本報(bào)記者 劉洪超

施工團(tuán)隊(duì)對(duì)“基石號(hào)”挖掘的隧道進(jìn)行支護(hù)作業(yè)。 由繼宏攝

吊盤正在下放“鋼鐵脊梁號(hào)”中心筒及鏈斗機(jī)組合件。 劉寶靈攝

在遼寧鞍山市千山區(qū)西鞍山鐵礦的地下深處，一群建設(shè)者在高溫潮濕的豎井巷道之中，闖險(xiǎn)關(guān)、破瓶頸，艱難掘進(jìn)。作為國產(chǎn)地下礦山兩大國之重器，礦山平巷硬巖TBM掘進(jìn)機(jī)“基石號(hào)”負(fù)責(zé)打通地下水平運(yùn)輸主通道；千米豎井硬巖掘進(jìn)機(jī)“鋼鐵脊梁號(hào)”專攻千米深井垂直井筒開挖。從“基石號(hào)”披荊斬棘，到“鋼鐵脊梁號(hào)”直抵千米深井，再到智慧平臺(tái)一屏掌控全局、綠色開采守護(hù)山川，建設(shè)團(tuán)隊(duì)用智慧與汗水打通資源保障的“地下大動(dòng)脈”，助力國家鐵礦資源供應(yīng)保障。

實(shí)現(xiàn)全斷面硬巖隧道掘進(jìn)，“基石號(hào)”啃下“硬骨頭”

西鞍山鐵礦地下620米處，胡世超穿梭在轟鳴的巷道中，滿身灰塵，頭戴安全帽，雙眼布滿血絲。這位鞍鋼基石礦業(yè)總工程師，自2022年項(xiàng)目開建以來，始終堅(jiān)守在工程建設(shè)第一線。

不遠(yuǎn)處，188米長、開掘直徑7.03米、重1200噸的“基石號(hào)”正靜靜“蟄伏”。這臺(tái)由鞍鋼礦業(yè)、中國恩菲、中國中鐵隧道局、東北巖土工程勘察公司等單位聯(lián)合研發(fā)的設(shè)備，主要用于地下鐵礦的全斷面硬巖隧道掘進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)、支護(hù)、出渣等工序連續(xù)并行，填補(bǔ)了國內(nèi)地下鐵礦全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)施工的空白。

自2023年12月始發(fā)至今，“基石號(hào)”一路攻堅(jiān)克難，穩(wěn)步掘進(jìn)，完成5420米輔助斜坡道的掘進(jìn)施工。“這5420米，沒有一米是輕松的。井下悶熱潮濕，機(jī)械轟鳴震得耳朵嗡嗡作響，我們熬了無數(shù)個(gè)通宵，經(jīng)常是餓了就啃兩口面包，困了就靠在設(shè)備上打個(gè)盹。”中鐵隧道局西鞍山鐵礦項(xiàng)目副總工程師馬昊告訴記者，西鞍山鐵礦掘進(jìn)線路不僅跨度長，更疊加了大縱坡、小半徑轉(zhuǎn)彎、硬巖掘進(jìn)及軟巖破碎帶等多重考驗(yàn)。

“最險(xiǎn)的一次，刀盤剛鉆進(jìn)軟巖破碎帶就突然卡殼，整臺(tái)機(jī)器劇烈震顫，洞壁上的碎石簌簌往下掉，所有人的心都提到了嗓子眼。”施工班組組長李俊偉現(xiàn)在回憶起來仍心有余悸，“我們立刻啟動(dòng)‘一險(xiǎn)一策’預(yù)案，一點(diǎn)點(diǎn)微調(diào)掘進(jìn)參數(shù)，調(diào)試了三天三夜，終于恢復(fù)了平穩(wěn)運(yùn)行。”

“以前挖掘巷道全靠爆破，一個(gè)月拼盡全力也只能開掘60至80米，還得湊齊爆破組、支護(hù)組、運(yùn)輸組等40余人。現(xiàn)在有了‘基石號(hào)’，一個(gè)月能挖300至400米，操作設(shè)備僅需10人。”胡世超介紹，此前爆破會(huì)產(chǎn)生沖擊波、有害氣體，還會(huì)留下松動(dòng)浮石，風(fēng)險(xiǎn)極高；而“基石號(hào)”掘進(jìn)時(shí)，主撐靴與副撐靴同步撐緊洞壁，防止圍巖塌落，進(jìn)而有效應(yīng)對(duì)西鞍山鐵礦長距離大縱坡、軟巖破碎帶等復(fù)雜地質(zhì)條件，大幅降低塌方等安全隱患，且廢渣通過傳輸帶直接輸送至運(yùn)輸卡車，高效又安全。

