国能神东煤炭集团重大科技创新成果与实践

国能神东煤炭集团有限责任公司(以下简称“神东公司”)是国家能源集团的骨干煤炭生产企业,在煤炭安全高效开采、国产高端装备制造、智能化矿井建设、安全管理模式创新与绿色低碳创新等方面取得了显著成就,引领了全国煤炭企业的科技创新,在综采采高、矿井人均工效、矿井长周期安全管理与亿吨矿区管控中心建设等方面创造了多个世界第一。系统介绍了神东公司在科技管理、创新平台、协同创新、人才队伍、知识产权、标准体系与科技成果等方面的进展,总结了神东公司创新驱动体系及螺旋加速上升的科技创新通道。在采掘技术创新与实践方面,梳理了一次采全高综采采高从6.3 m逐步提高到8.8 m的技术突破,介绍了浅埋坚硬特厚煤层上分层综采下分层综放的采煤工艺,梳理了薄煤层等高开采关键装备、技术及面临的技术问题,分析了短壁机械化全部垮落法的技术适应性及无煤柱开采方法的技术实践;介绍了快速智能掘进成套系统及掘锚一体化关键技术,提高了掘进效率,解决了“采掘失衡”的矛盾。在国产高端装备研发与应用方面,介绍了神东公司在世界首个8.8 m超大采高综采工作面装备配套方面取得的突破性成果,分析了国内首套纯水液压支架面临的技术难点与创新途径,解析了6 000 m可伸缩单点驱动带式输送机在整机降阻、张紧控制与智能变频驱动等技术方面的突破,总结了研发世界首套双百吨重载搬运车突破技术障碍的经验,列举了把新能源矿用电动车应用到井下所实现的技术创新。在智能化矿井建设方面,针对采煤工作面智能化面临智能割煤、跟机拉架方面的问题,总结了神东公司在采煤工作面智能化建设过程中实现的技术革新;梳理了智能化选煤厂“从无到有”的拓荒之旅;研究了我国首个国产煤矿井下操作系统——矿鸿的关键技术核心与推广应用价值;解析了我国首个亿吨矿区数字化集中管控平台建设使用的集成技术,介绍了13种井下智能机器人创新与实践。在安全管理技术与实践方面,创建了“135”工作法安全风险管控管理体系,实现了千万吨矿井超长的安全生产周期;搭建了神东公司矿压控制体系与矿压动态高效预警智能云平台,形成了神东矿区特有的矿压控制技术体系;介绍了水、火和瓦斯灾害防治技术体系,保障了神东公司安全管理体系的建设。在绿色生态建设方面,介绍了神东公司在煤炭绿色发展和技术创新中的成就,阐述了在开展生态矿井、绿色矿山与清洁煤炭方面的技术实践,在贯彻黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略方面,介绍了神东先行示范区。通过对神东公司科技创新体系和创新成果的总结,探讨了煤矿未来科技发展思路,明确了其在科技创新体系与重大科技攻关方面的发展方向。

城市轨道交通双模式盾构(EPB/TBM)模式转换技术

结合深圳地铁12号、13号和14号线土压平衡(EPB)-单护盾硬岩掘进机(TBM)双模盾构施工,对中心皮带机出渣式和中心螺旋输送机出渣式2种EPB-TBM双模盾构机进行介绍和对比分析,详细阐述EPB和TBM双模式之间的相互转换流程,对拆螺机工装进行优化。通过对模式转换重难点的分析,提出提高模式转换施工安全和施工效率的建议。

深埋、复杂地质条件大直径隧道TBM的设计进展与创新

要提高在深埋、复杂条件下大直径隧道TBM(隧道掘进机)的应用效率,必须正确选择TBM的类型。为了给复杂条件下TBM的选型提供借鉴和指导,总结现有的各类型TBM的特点,分析其在混合地质条件下开挖大直径、长距离隧道的局限性,提出不同地质条件下大直径隧道TBM选型指南,介绍意大利SELI公司开发的3种新型TBM,即紧凑型双护盾通用TBM(DSU Compact TBM)、土压平衡双护盾通用TBM(DSU EPB TBM)和土压平衡单护盾通用TBM(SSU EPB TBM)及其运行特点和适用范围。得出结论:传统TBM没有专门针对复杂地质条件下的大直径隧道的研究与设计;为满足市场需求,必须开发新型TBM;意大利SELI公司开发的3种新型TBM,每种专门针对特定的地质条件,这些新型的TBM能够应对复杂的地质条件,并能克服在不同覆盖层下开挖长隧道时的最常见危险。

复杂地层EPB/TBM双模式盾构掘进性能分析

为探究EPB/TBM双模式盾构在土层、土岩结合地层、长距离硬岩等复杂地层中掘进性能的优势及不同模式下各种地层中掘进参数变化、刀具消耗的规律,从怀福区间左线掘进各项施工参数分析入手,收集自盾构始发至模式转换到出洞完整施工周期的施工参数,对比双模式盾构在相同模式下不同地层、不同模式下相同地层的参数变化、掘进工效的变化情况,分析每个影响施工效率的参数因素。得到:1)在EPB施工模式下,土压力和刀盘转速对掘进参数影响明显,在软土地层中,要保证地面变形在设计范围内,应尽可能降低土压力;在岩石地层中,应尽量减少积渣高度,提高刀盘转速,以提高推进速度,从而得到更高的施工效率。2)在TBM施工模式下,掘进参数主要受岩体节理发育程度影响,应及时根据岩体的节理发育调整转速、贯入度等参数,以此提高TBM模式下的施工效率。通过分析在硬岩掘进过程中对应不同地质情况、不同模式下刀具消耗的位置及消耗的原因,得到在全断面硬岩掘进条件下降低刀具正常损耗的主要因素在于降低土舱内存渣量对滚刀的二次磨损的施工建议。

浅析双模盾构机TBM模式穿越重大风险源的施工工艺

地铁隧道侧穿快速路高架桩基、地下室,下穿城楼村居民房是地铁盾构施工中的重点和难点,属于重大风险源。针对福州地铁4号线第3标段林浦站一城门站区间双模盾构机TBM模式穿越重大风险源的施工工艺进行了分析,并提出了相关保障措施,为同类地铁盾构施工提供参考。