近日,潞安化工集团新元公司传来消息,凭借直径3630mm的ZTT3630全断面盾构机,成功打通了9111中位瓦斯抽采巷的下山软岩段。此次施工不仅实现了全国煤矿企业首个小半径U型转弯巷道的技术突破,更在复杂地质条件下验证了盾构机在软岩掘进中的高效性与精准性,为煤矿岩巷快速掘进提供了创新解决方案。

盾构机ZTT3630全断面掘进机全长113.5m,整机重量290t,配备14节台车,具有岩巷掘进效率高、巷道成型好、安全系数高的特点,是为小断面中位瓦斯抽采巷量身研发设计。当巷道断面为圆形时,可以减少顶板冲击,杜绝了放炮引起的瓦斯事故,能真正解决现场实际问题,有效提升矿井安全生产系数。

新元公司首次采用“U型一次安装、一次拆除”工艺连续施工9110、9111两条中位瓦斯抽采巷,巷道全长3724米,形状像个大大的U字,由两条直道和两段半径100米的圆弧组成,其中转弯段总长387米。

“在这次施工过程中,工程难度是非常大的。首先这两条巷道在9号煤层上方约10米的K7砂岩下部,大部分是细粒砂岩,有些地方是砂质泥岩,还有0-8°的坡度。9110中抽巷是上坡掘进,对盾构机还算友好,但9111中抽巷要长距离下坡,两巷共揭露4个陷落柱,施工难度直线上升。”新元公司地质、防治水副总工程师兼地质测量部部长张泽宇说。

同时,在下坡掘进时,盾构机里面经常堆满渣土、积满污水,清理淤泥费时费力,泥浆还容易糊住刀盘,加速刀具磨损。遇到破碎的软岩,盾构机还会被“卡住”。

“巷道掘进至1900米时,施工人员走到工作面要40-50分钟,设备和材料运输也不方便,对施工精度和连续性都是巨大考验。2025年初,因为巷道帮部破碎,盾构机两次停摆,最后施工人员又是凿开顶部岩石、拓宽巷道,又是用锚索调整盾壳,才让它重新‘动’起来。”新元公司副总工程师荆保平说。

面对这些难题,新元公司持续攻坚克难。在技术上,他们依靠盾构机的激光导向系统,实时监测盾构机的位置和姿态;地质测量团队提前行动,在距离拐点113.8米时就调整坡度,让盾构机进入拐弯段时,顶板和底板处于合适的岩层,保证转弯顺利。

在设备改造方面,为满足小半径转弯需求,他们实施了多项针对性措施:更换28组拐弯辊、压带辊和挡边辊,降低皮带跑偏频率;拆除不具备拐弯条件的机尾桥架;拆除扭矩梁左右侧加强框架;替换扭矩梁楔块;安装DHZ-VB800型转弯装置;后配套皮带机头拆除右侧液压顶升装置,确保行人运料空间。

经过多番调整处理,该设备实现了在软岩巷道里平均每天掘进10米,最高一天掘进21米,平均每月掘进186米,最高月进339米,在拐弯段还创下日进尺15.1米的纪录。

“此次U型转弯巷道的成功贯通,不仅攻克了软岩巷道施工难度大、进度慢的瓶颈,实现工期缩短30%、节约成本729.59万元的显著效益,更开创了盾构机在复杂地质条件下的施工新方法,推动煤矿掘进从‘经验主导’向‘技术引领’转型,具有重要推广价值。”新元公司副总工程师荆保平说。(王磊)