打井不下井，“鋼鐵脊梁號(hào)”填補(bǔ)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)空白

“豎井是深地的咽喉，傳統(tǒng)鉆爆法又慢又危險(xiǎn)，‘打井不下井’是我們一代代建井人的夢(mèng)想。”在施工現(xiàn)場，一臺(tái)開挖直徑8.1米、整機(jī)高60多米、重達(dá)千余噸的龐然大物正轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤，奮力掘進(jìn)，設(shè)計(jì)師丁張飛望著腳下深不見底的井口，眼神堅(jiān)毅。

這套掘進(jìn)設(shè)備填補(bǔ)了國際上1000米以上深度井筒全斷面掘進(jìn)裝備的空白。當(dāng)被問及為何給這臺(tái)重器取名“鋼鐵脊梁號(hào)”時(shí)，丁張飛說：“項(xiàng)目牽頭人、中國礦業(yè)大學(xué)原校長楊仁樹曾說過，要挺起咱中國人的鋼鐵脊梁，用鋼鐵之力扛起中國人在深地開發(fā)領(lǐng)域的底氣與擔(dān)當(dāng)!”

研發(fā)之路，遠(yuǎn)比想象中艱難。“豎井掘進(jìn)機(jī)涉及機(jī)械、電氣、巖土等多個(gè)學(xué)科，沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒，我們就像在黑暗里摸索。”丁張飛感慨。

那段時(shí)間，研發(fā)團(tuán)隊(duì)擠在臨時(shí)搭建的工棚里，狹小的空間擺滿了圖紙，電腦上都是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。白天，他們鉆進(jìn)井下，頂著高溫、粉塵，一點(diǎn)點(diǎn)測試各項(xiàng)參數(shù)；晚上，大家圍坐在一起，圍著圖紙反復(fù)研討。常常是一碗熱飯剛端上桌，傳來設(shè)備需要調(diào)試的消息，大家就放下碗筷，匆匆奔赴井下。

“千米深井排渣，就相當(dāng)于向300層樓的樓頂無電梯運(yùn)垃圾，難度可想而知。”出渣系統(tǒng)的負(fù)責(zé)人楊楚戈擼起袖子，露出胳膊上被巖粉磨出的疤痕，“為了測試排渣效率，我們?cè)诰抡亓艘粋€(gè)星期，每天渾身沾滿巖粉，衣服就沒干過。”

如果說研發(fā)者是“鋼鐵脊梁號(hào)”的“大腦”，那么現(xiàn)場施工者就是它的“手腳”。

掘進(jìn)機(jī)在硬巖中切削，噪聲高達(dá)100分貝以上，即便戴著耳塞，也能清晰感受到震動(dòng)；地下水從井壁兩側(cè)不斷滲出，整個(gè)作業(yè)面常年濕漉漉的；溫度常年超過30攝氏度，悶得讓人喘不過氣。工人們一戴防塵口罩就是十幾個(gè)小時(shí)，摘下口罩時(shí)，臉上已被勒出深深的印痕。

安裝技術(shù)員雷巖，是井下安裝團(tuán)隊(duì)的核心骨干，他的工作區(qū)域在最潮濕、最艱苦的井下作業(yè)面，負(fù)責(zé)緊固液壓管路、校準(zhǔn)導(dǎo)向系統(tǒng)。有一次，雷巖在刀盤處進(jìn)行刀具巡查，井下光線昏暗，地面濕滑，他不小心腳下一滑，腰部撞在了冰冷堅(jiān)硬的刀盤上，但他的第一反應(yīng)卻是緊緊護(hù)住手中的工具和工件，生怕它們受損，影響設(shè)備調(diào)試。

蘇路華，一名年逾五旬的老礦山人，從事礦山建設(shè)工作30余年，上至70余米高的井架頂端，下至千米深處的豎井作業(yè)面，都是老蘇的“戰(zhàn)場”。他緊盯刀盤與巖壁的每一次接觸，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、反饋問題，配合研發(fā)團(tuán)隊(duì)調(diào)整設(shè)備參數(shù)。

