中煤科工集团上海有限公司“十三五”工程液压科技创新收获

芮丰

　　上海院联合中信重工机械股份有限公司研制了国内首套Ф5m无轨式全断面掘进机（TBM），此项目由中国工程院王梦恕院士担任总顾问。设备外径5000mm，主机长22mm，整套TBM长度200mm，最小转弯半径235m，总截割功率1960kW。本套设备采用无轨式胶轮车运输系统技术，可大大提高物料运输的效率；整套控制系统采用总线控制技术，1个操作员就可以通过中央控制台控制整台套设备的运行。在掘进进生产完毕举行工厂试车仪式上，面对前来见证试车的同行们，王梦恕毫不吝啬地夸奖着“自己的孩子”：“中信重工强强联合中煤科工集团上海研究院研制的直径5米敞开式无轨运输硬岩掘进机具有世界领先水平，价格仅为进口同类产品的1/2。它运输、安装更加方便，敞开式保证了作业过程中可以做到及时支护，防止掘进后的变形，‘无轨’设计使该装备成为一个工具，作业现场无需铺设钢轨，降低了工程造价。中国铁路建设总公司隧道专家唐国荣说，“我看到试车的TBM后，对中国TBM事业充满信心。我参观过国外许多TBM专业制造厂家，但觉得他们的装备水平无法与之相提并论，目前中国在建铁路的隧道长度达6000公里以上，加上规划的铁路，足有1万公里，希望你们在中国广阔的铁路隧道掘进领域发挥自己的作用”。来自总参工程兵第四设计院的中国工程院院士周丰峻说，这台掘进机重量轻、效率高、成本低，在结构、功能、支护等方面的设计有很多独创的地方，代表了中国人的智慧，非常符合国情。它的简洁设计使它能够应用于过江隧道，这在过去是一个难点，需要很多设备同时作业，但今后只要把防坍塌和防水工作处理好，这样一台机器就可以完全胜任，这在国际上也是一个大胆的设计。

　　该机2016年度应用于河南省“引故入洛”隧道施工建设中，最快日掘进40余米，总推进长度6700米。2017年7月1日顺利贯通，取得了良好的经济效益和社会效益。

　　2016年中煤科工集团上海有限公司联合神东煤炭集团公司研制出MJJ3800x5800全断面矩形快速掘进机，整机外形尺寸5.8m×3.8m×14.8m(宽*高*长)，整机重量300t，最大推进行程1.5m，最大推进速度0.3m/min，刀盘截割功率1600kW，装机功率1888.5kW，切割煤岩抗压强度≤40MPa。本套系统装备为全新技术产品，借鉴了盾构机、TBM等掘进装备技术，大胆创新突破，采用“一大四小”刀盘结构技术实现了掘进巷道全断面截割的效果。2017年6月13日开始在布尔台矿进行工业性推进试验。现取得阶段性工业试验，目前已经基本上根据实际情况整改完毕，下一步将继续到神东某矿区进行工业性试验。这是为了尝试解决当下影响煤矿巷道掘进效率低下这一个阻碍煤炭发展几十年的“卡脖子”难题而进行的技术创新，通过前期的工业性试验，进行优化和完善、突破，以期达到快速掘进的目标。  

　　“工欲善其事，必先利其器”。针对田林路下穿中环线地道新建工程，2017年自主研发高精度钢管幕专用小口径掘进机： DGG600-QNP智能化顶管掘进机。内径600mm,外径825mm，总长3350mm, 刀盘截割功率15kW，刀盘转矩23.3kN• m，刀盘转速0-6.5r/min。刀盘结构具备二次破碎功能。结合独特的钢管锁口设计，使钢管幕施工具有管幕形成质量好、周边环境影响小、适用地层广、适应埋深浅等优势。本设备突破以往的技术，建立了基于互联网“云平台”的架构技术，可以实现远程客户端电脑及手机等手持电子终端设备进行远程实时监控，

　　由上海城建（集团）市政工程有限公司应用于上海市重点工程：田林路下穿越中环管幕式施工项目中。田林下穿中环线地道新建工程，由徐汇区建设和交通委员会于2015年立项，在项目前期阶段的调研工作中，广泛收集居民的意见建议，问计于民。该项目于2016年开工，是市区两级重点推进的区区对接断头路项目。未来，驾车从古美路经田林路下穿中环线地道到东平路将从原来的约40分钟缩短至5分钟，漕河泾开发区近20万居民和上班族将由此受益。。

