跨界神器打通地下掘进“任督二脉”西北矿业以TBM 密钥解锁煤矿挖掘新时代

春日西北，大地焕新，生机勃发。山东能源西北矿业正通煤业井下，钢铁巨臂轰鸣破岩，沉寂地层瞬间沸腾。该公司T BM掘进一区操作间内，班长聂拥军正与司机孔明紧盯数字屏幕，根据运行状况，不时调整设备作业姿态。眼前这台集机、电、传感、信息等技术于一体的全断面硬岩隧道掘进机（简称TBM），如披荆斩棘的“地下蛟龙”，在深邃的地层深处一往无前。

作为西北矿业破解采掘接续困局的硬核利器，它既是跨界创新的生动实践，更是以科技创新锻造新质生产力、推动煤炭行业传统掘进工艺转型升级的鲜活注脚。

探路——敢为人先辟新径

发展的道路从来非一帆风顺，西北矿业的矿井建设与生产，在复杂地质条件与严峻考验中不断突破成长。

西北矿业正通煤业、亭南煤业，曾各自被采掘接续的难题牢牢困住，传统掘进工艺的低效短板成为制约企业发展的“紧箍咒”。

正通煤业建井后，因井下冲击地压、高地温等多种灾害耦合叠加，地质条件堪称“七毒俱全”，从2017年起连续4年亏损，最高年亏损达7亿多元，“关井”的议题数次被上级提上日程，采掘接续紧张、传统掘进工艺效率低下成为制约发展的致命瓶颈。亭南煤业则面临着矿井服务年限延长、井下战线不断拉伸的挑战，传统炮掘和综掘工艺效率低下的问题日益凸显，掘进提效举步维艰，矿井接续紧张的压力与日俱增。

“决不能让新建矿井未盈利就趴窝……”

“与其在传统工艺里‘熬’，不如在新技术里‘闯’！”

西北矿业上下达成一致：唯有创新，才能破局。他们将目光投向了原本应用于隧道工程的T BM技术，大胆提出将其应用于煤炭深井岩巷掘进。这在当时的煤炭行业尚无成熟经验可循，却成为西北矿业打破发展瓶颈的关键抉择。

2017年初，正通煤业率先迈出探索步伐，首次提出“TBM应用于煤矿井下开拓大巷施工”的想法。2018年，亭南煤业紧随其后，决定引进首套TBM盾构掘进机。

由此，西北矿业以“第一个吃螃蟹”的魄力，闯入了煤炭行业TBM应用的“无人区”。

攻坚——千磨万击还坚劲

初入井下的钢铁巨臂，一度遭遇“水土不服”。设备尺寸与井下狭小空间的矛盾、复杂地质与设备性能的适配难题、操作维护人才短缺等困境，一道道难关横亘在建设者面前。

亭南煤业的首套T BM安装现场，就是一场与时间、空间的较量。井下作业空间有限，数百吨的设备部件要精准运输、组装到位，难度可想而知。技术团队与施工人员24小时轮班坚守，每天召开专题会梳理问题、优化方案，他们在井下搭建“一站式运输线”，配备专用运输设备让配件高效直达，对安装环节开展安全风险专项辨识，制定40余条管控措施守护施工安全。

2018年9月，随着一声令下，首套TBM成功试运转。这台集掘进、出渣、支护、除尘于一体的智能装备，实现了“同步掘进、同步支护、同步铺底”的一体化作业，掘进速度达到传统工艺的6—10倍，让亭南煤业彻底摆脱了传统掘进的低效困境。

正通煤业的T B M攻坚之路，更是充满了磨砺与挑战。2020年10月，国内矿用立井首台最大直径T BM在井下完成安装投入运行，首月就完成300米试生产任务。

可喜悦尚未散去，难题便接踵而至。受地质条件影响，设备后配套滑车连接点断裂，软岩造成巷道收敛变形，TBM一度陷入瘫痪，就连负责设备服务的厂家技术团队也束手无策。

“可能真的不适合。”有的职工信心开始动摇，要知道，这背后是前期2亿多元的设备投入，是5支队伍、400多人力9个多月的心血，一旦失败，所有努力都将付之东流。

“只要思想不滑坡，办法总比问题多！”关键时刻，西北矿业一边为矿井团队鼓劲打气，一边迅速成立TBM攻坚专班，掘进、机电、通防、运输等专业的骨干力量齐聚现场。

不甘心、不气馁、不服输、不怕难……正通煤业人憋着一口气，一定要让这台掘进“巨无霸”在井下站稳脚跟。历经近2个月的日夜攻坚，上百条问题变成生产创新点，优化后的TBM重新在井下运转，正通人也在摸爬滚打中积累了宝贵的起坡穿层经验。

此后，面对更艰巨的挑战，西北矿业的建设者们依旧迎难而上。

正通煤业遭遇“负坡+转弯+穿煤”的极限掘进任务，坡度负5度、转弯半径300米，顶板淋水裹挟岩粉让刀盘瞬间“糊死”。TBM掘进一区党支部副书记邢介波带着班组4名职工钻进1.2米高的前盾夹缝，浸泡在淋水形成的水潭中清理刀盘。一个班次下来，工作服与皮肤被泥浆黏在一起。面对负6度下山掘进+软岩的双重难题，他们加装辅助撑靴防止溜车，增设多级接力泵站畅通排水，超前注浆强化支护，让TBM在湿滑的“地下下坡路”稳步前行。