這些人，用汗水為技術(shù)落地默默努力著。

打破數(shù)據(jù)壁壘，為工程建設(shè)插上智能化“翅膀”

千米深處，漆黑與潮濕交織；地表之上，智慧管理平臺(tái)大廳燈火通明。從項(xiàng)目初期的勘察勘探到如今的智慧運(yùn)維，90后采礦主任工程師王子介見證著這座鐵礦的每一步成長。

2018年，剛剛大學(xué)畢業(yè)的王子介就來到鞍鋼。彼時(shí)的西鞍山，還是一片待開發(fā)的荒地，復(fù)式褶皺、擠壓破碎帶與含水層交織疊加，給初期勘察帶來了重重阻礙。“以前依靠傳統(tǒng)礦山施工圖受繪圖時(shí)效性、測量準(zhǔn)確性限制，且二維平面圖無法全面呈現(xiàn)三維空間關(guān)系，難以及時(shí)準(zhǔn)確掌握不同施工隊(duì)伍的空間位置。”王子介表示。西鞍山工程建設(shè)規(guī)模大，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，施工現(xiàn)場人員密集、作業(yè)面多、設(shè)備及現(xiàn)場工序銜接復(fù)雜多變，安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多。“在工程建設(shè)之初，我們就將數(shù)字礦山建設(shè)列為頭等課題。”王子介告訴記者。

王子介全程參與了數(shù)字礦山聯(lián)合創(chuàng)新中心的組建，作為智慧采礦項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，他和團(tuán)隊(duì)完成了鐵礦井下安全高效智慧礦山建設(shè)工程的可行性研究和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的調(diào)研及編寫工作，為建設(shè)覆蓋全生命周期的智慧化管理平臺(tái)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該平臺(tái)構(gòu)建了融合采礦、地質(zhì)、工程、安全管理等多個(gè)領(lǐng)域的數(shù)字化三維智慧模型，實(shí)現(xiàn)了多場景、多目標(biāo)的安全管理提升。

現(xiàn)如今，走進(jìn)智慧管理平臺(tái)大廳，寬敞明亮的空間里，巨大的電子屏幕占據(jù)了整面墻壁，屏幕上，融合了地表與井下工程全場景的三維數(shù)字化模型精準(zhǔn)呈現(xiàn)，8條平均深度700米的豎井、6400米的輔助斜坡道細(xì)節(jié)清晰可辨，“基石號(hào)”“鋼鐵脊梁號(hào)”的運(yùn)行參數(shù)、各施工點(diǎn)位的進(jìn)度數(shù)據(jù)、安全環(huán)保指標(biāo)實(shí)時(shí)顯示、一目了然。

“平臺(tái)通過實(shí)時(shí)采集工程質(zhì)量、進(jìn)度、人員設(shè)備及安全環(huán)保等全維度數(shù)據(jù)，打破了傳統(tǒng)工程參與方的數(shù)據(jù)壁壘，為工程建設(shè)插上了智能化‘翅膀’，實(shí)現(xiàn)建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等多方在同一平臺(tái)高效協(xié)作。”王子介的語氣里滿是自豪。

西鞍山鐵礦何以重要

遼寧西鞍山鐵礦項(xiàng)目是國家級(jí)重大礦產(chǎn)資源保障工程，承載著夯實(shí)鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全、降低鐵礦石對(duì)外依存度的重要使命。該項(xiàng)目位于遼寧省鞍山市千山區(qū)西南7公里處，是目前國內(nèi)最大的在建單體地下鐵礦山，也是國內(nèi)尚未開發(fā)的資源儲(chǔ)量大、稟賦好的優(yōu)質(zhì)鐵礦項(xiàng)目。項(xiàng)目于2022年11月正式開工，總投資229億元，建設(shè)用地約238公頃，保有資源儲(chǔ)量13億噸，設(shè)計(jì)年開采鐵礦石3000萬噸、年產(chǎn)鐵精礦1041萬噸，服務(wù)年限長達(dá)36年，計(jì)劃2027年底建成投產(chǎn)，旨在打造技術(shù)領(lǐng)先、智能綠色的世界級(jí)鐵礦。

(本報(bào)記者劉洪超整理)