北方重工集团有限公司以引洮供水一期工程总干渠9＃隧洞工程为依托项目，开发研究全断面硬岩掘进机，以双护盾硬岩掘进机为重点攻关课题。针对该9＃隧洞工程的复杂地质条件和特殊的施工环境，进行了如下技术研究和创新：1、研究了拓扑优化技术在刀盘结构设计上的应用。依据地质情况，针对性的设计出了复合式的刀盘结构，增强了结构的刚度和强度，提高刀盘的承载能力。2、以科罗拉多大学岩石破碎机理为理论基础，运用模拟仿真分析技术，优化刀具形式、刀具结构和刀具的三维空间布置。制定了一套完整的刀具载荷分析和刀具分布优化的流程图，建立了刀具数据库。3、以理论为基础，结合收集分析的实际数据，开发了“全断面硬岩掘进机刀盘辅助设计软件”对刀盘设计具有指导性意义。4、为满足工程施工要求，开发研究了浮动式主驱动结构，提高了设备掘进的精度，降低了纠偏调向的难度。5、开发研究出了机械式四连杆管片抓取装置，大大提高了操作效率，并具有结构简单，维护方便等特点。6、深入研究了液压推进系统的比例控制技术，满足设备在非线性变负载工况下实现力和位移的复合控制。

通过企业自主研发和产学研合作，该设备在研制过程中，制定了5项有关设计、检验和调试的产品标准，在国内外期刊上发表了10余篇学术论文，申请和获得了8项国家发明专利或实用新型专利。

该产品开挖直径5.75米，长约355米，重1960吨，最大推进速度为120mm/min。通过与国际知名公司同类产品的技术比较，QJYS-058双护盾硬岩掘进机的整机综合技术水平与国外同类产品持平，在反映设备掘进效率的推进速度上，已经领先国际水平。

2011年北方重工集团在国际市场中，又先后签订了3台双护盾硬岩掘进的设备订单，产值接近4亿元，为企业取得了近2000万的利润。

国内的护盾式硬岩掘进机市场，目前主要依赖国外整机进口。北方重工所研制的双护盾硬岩掘进机经过产品化后，将打破国外技术垄断，迅速把我国岩石隧道施工技术水平提升到新的高度，同时全面遏制国外进口产品高价位，为施工企业节约巨额成本。双护盾硬岩掘进机的研制，还能够促进和带动了企业乃至行业的机械、电气、液压、材料、测控等相关产业的发展，形成完整的相关配套产品的产业链，增强企业科研和创新能力，对提高企业的自主装备制造能力具有重大意义。

QJYS-058双护盾硬岩掘进机的成功研制，不仅填补了国内企业硬岩掘进机整机设计生产的空白，同时意味着我国已经具备了自主研制硬岩掘进机的能力。硬岩掘进机的研制成功，对全面实现隧道掘进机系列化、产业化，对国家经济安全和国防建设将产生重要影响，同时也必将为企业和社会创造巨大的经济效益和社会效益。

获奖等级：二等奖
完成单位：北方重工集团有限公司