。摸著石頭過河,施工難度不言而喻。
可可蓋項目部生活區
“區間長度5.3公里,6度下坡,完成整個區間作業意味著TBM設備距離地面的垂直距離要達到540米左右。”總工程師王松青介紹,“TBM將穿過洛河組富水巖層,該巖層具有涌水量大、遇水泥化,強度不足以支撐設備推進力等特點,稍有不慎就會造成栽頭、塌方、涌水、設備被埋和井筒報廢等風險。”
為了解決這些難題、滿足施工需求,建造之初,設計者們便根據地層特點,對TBM機頭設計減重50噸,有效降低栽頭風險。同時,在采用敞開式TBM換步時,可重新調整主梁位置,以降低井筒坡度變化引起的卡機風險。同時針對涌水問題,增加二級排水系統,有效將洞內積水排到地表。
此外,針對可可蓋煤礦地層以硬巖為主,抗壓強度低、撐靴撐緊困難、圍巖自穩能力差等難題,可可蓋項目部攻關團隊自主研發了刀盤前方定點注漿支護、一鍵式鉆錨、工作軌跡智能控制的混凝土噴射技術等關鍵技術,實現了掘支協同作業,降低工人勞動強度,改善作業環境,保障作業安全。
井下施工巷道
截至目前,TBM掘進不僅實現了安全快速高效,且創造了多項施工記錄。2021年7月份掘進461.18米,8月份掘進522.04米,均創紀錄,受到了礦方的高度贊揚。11月份,創出TBM盾構掘進812.6米的全國施工新紀錄。12月份,又創出單日進尺40.3米,在實踐中不斷刷新TBM暗硐掘進紀錄,實現了一次又一次自我超越。
智能化推進
“‘十四五’時期,我們將堅定不移貫徹新發展理念,尤其是在陜西榆林可可蓋礦井建設中,必將堅持高起點謀劃、高水平管理、高質量發展,致力于推動建成安全、高效、綠色、環保的世界一流智能化礦井。”中煤三建市政公司總經理張魯魯表達了對未來的預期。
安全體驗館
作為目前礦建領域智能化轉型的典型應用,中煤三建市政公司首先在可可蓋項目引入了“智慧化平臺管理系統”,率先在業內建成5G+智慧工地。該系統應用了物聯網、大數據、云計算等前沿科技,智能化設計多達21項,實現了集“探—掘—支—錨—運”于一體的協同作業模式與智能控制系統。
該系統的應用,初步實現了“施工質量安全管理、進度管控、遠程視頻監控及AI分析、井下有害有毒氣體監測、人員管理、無軌膠輪車安全監測系統”等功能目標。同時,還可以實現“TBM及皮帶機遠程啟停控制”以及“水位超限、排水系統自動啟動”,通過智慧化管理系統的引入,提升了工程質量,規避人為因素風險。
可可蓋項目技術經理田青龍表示:“該套管理架構形成了‘人員定位管理—裝備智能控制—環境安全監測—智慧工地管理’四位一體的智能化建井管控體系,有效提高了主斜井巷道施工現場的安全管理水平和工程管理效率。”
除此之外,TBM掘進系統還實現了自動定位、自動掘進、自主糾偏、一鍵啟動等智能化掘進功能,工作人員在地面就可以通過手機、電腦遠程實時監控掘進情況和設備狀態參數,安全隱患排查處置效率大大提升,實現井上、井下全方位智能化管理,樹立了智能化建井的新標桿。
中煤三建市政公司依托該工程積極開展復雜地質條件下煤礦特長斜井敞開式TBM施工裝備及關鍵技術研究。目前,已初步形成了精準的超前地質預報、高效破巖、運輸系統保障、長距離通風、TBM智慧化施工等九項TBM施工全過程關鍵技術,對實現超長、大坡度煤礦斜井安全、高效、快速掘進提供了可靠保障。
同時,項目施工研究團隊圍繞關鍵技術開展課題攻關,目前依托該研究已發表學術論文10余篇,申報國家發明專利7項(其中2項已授權頒發證書)、實用新型專利17項(其中10項已授權頒發證書),取得了可觀的經濟和社會效益。(通訊員 劉書衛)
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