高技術高質量發(fā)展戰(zhàn)略引領中國華冶刷新國家記錄

——中國華冶技術團隊研發(fā)超深豎井施工裝備與工藝技術成果

陳　聃　何　磊/文     發(fā)布日期：2019-03-07

“做冶金建設國家隊、基本建設主力軍、新興產業(yè)領跑者，長期堅持走高技術高質量發(fā)展之路?！薄袊幸卑l(fā)展戰(zhàn)略。中國華冶堅定不移走高技術高質量發(fā)展之路，中國華冶技術團隊研發(fā)豎井施工裝備與工藝技術成果不僅實現了被譽為“雙超”工程的本溪龍新礦業(yè)思山嶺副井工程提前12天竣工刷新10m大直徑最深豎井施工記錄，還先后榮獲北京市科技進步三等獎、中國施工企業(yè)管理協(xié)會科技進步一等獎，標志著該項目成果進入成熟應用階段，并得到行業(yè)的認可，也標志著由項目首席專家馬維清帶領的技術團隊邁入國內超深豎井施工技術領域一流梯隊。

機遇與挑戰(zhàn)，中國華冶擔當冶金礦山建設國家隊的光榮使命。

隨著淺部礦產資源的逐漸枯竭，向千米以下深部開采是未來我國礦業(yè)發(fā)展的必然趨勢。隨著遼寧本溪陳臺溝、思山嶺鐵礦等埋深1200m以上的大規(guī)模超深礦山開工建設，大直徑超深豎井施工成為深部資源開發(fā)的首要難題。國家《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》面向2030年“深度”布局，提出了“深空、深海、深地、深藍”一系列重大項目與國家科技重大專項。習近平主席在2016年“科技三會”上指出：“地球內部可利用的成礦空間分布在從地表到地下1萬米，當前，國家對戰(zhàn)略科技支撐的需求比以往任何時期都更加迫切，向地球深部進軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題”。在歷史機遇與挑戰(zhàn)面前，中國華冶義不容辭擔當了超深豎井施工技術開拓的急先鋒，擔當了冶金礦山建設國家隊的光榮使命。

依托于中國華冶組建的中冶礦山施工工程技術中心成立時便將超深豎井施工成套技術作為工程中心重點研究方向，大力開展豎井施工裝備與工藝研究，不斷優(yōu)化千米豎井施工技術，試驗開發(fā)1200米以上超深豎井施工技術。公司應用這些技術先后施工了9座千米豎井。面對設計深度1503.9米的國內大直徑最深豎井思山嶺鐵礦副井這項刷新國家記錄的工程項目施工，機遇與挑戰(zhàn)又一次擺在中國華冶技術團隊面前。中國華冶首席專家馬維清帶領中國華冶技術團隊聯(lián)合高校、企業(yè)等三家單位成功爭取了北京市科技計劃項目立項支持，義不容辭地擔當冶金礦山建設國家隊的光榮使命，開始了攻克超深豎井一道道難題的創(chuàng)新之路。

攻堅與克難，中國華冶創(chuàng)新解決超深豎井施工關鍵技術難題。

蜀道之難，難于上青天。超深豎井施工難在哪呢？一是傳統(tǒng)的施工裝備適用于千米級深豎井的施工，隨著井筒直徑增大、深度增加，井下施工裝備向著大型化發(fā)展，傳統(tǒng)鑿井井架等裝備不再適用，成套裝備和技術需重新研發(fā)。二是井深增加，地壓增大，對井筒的結構形成威脅；提升容器長距離運行更容易碰撞井筒。三是直徑增大，用來懸吊井筒內施工裝備的穩(wěn)車數量大增，確保它們受力均衡就非常關鍵和困難。

工欲善其事，必先利其器。技術團隊通過設計理論創(chuàng)新，試驗室模擬研究等手段，成功研發(fā)了井架、傘鉆等鑿井核心裝備。項目聯(lián)合中國礦業(yè)大學將鑿井井架支撐結構設計為“人”字形，將傳統(tǒng)“日”字形天輪平臺結構優(yōu)化為“目”字型，解決了井架受力不對稱等問題。天輪平臺采用“個”型支撐，不僅使井架翻矸臺下空間較大，使得井架承受荷載能力達到600噸以上，較Ⅴ型鑿井井架荷載能力提升40%以上，順利解決了大直徑超深豎井施工首要的井架問題。與宣化華泰礦冶設備有限公司聯(lián)合研發(fā)了國內首臺全液壓六臂傘鉆，替代了傳統(tǒng)的氣動傘鉆。通過液壓連動平動機構、液壓泵站一體化設計以及液壓缸-鋼絲繩行程倍增推進系統(tǒng)創(chuàng)新，實現全液壓動力快速鑿巖，能耗較傳統(tǒng)氣動傘鉆降低60%以上，鑿巖效率提高2倍以上，降低能耗、減少材料損耗效果極為顯著。技術人員還開發(fā)了深大豎井施工吊盤、井壁模板等大型裝備，攻克了提升、懸吊、鑿巖、裝巖、砌壁等裝備配套技術。