　　2018年度研制了管幕双模式智能化顶管掘进机DGG1600-QNP，这套设备应用于上海隧道工程有限公司的上海市轨道交通14号线工程桂桥路站附属管幕结构段土建工程项目，这是国内首次将管幕法工艺应用于在富水饱和软黏土地层的轨道交通车站工程中的上海轨交14号线桂桥路管幕法工程复工。上海轨交14号线桂桥路站位于上海浦东新区王家桥路与曹家沟交界处。为了研究并验证敏感地区采用管幕法建设地铁车站的可行性，施工方首次使用了“自由断面”的非开挖施工方法——管幕法工艺，可侧向推进、避免占路施工，在交通拥堵和建筑密集区域，采用“腹腔镜微创手术”实现了“创面小、低影响”的车站建设。针对本项目，工液院特别设计了泥水平衡和土压平衡双模式机构管幕式顶管掘进机，根据现场施工实际需要进行实时调换，可以更好的适应不同的地质；刀盘可以前后伸缩，改变进泥口的大小，控制土仓和泥水仓的压力在使用范围内，这2项新技术的应用为项目的顺利竣工提供了保障。内径1350mm,外径1620mm，共计总长4500mm, 刀盘截割功率30kW×2，刀盘转矩190kN• m，刀盘转速0-5r/min。2018年11月2日轨交14号线桂桥路附属管幕法工程的顶管施工圆满完成，为上海软土地区管幕暗挖法试验工程迈出坚实一步。在这其中，总顶进里程5346m，顶管进出洞52次，钢管幕拼接988次，焊缝检测177次，轴线偏差控制在4cm，单管节精细化工效控制在8h。我院研制的这台顶管掘进以其稳定、可靠为工程的顺利竣工提供了坚实的保障。

　　2019年度为上海隧道国际新加坡公司在香港的矩形隧道项目研发了5020×4020矩形顶管掘进机，这是香港首台套矩形顶管掘进机项目，意义十分大。此工程位于香港九龙牛池湾彩虹村，是修建一条130米左右的地下通道，由于该路口交通繁忙且地下管线众多，上有高架桥，施工难度很大，对设备的要求很高。工液院针对这个项目的特点，充分发挥技术优势，攻关多项技术难题，历经4个月研制成功了国内首台套基于“云”技术的矩形顶管掘进机，采用五刀盘布置，大刀盘居中，四个小刀盘分布于四个角。小刀盘具有自主知识产权的创新机构，可实现小矩形断面的切割，提高单螺旋机排土能力。大刀盘和小刀盘采取前后错位布置，不仅有效地实现全断面切割，而且，较大地提高在软土、硬土和含有较小尺寸卵石、砾石等复杂地质条件下工作的可靠性。采用自主研发的激光定位传感器，可实时得到顶管机轴线坐标，以及大刀盘中心的坐标，为操作员及时控制纠偏提供依据。基于“阿里云”平台的远程监控物联网系统，可实现远程电脑客户端、手机APP端远程监控掘进机实时状态，便于技术专及时发现问题进行纠正，保障设备平稳、可靠运行，可以为工程顺利施工提供保障。

　　液压技术方面，顺应智能制造的发展趋势，努力研发机电液一体化产品，在液压系统集成技术、专业主机等技术方面进行技术创新。通过引进并吸收国外的先进技术，不断地进行技术创新，在超高压往复柱塞泵、电液步进缸、AC伺服阀控液压缸系统、变频调速的泵控非对称缸等产品技术方面取得了较好的成绩，设计出行业领先的产品。

　　中煤科工集团上海有限公司工程装备与液压技术研究院2017年与中国石油集团钻井工程技术研究院有限公司共同合作研发及制造的“岩屑压缩执行机构”，该设备主要用于石油行业的钻井、采油、勘探等工程。其推进缸工作压力可达30MPa，可承受高达125°C的外部环境温度，且最深可在1000m左右的地下工作。