本報記者 陳聃 通訊員 何磊
近年來，中國華冶集團堅定不移走高技術(shù)、高質(zhì)量發(fā)展之路。其技術(shù)團隊研發(fā)的豎井施工裝備與工藝技術(shù)成果，不僅實現(xiàn)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10米大直徑最深豎井施工紀錄，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。這標志著該項目成果進入成熟應(yīng)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(lǐng)的技術(shù)團隊邁入國內(nèi)超深豎井施工技術(shù)領(lǐng)域一流梯隊。
機遇與挑戰(zhàn)
擔當冶金礦山建設(shè)“國家隊”的光榮使命
隨著淺部礦產(chǎn)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1200米以上的大規(guī)模超深礦山開工建設(shè)，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。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(shù)開拓的急先鋒，擔當了冶金礦山建設(shè)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(shù)中心在成立時，便將超深豎井施工成套技術(shù)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(shù)，試驗開發(fā)1200米以上超深豎井施工技術(shù)，并應(yīng)用這些技術(shù)先后建設(shè)了9座千米豎井。面對設(shè)計深度達1503.9米的國內(nèi)大直徑最深豎井——思山嶺鐵礦副井這項刷新紀錄的工程項目施工，機遇與挑戰(zhàn)又一次擺在中國華冶技術(shù)團隊面前。中國華冶首席專家馬維清帶領(lǐng)中國華冶技術(shù)團隊聯(lián)合高校、企業(yè)等3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(shè)“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
創(chuàng)新解決超深豎井施工關(guān)鍵技術(shù)難題
超深豎井施工難在哪兒呢？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(shù)需重新研發(fā)。二是井深增加，地壓增大，對井筒的結(jié)構(gòu)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(nèi)施工裝備的穩(wěn)車數(shù)量大增，確保它們受力均衡就非常關(guān)鍵和困難。
中國華冶技術(shù)團隊通過設(shè)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。該項目聯(lián)合中國礦業(yè)大學將鑿井井架支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計為“人”字型，將傳統(tǒng)“日”字型天輪平臺結(jié)構(gòu)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”字型支撐，不僅使井架翻矸臺下空間較大，使得井架承受荷載能力在600噸以上，較Ⅴ型鑿井井架荷載能力提升在40%以上，順利解決了大直徑超深豎井施工首要的井架問題。他們與宣化華泰礦冶設(shè)備有限公司聯(lián)合研發(fā)了國內(nèi)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(gòu)、液壓泵站一體化設(shè)計以及液壓缸-鋼絲繩行程倍增推進系統(tǒng)創(chuàng)新，實現(xiàn)全液壓動力快速鑿巖，能耗較傳統(tǒng)氣動傘鉆降低在60%以上，鑿巖效率提高2倍以上，降低能耗、減少材料損耗效果顯著。該公司技術(shù)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(shù)。
針對井筒深度增加帶來的技術(shù)難題，該公司技術(shù)人員通過吊桶運行擺幅監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)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(yīng)力應(yīng)變無線監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了對井壁狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測，讓井壁在高地應(yīng)力環(huán)境下支護機構(gòu)破壞前及時預(yù)警成為現(xiàn)實。為了解決冶金礦山豎井馬頭門多、施工速度慢這一“瓶頸”，該公司技術(shù)團隊創(chuàng)新開發(fā)了模塊化馬頭門整體模板支護技術(shù)，實現(xiàn)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(shù)均減少在50%以上。
基于這些技術(shù)創(chuàng)新，該項目最終形成了超深豎井施工成套裝備與工藝技術(shù)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。該項目申報專利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
技術(shù)創(chuàng)新成為驅(qū)動企業(yè)發(fā)展的不竭動力
高技術(shù)、高質(zhì)量引領(lǐng)企業(yè)發(fā)展之路。中國華冶技術(shù)團隊研發(fā)的該項目成果在思山嶺鐵礦副井工程示范應(yīng)用，應(yīng)用效果顯著，實現(xiàn)了提前竣工，節(jié)約施工成本1200余萬元，被譽為目前國內(nèi)已完工首項“雙超”項目豎井工程，刷新了中國冶金礦山建設(shè)超深豎井施工新紀錄。中國華冶超深豎井施工成套技術(shù)得到了市場的廣泛認可，并陸續(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(shè)領(lǐng)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(shù)、高質(zhì)量超深豎井施工技術(shù)的突破，對我國礦山建設(shè)推動意義非同小可。該項目成果實現(xiàn)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(xiàn)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，保障了工人健康安全；新裝備的應(yīng)用與推廣降低能耗在50%以上，節(jié)能降耗成效顯著。得益于新技術(shù)帶來的效率提升和安全保障，該豎井建設(shè)工期得以縮短，實現(xiàn)礦山提前建成投產(chǎn)，為礦山建設(shè)單位節(jié)約了大量貸款利息，提前實現(xiàn)生產(chǎn)收入，為增強我國礦山企業(yè)競爭力，穩(wěn)定礦區(qū)經(jīng)濟發(fā)展起到了促進作用。該項目的示范工程也受到國際礦業(yè)屆密切關(guān)注，南非、俄羅斯、巴西等礦業(yè)專家多次考察項目，擴大了我國礦山建設(shè)技術(shù)在國際上的影響力。
中國華冶將堅定不移地走高技術(shù)、高質(zhì)量發(fā)展之路。中國華冶技術(shù)團隊研發(fā)超深豎井施工裝備與工藝技術(shù)成果和在冶金礦業(yè)施工建設(shè)中應(yīng)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(lǐng)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(shè)的“國家隊”的光榮使命。中國華冶超深井技術(shù)團隊將繼續(xù)披荊斬棘，帶著礦山建設(shè)“國家隊”的光榮使命，向著攻克2000米級超深豎井施工關(guān)鍵技術(shù)理論以及裝備工藝難題的目標前進。
《中國冶金報》（2019年05月16日 04版四版）
