煤矿人工打眼放炮将成“过去式”
小断面硬岩盾构机“神盾重庆一号”。(重庆能源集团供图)
重庆日报讯 (记者 白麟 通讯员 刘君 实习生 刘欣)8月7日，记者从重庆能源集团科技公司获悉，该集团与辽宁通用重机公司合作研制的国内首台小断面硬岩盾构机——“神盾重庆1号”，继去年10月至今年3月完成地面工业试验后，今年7月在井下工业性试验再获成功。这预示着盾构机将加快步伐走进重庆煤矿，彻底终结煤矿沿袭上百年人工放炮掘进工艺。
先进机械也“啃”不动硬岩
作为隧道开凿的一种颠覆性技术，盾构机在中国铁路与公路施工中已应用广泛。在中国北方煤矿井下掘进施工中，盾构机的应用也不是新闻。但是，针对重庆煤矿地质条件所进行的小断面硬岩盾构机研发与应用却独具价值。
重庆能源集团副总经理李文树介绍，重庆煤矿受瓦斯突出等地质条件影响，布置采区时开拓与准备巷道的掘进必须在较为坚硬的石灰岩层中，因此全岩巷道掘进占比较大。对此，该集团下属煤矿先后引进了综掘机、悬臂式掘进机。
不料，这些堪称先进的机械也“啃”不动硬度系数f8以上的岩石(铁的硬度系数约为f5，金刚石硬度系数约为f10)。不得已之下，只好继续沿用传统的“钻爆法”，即落后的人工打眼放炮工艺。
这时，近年来在铁路、公路和市政施工大量使用的“神器”盾构机，进入了重庆能源集团高层的视线。
“小老弟”发挥大能耐
2014年，重庆能源集团与辽宁通用重机公司达成协议，联手研制适用于重庆煤矿井下条件的小断面硬岩盾构机，并于2017年基本研制成功。
这台取名为“神盾重庆1号”的盾构机外形犹如长龙，直径2.8米，身长17米。比起铁路公路隧道开凿动辄6米甚至10米直径的大型盾构机，它只能称为“小老弟”，但却具有“小个子挑千斤担”的独特能力，在主机功率、刀盤转速、推进力、推进速度、变坡能力等方面，相较大型盾构机也毫不逊色。
据介绍，该盾构机采用严格的防爆技术，配备了超前钻探设备，安装在刀盘上的14把刀硬度超高，“啃”得动重庆煤矿井下最硬的石头，也适用在断面8平方米以下的巷道中快速掘进。此外，比起目前铁路隧道施工应用的盾构机，“神盾重庆1号”还有一个亮眼之处，就是采用了光纤通讯加无线通讯，能够1000米范围远距离控制，并自我诊断故障、自动调整状态，自动化率高，也更节省人工。
南方地区煤矿开凿将实现机器换人
通过一个月的井下工业性试验，“神盾重庆1号”的表现令人惊喜：设计最大掘进时速4.9米，月最高进尺可达1000余米，推进速度是一般人工放炮掘进工艺的4—10倍。
李文树表示，“神盾重庆一号”是多方合作、集思广益的成果，在工业性试验中，一线员工边干边学，成功破解了岩浆处理、电机温度高、瓦斯探测与抽放、设备控制等几大难题。
业内人士认为，小断面硬岩盾构机研发和应用成功，有利于南方煤矿突破资源条件制约，改变掘进机械化程度偏低的现状，实现用机器换人的目标，全面提升煤矿现代化水平，这对于重庆范围内的煤矿乃至资源条件较差的整个南方煤矿意义极大。
据悉，在小断面硬岩盾构机工业性试验完成后，重庆能源集团已计划先在几个条件具备的矿井推广使用。