破局 "掘得慢"：矿山机械化革命背后的国产 TBM 突围战
破局 "掘得慢"：矿山机械化革命背后的国产 TBM 突围战
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当湖南大中赫锂矿的掘进班在 2024 年 11 月创下 1186 米的月进尺纪录时，整个矿山行业都为之震动 —— 这个数字不仅刷新了世界岩巷掘进纪录，更标志着中国矿山施工正在经历一场从 "人海战术" 到 "智能装备" 的历史性转型。中铁装备集团矿山技术总监李勇日前在 "矿山安全科技进河南" 活动中展示的一组数据令人深思：我国 367 处煤矿存在采掘接续紧张问题，可能导致产量 "断崖式" 下降，而矿用 TBM（全断面硬岩掘进机）的应用，正在改写这一困局。01
煤矿掘进机械化程度落后于采煤机械化，岩巷施工主要依靠钻爆和大功率悬臂掘进机，在硬岩地层中开挖效率严重受限。更严峻的是，采掘接替失调导致 367 处煤矿面临产量危机，灾害治理速度跟不上安全要求，形成巨大的安全隐患。
"采得快、掘得慢是造成采掘接续紧张的主要原因。" 李勇的结论直指核心。在非煤矿山领域，情况更为棘手 —— 许多小型矿山仍在使用传统 28 钻手工施工，即使采用凿岩台车，也因安全风险高、效率低下难以满足需求。数据显示，非煤矿山的掘进机械化程度甚至落后于煤矿，这与日益增长的矿产品需求形成尖锐矛盾。
安全事故的阴影始终笼罩着矿山行业。统计显示，矿山行业顶板事故占比 35%，瓦斯事故 17%，运输事故 9%，其他事故 39%。2016 年龙岩某工程的突水事件成为李勇反复提及的案例：当涌水量达到 400 m³/ h时，TBM 设备后退 15 米，作业班组十几人安全撤离，而若采用钻爆法，后果不堪设想。
劳动力结构性短缺则加剧了行业困境。数据显示，矿山从业人员中 35 岁以下占比持续下降，45 岁以上群体成为主力，年轻一代对高强度、高风险的传统矿山工作日益排斥。这种背景下，"两提高（效率、安全）、两降低（强度、人数）、一改善（环境）" 的 "221 目标" 应运而生，成为推动矿山机械化的核心驱动力。
在河南能源焦煤集团中马村煤矿的巷道里，一台直径 5.03 米的 TBM 正在坚硬的灰岩中穿梭。这台设备在 2024 年 4 月创下 606 米的月进尺纪录，而围岩抗压强度高达 160MPa。这样的成绩在十年前几乎不可想象，其背后是国产矿用 TBM 从跟跑到领跑的技术跨越。
李勇在演讲中梳理了这一突破历程：2012 年部分矿山企业开始研究 TBM 应用；2013 年国产首台设备在淮南煤矿实现月进尺 560 米；2019 年 "小转弯" 和 "大变坡" 技术突破后，行业进入井喷式发展期。数据显示，矿用 TBM 应用数量从 2012 年的 1 台增长到 2023 年的 40 台，其中煤矿应用占比 81%，非煤矿山占 19%。
安全与效率的双重提升成为 TBM 推广的关键。与传统工法相比，TBM 的优势体现在六个维度：一是安全方面，大幅降低冒顶、片帮风险，规避火工品管理难题；二是高效特性来自掘进、出渣、支护、前探的集成化设计；三是优质成巷质量减少超挖量，降低支护材料消耗 30% 以上；四是智能系统实现远程控制、故障诊断和自动导向；五是封闭护盾设计使除尘效果提升 60%，噪音降低至 85 分贝以下；六是综合经济效益体现在安全、时间、质量等多个维度。
在平煤神马集团首山一矿，直径 4.33 米的 "平宝号"TBM 创造了 623 米的月进尺纪录，成为国内煤矿连续转弯施工的标杆。而中煤王家岭煤矿的 6.93 米 TBM 则实现了 10% 下坡掘进，4 月份进尺达 443 米，从设备洽谈到下线仅用四个月，展现了国产装备的快速响应能力。
内蒙古大中矿业湖南大中赫锂矿的运输平硐里，直径 6.33 米的 TBM 正在花岗岩中推进。2024 年 9 至 11 月，这台设备连续三个月月进尺突破千米，其中 11 月达到 1186 米，刷新了矿山行业岩巷掘进的世界新纪录。这个成绩印证了李勇的判断：TBM 技术已从煤矿领域成功拓展至非煤矿山。
在金属矿山领域，山东黄金三山岛金矿的 5.03 米 TBM 需要在埋深超千米的巷道中完成 23 处转弯，最大坡度达 - 15%。紫金矿业多宝山铜矿的 6.74 米 TBM 则实现了 50 米小半径转弯与 ±18% 坡度的复合工况，日进尺达 34 米。这些案例打破了 TBM 仅适用于长直巷道的传统认知。
特种矿山应用同样亮点纷呈。湖北麻坪磷矿的 5.48 米 TBM 用两年时间完成了 7300 米回风斜井施工，较钻爆法节省近一半工期；太钢集团峨口铁矿的 3.53 米 TBM 在尾矿输送硐工程中实现月进尺 620 米，平均进尺保持在 500 米以上；鞍钢集团西鞍山铁矿的 7.03 米 TBM 则在 ±22% 的大坡度巷道中展现了稳定性能。
李勇特别强调了矿山 TBM 与公铁路隧道 TBM 的本质区别：矿山巷道具有 "短、小、陡、弯" 的特点，地质条件复杂多变，需应对水、火、瓦斯等多重灾害，支护要求更为灵活多样。为此，中铁装备开发了适应最小 40 米转弯半径、±19° 坡度的专用设备，配套移动矸石仓等创新装置，解决了出渣缓冲等行业难题。
在山东能源的一处巷道里，长距离混凝土喷浆机器人正在将混合料精准喷射至千米之外的岩壁上。这台设备与掘锚一体机、转弯皮带机共同构成了中铁装备的矿用装备矩阵，展现了从单一掘进设备到综合解决方案的产业升级。
辅助支护设备领域，锚杆转载机组实现了支护材料的高效转运，单轨吊式架棚机降低了架棚作业强度，混凝土湿喷台车则将喷射效率提升至 15 立方米 / 小时。在潞安煤业黑龙煤矿，低矮型掘锚一体机在煤层夹矸厚达 1.5 米的复杂条件下，实现月进尺 800 米，圆班最高进尺 34 米。
竖井与斜井装备成为新的技术高地。洛阳引水斜井的 7.23 米 TBM 在 39° 大坡度下实现月进尺 323 米，超过国外同类设备 220 米的纪录。宁海抽水蓄能项目的 7.83 米竖井掘进机创造了 "打井不下井" 的安全施工模式，最大日进尺达 5 米。永嘉抽蓄项目更将这一纪录提升至 16.8 米，树立了竖井施工的新标杆。
智能化系统是装备升级的核心。TBM 融合感知系统通过渣片智能识别、刀盘状态监测、超前地质探测等
