作为中国矿山建设的领军企业，近年来，中煤三建集团顺应国家能源发展战略，重点开发大型矿井基建项目，加快智能化建井技术研究攻关力度，持续巩固矿山建设核心主业优势。2021年3月，随着国内首台矿用斜井敞开式TBM设备“奋斗号”的下线，中煤三建承建的陕西延长石油榆林可可盖煤矿主斜井施工正式拉开序幕，10个月完成5335米斜井工程建设合同任务，将传统建井法53个月的建设工期缩短了36个月，创造多项记录。
迎难而上 彰显担当
据了解，长期以来，国内主要采用钻爆法和综掘法进行斜井施工，工期长、安全风险高、围岩扰动大、施工质量难以控制等难题，严重制约着煤炭资源开发和优质产能释放。
作为国内煤矿建设行业的龙头企业，中煤三建集团主动适应新形势，联合延长石油公司、铁建重工，率先开启智能化建井新模式。
中煤三建承建的陕西延长石油榆林可可盖煤矿主斜井项目具有“深埋超长、连续下坡、富水高压、地层多变”的特点和难点，也是目前国内煤矿斜井工程施工中埋深最大的大断面、长距离TBM施工作业线。项目中标后，中煤三建立即成立专家团队，加强统筹谋划，制定详细的设计方案，并在施工的过程中不断优化，最终形成可可盖煤矿主斜井敞开式TBM施工关键技术。
通过实地勘探，深入研究施工图纸，项目部制定《可可盖煤矿主斜井施工组织设计》，施工中，采用2个综合班组外加一个维保队24小时轮流作业的方式，并成立了由项目经理、技术主管为首的质量督查小组，全过程跟踪规程、规范、标准的落实情况，发现问题，及时解决，杜绝将隐患遗留到下一个工序，为安全、快速、高质量完成此工程奠定了坚实基础。
打破壁垒 取得成效
陕西延长石油可可盖项目是当时国内外采用敞开式TBM施工的最大埋深、最长距离煤矿斜井，开创了煤矿斜井采用敞开式TBM施工先例，攻克了煤矿行业埋深超500m采用斜井施工的行业难题。但是，在此之前我国尚无用敞开式TBM方法施工长度和倾角如此之大的井筒工程案例，技术体系在我国尚属空白。摸着石头过河，施工难度不言而喻。
可可盖主斜井区间长度5.3公里，5.6度下坡，完成整个区间作业意味着TBM设备距离地面的垂直距离要达到540米左右。TBM将穿过洛河组富水岩层，该岩层具有涌水量大、遇水泥化，强度不足以支撑设备推进力等特点，稍有不慎就会造成栽头、塌方、涌水、设备被埋和井筒报废等风险。
为了解决这些难题、满足施工需求，建造之初，设计者们便根据地层特点，对TBM机头设计减重50吨，有效降低栽头风险。在采用敞开式TBM换步时，可重新调整主梁位置，以降低井筒坡度变化引起的卡机风险。同时针对涌水问题，增加二级排水系统，有效将洞内积水排到地表。
自2021年5月底TBM设备步进至始发硐室试掘进以来，中煤三建建设人员克服重重困难，历时10个月零9天完成5335米主斜井掘进任务，平均月度进尺509.7米，高速高效完成主斜井掘进任务。在TBM设备组装期间，仅用时35天完成设备组装调试，打破同类TBM组装时间最快纪录。掘进施工中克服洛河组大面积顶板离层掉落、淋水大、砂泥岩互层糊刀盘、长距离辅助运输和连续出矸等一系列难点，在2021年8月、11月分别创出掘进进尺522.04米和812.6米的全国纪录。
科技加持 创造优势
作为目前矿建领域智能化转型的典型应用，中煤三建首先在可可盖项目引入了“智慧化平台管理系统”，率先在业内建成5G+智慧工地。该系统应用了物联网、大数据、云计算等前沿科技，智能化设计多达21项，实现了矿井建设“人-机-环-管-法”的实时、精细、智能管控，创建了全面感知、实时互联、自主决策、智能控制、持续优化的智能化控制新模式，变革了中深部矿井开拓方式，创新了复杂地层斜井敞开式全断面智能掘进安全保障关键技术。
该系统的应用，初步实现了“施工质量安全管理、进度管控、远程视频监控及AI分析、井下有害有毒气体监测、人员管理、无轨胶轮车安全监测系统”等功能目标。同时，还可以实现“TBM及皮带机远程启停控制”以及“水位超限、排水系统自动启动”，通过智慧化管理系统的引入，提升了工程质量，规避人为因素风险。
除此之外，TBM掘进系统还实现了自动定位、自动掘进、自主纠偏、一键启动等智能化掘进功能，工作人员在地面就可以通过手机、电脑远程实时监控掘进情况和设备状态参数，安全隐患排查处置效率大大提升，实现井上、井下全方位智能化管理，树立了智能化建井的新标杆。
中煤三建依托该工程积极开展复杂地质条件下煤矿特长斜井敞开式TBM施工装备及关键技术研究，目前，已初步形成了精准的超前地质预报、高效破岩、运输系统保障、长距离通风、TBM智慧化施工等九项TBM施工全过程关键技术，对实现超长、大坡度煤矿斜井安全、高效、快速掘进提供了可靠保障。
同时，项目团队围绕关键技术开展课题攻关，目前已累计发表学术论文10余篇，申报国家发明专利8项（其中3项已授权颁发证书）、实用新型专利17项（其中11项已授权颁发证书），科学研究硕果累累。
可可盖主斜井TBM项目的顺利、高效完成，变革了传统建井工艺技术，填补了煤矿智能化建设的技术空白，实现了我国煤矿智能化建井基础理论、技术装备和工程实践的新突破，开启了我国煤矿开发建设智能化建井新模式。
