“钢铁脊梁号”是如何攻克世界级竖井施工难题的？

巧施斜刃，啃碎深地硬岩

刀盘设计遇难题

研发团队在盾构机刀盘基础上，为“钢铁脊梁号”设计了锥形结构刀盘并选好刀具。然而在攀枝花沿江高速公路通风竖井项目中，地下160米左右时，刀盘“利齿”异常磨损，刀圈偏磨、轴承损坏，掘进效率大降。

突破惯性思维

团队多次研讨无解，后来受削铅笔方式启发，意识到让刀具斜着凿岩或许破岩力更大。经计算模拟，将滚刀倾角减小至15°，显著改善刀具偏磨情况，综合受力最优。

创新刀盘结构

在此基础上，团队还将锥形结构刀盘从V形调整成W形，把聚渣点向两侧移动，保障刀盘中心区不受碎渣影响，使刀盘能持续笔直向下掘进。

智用龙骨，排出深井废渣

排渣难题初现

竖井掘进机向下挖掘，渣土流动方向改变，受重力影响，竖井渣土堵在刀盘最前边，取渣难度大。团队一开始采用的直接取渣方案可靠性低，被迫放弃。

灵感源自龙骨水车

团队成员在湿地公园散步时，受龙骨水车启发，开发了智能垂直排渣系统，为“钢铁脊梁号”装上25米排渣输送管，出渣效率达120方/每小时。

完善排渣系统

在智能垂直排渣系统尾端，团队创新研发出环形接渣装置，实现排渣系统尾部360°无死角收渣并定点转运至储料仓、通过箕斗提升至井口泄渣，积累了多项专利技术。

悬空托底，浇筑支护模板

敲定支护方案

研发团队联合多家科研单位，针对三类支护技术反复试验测算，最终敲定“模板+现浇混凝土”的支护方案。

解决悬空支撑问题

在实际应用中，模板“悬空砌壁”难以稳固支撑。团队为模板设计专属托底结构，增加悬吊系统，使支护与掘进互不干扰。

实现自动化作业

为提高掘进效率，团队在“钢铁脊梁号”盾体后方设置自动液压模板装置，可通过地面远程控制实现支模、脱模等操作全流程自动化。

“钢铁脊梁号”成功研发，攻克了世界级竖井施工难题，填补了国际空白。它在开挖、出渣、支护等方面的创新技术，为我国深部矿产等开发提供了核心装备与技术支撑，未来将在更多场景发挥作用。

相关问答

“钢铁脊梁号”刀盘设计遇到了什么问题？

在攀枝花项目中，刀盘刀具异常磨损，刀圈偏磨、轴承损坏，掘进效率从每分钟10毫米降到每分钟5毫米，操作员感觉机器“推不动”。

团队如何解决刀盘偏磨问题？

受削铅笔启发，将滚刀倾角减小至15°，改善了刀具偏磨情况，综合受力最优。同时创新刀盘结构，从V形调整成W形。

“钢铁脊梁号”的排渣系统是如何研发的？

一开始的直接取渣方案不可行，团队受龙骨水车启发，开发了智能垂直排渣系统，出渣效率达120方/每小时，还完善了后续收渣转运装置。

支护方案在实际应用中遇到了什么挑战？

传统模板放置方式不适用于竖井掘进机，模板只能“悬空砌壁”，难以稳固支撑，团队为此设计了专属托底结构。

自动液压模板装置有什么作用？

可通过地面远程控制，实现支模、脱模、下放等操作全流程自动化，为井下支护作业提供安全保障，提高了整体掘进效率。