亭南煤业则在刀盘增加内侧高压水管和隔水板，实现边掘边排，有效解决了糊刀盘的难题；创新实施钻机定号、定眼、定岗、支护定时的“四定管理法”，让单岗作业效率翻了一番。

提效——快马加鞭未下鞍

千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。经过不懈地探索与攻坚，TBM在西北矿业的地下巷道中绽放出强劲的效能。

亭南煤业在首套T BM成功应用的基础上，引进升级后的第二套TBM，在细节上全面优化，更能适应复杂的井下地质环境。

“面对掘进施工中的大吨位设备调运、施工空间有限等挑战，我们不断优化组织、升级工艺、完善系统，首次实现主驱动从前往后与主梁分离，大幅提高装备拆解效率，四盘区辅运巷转场胶带巷仅用时35天，创造了设备投用以来的最快转场纪录。”亭南煤业总工程师李敏介绍。

这台“升级版”TBM一经投用便势如破竹，在四盘区回风大巷创出最高单班进尺11米、日进尺23米、月进尺482米的新水平，随后又以月进尺505米、551米的成绩两次打破山东能源集团同类别装备施工纪录，将“亭南速度”的刻度不断上移。

依托TBM的高效掘进，亭南煤业四盘区胶带大巷顺利实现正反掘精准贯通，四盘区大巷开拓工程整体完工，比原计划提前整整30个月。TBM在四盘区辅运、回风和胶带大巷累计完成掘进5319米，成功打通了采掘接续的“主动脉”。

正通煤业的T BM应用之路，更是一路突破、一路跃升。从复杂地质条件下，首台T BM首月300米的试生产成绩到后续单班进尺23.1米、单月进尺450米，T BM掘进效率较同断面传统工艺提速5—7倍。

“T BM全断面机械化作业，从源头实现围岩精准管控、有效防范片帮冒顶等安全风险，大幅压减人工作业强度与现场危险点，真正推动矿井安全向本质安全跃升。”正通煤业党委书记、董事崔恒介绍。

当前他们应用的小半径转弯技术，省去拆装硐室与二次安装环节，单项目节约成本近1000万元；通过自主组装设备，再节约费用20余万元。T BM的应用，不仅让正通煤业成功摘掉“困难户”的帽子，更提前实现西区风井贯通，进一步释放产能，可增加煤炭产量150多万吨，增创效益近8亿元，扭转了企业发展困局。

如今，在西北矿业的井下巷道，TBM的高效运转让掘进效率大幅提升，安全保障更加坚实，职工的劳动强度也显著降低。曾经的发展“瓶颈”变成了高质量发展的“快车道”，这台钢铁巨臂，正为西北矿业的发展注入源源不断的动力。

领航——勇立潮头唱大风

从艰难探索的行业先行者到树立标杆的行业引领者，西北矿业在TBM应用的道路上，不仅实现了企业自身的发展突破，更以丰硕的实践成果为煤炭行业TBM应用积累了宝贵经验，还牵头制定行业标准，填补了煤炭行业T BM应用的空白，以创新之力赋能整个行业的发展变革。

作为西北矿业T BM应用的先锋，正通煤业与中国煤炭工业协会沟通合作，启动煤矿TBM行业标准制定工作。2024年6月28日，由该公司牵头制定的《煤矿T BM安装技术规范》《煤矿T BM掘进施工工艺要求》两项行业标准正式颁布实施，这是T BM设备在煤炭行业应用中的首个行业标准，标志着西北矿业在T BM设备煤矿化应用领域走在了行业前列，为全国煤矿TBM应用提供了科学、规范的技术指引。

不仅如此，西北矿业的T BM应用成果更是成为行业标杆，收获了众多荣誉与认可。正通煤业T BM创新项目荣获山东能源第二届科技大会唯一的特等奖，被评为“中国煤炭工业行业标杆案例”。

亭南煤业TBM掘进工区先后荣获陕西省能源化学地质工会“工人先锋号”、山东能源集团“先进集体”“全员创新区队（车间）”等多项荣誉。两家矿井的实践成果，吸引了众多同行业单位前来学习交流，西北矿业的TBM应用经验，正在成为煤炭行业智能掘进的重要参考，引领着煤炭行业掘进工艺的深刻变革。

“我们紧紧围绕上级要求，持续优化T B M掘进工艺，打造专业化TBM队伍，带动TBM掘进工艺全面推广，大幅提升矿井开拓效率并将缩短新建矿井建设周期，旨在推动煤炭行业掘进技术革命，扎实推进智能化建设，持续深化科技创新与产业创新融合，筑牢国家能源安全根基。”西北矿业党委书记、董事长、总经理刘业献说。

从跨界引进的“探路者”到技术攻坚的“实干家”，再到标准制定的“领航者”，西北矿业在T BM应用的探索之路上，走出了一条从无到有、从有到优、从优到强的奋进之路。

（大众新闻•山东国资记者 狄凯／通讯员 李志勇 李德利 苗晋刚）