青山座座皆巍峨，壯心上下勇求索。針對井筒深度增加帶來的技術難題，通過吊桶運行擺幅監(jiān)測系統(tǒng)，實現了對大深度提升容器運行狀態(tài)的測試，保障了提升安全；通過井筒深部井壁應力應變無線監(jiān)測系統(tǒng)實現了對井壁狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測，讓井壁在高地應力環(huán)境下支護機構破壞前及時預警成為現實。針對井筒直徑增大帶來的技術難題，通過研發(fā)穩(wěn)車同步集散控制技術與吊盤自動調平系統(tǒng)聯(lián)合應用，解決了穩(wěn)車數量多運行同步性差的難題，實現了吊盤同步起降，同時研發(fā)了懸吊系統(tǒng)鋼絲繩張力監(jiān)測系統(tǒng)，實時掌握懸吊系統(tǒng)狀態(tài)，確保了鑿井懸吊系統(tǒng)安全。通過對爆破參數的不斷調整和優(yōu)化，首次實現了10米凈直徑井筒5米深孔爆破炮孔進尺4.5米，實現了快速施工。為了解決冶金礦山豎井馬頭門多、施工速度慢這一瓶頸難題，技術團隊創(chuàng)新開發(fā)了模塊化馬頭門整體模板支護技術，實現大斷面馬頭門快速安全施工，施工人員和工期較傳統(tǒng)技術均減少50%以上。

基于這些技術創(chuàng)新，項目最終形成了超深豎井施工成套裝備與工藝技術體系，有力保障了刷新我國目前已完工的10米以上直徑的最深豎井——思山嶺鐵礦副井的順利竣工。項目申報專利21項，發(fā)表論文25篇，評定省部級工法4項，取得了豐碩的成果。

效率與效益，中國華冶技術創(chuàng)新成就驅動企業(yè)發(fā)展的不竭動力。

高技術高質量引領企業(yè)發(fā)展之路。中國華冶技術團隊研發(fā)的該項目成果在思山嶺鐵礦副井工程示范應用，應用效果顯著，實現了提前竣工，節(jié)約施工成本1200余萬元，被譽為目前國內已完工首項“雙超”項目豎井工程，刷新了中國冶金礦山建設超深豎井施工新記錄。中國華冶超深豎井施工成套技術得到了市場的廣泛認可，陸續(xù)承接了陳臺溝鐵礦副井等豎井工程，使企業(yè)在礦山建設領域得到長足發(fā)展，收獲行業(yè)信譽和榮譽。

施工效率明顯提高。高技術高質量超深豎井施工技術的突破對我國礦山建設推動意義非同小可。項目成果實現了鑿井施工機械化，裝備動力液壓化。減少了50%的井筒作業(yè)人員，實現了“少人則安”；大大降低了工人勞動強度，改善了作業(yè)環(huán)境，減少了職業(yè)病發(fā)生率，保障了工人健康安全；新裝備的應用與推廣降低能耗50%以上，節(jié)能降耗成效顯著。得益于新技術帶來的效率提升和安全保障，豎井建設工期得以縮短，實現礦山提前建成投產，為礦山建設單位節(jié)約了大量貸款利息，提前實現生產收入，為增強我國礦山企業(yè)競爭力，穩(wěn)定礦區(qū)經濟發(fā)展起到了促進作用。

首創(chuàng)與突破，中國華冶高技術引領刷新國家記錄再鑄央企之譽。

項目首次成功研發(fā)多項技術，實現了我國鑿井裝備與工藝的全面升級，在未來深井礦山開采成必然趨勢的背景下，這些技術對我國深部礦山資源的開發(fā)將產生深遠影響。項目研發(fā)了國內首臺六臂液壓傘鉆，施工效率提升與節(jié)能降耗成效顯著。首次通過集成穩(wěn)車同步集散控制、吊盤液壓平衡系統(tǒng)與鋼絲繩張力監(jiān)測技術，解決了超深豎井提升懸吊安全難題。首創(chuàng)的馬頭門模塊化整體模板施工技術，極大提升了馬頭門施工安全與效率。項目實現了對豎井井架載荷監(jiān)測、井壁地壓與微震監(jiān)測、提升容器擺幅監(jiān)測等技術的開發(fā)與應用，填補了國內豎井信息化施工技術的空白。項目將我國千米級豎井施工成套裝備與技術提升至1500米級，為未來1500-2000米豎井施工提供理論依據與經驗支持，推動了礦井建設領域的技術進步，增強了我國在國際礦業(yè)建設市場的競爭能力。項目的示范工程受到國際礦業(yè)屆密切關注，南非、俄羅斯、巴西等礦業(yè)專家多次考察交流，擴大了我國礦山建設技術在國際影響力。

中國華冶堅定不移走高技術高質量發(fā)展之路，中國華冶技術團隊研發(fā)超深豎井施工裝備與工藝技術成果與在冶金礦業(yè)施工建設中應用，承載著項目組成員的智慧與艱辛付出，承載著中國華冶志在開發(fā)深地資源領跑者的夢想與執(zhí)著，承載著中國華冶、中國中冶在中國冶金礦業(yè)施工建設的國家隊的光榮使命。中國華冶超深井技術團隊將繼續(xù)披荊斬棘，帶著礦山建設國家隊的光榮使命，向著攻克2000米級超深豎井施工關鍵技術理論以及裝備工藝難題的目標前進，力爭早日翻過又一座高峰！　　(作者單位：中國華冶集團)