不同断面隧洞施工机械配置方式浅论

2011-05-03孙敬超

陕西水利 2011年2期

孙敬超

（中国水电建设集团第十五工程局有限公司陕西西安 710065）

1 工程概况

东川河改道隧洞工程是金堆城钼业公司露天矿南中扩开采配套项目，是钼业公司为实现矿山可持续发展，根据露天矿开采整体规划和目前开采现状而实施的重点工程。隧洞全长1279m，城门洞型，开挖断面尺寸为5.8m×6.4m，属中型隧洞。洞身段岩石以鞍山玢岩、变质石英岩为主，洞内围岩以Ⅳ、Ⅴ类为主。

2 机械设备配置方案

隧洞施工一般有几个特点：作业循环性强；作业的空间有限；作业的环境恶劣；作业的风险性较大等特点。

本工程具有上述所有特点，因此除了慎重选择掘进方法、支护方法外，出渣机械设备配置也是一个决定性的方案，要针对工程主要特点结合工程实际条件，在做到即成本最低又效率高、安全性高等的条件下慎重、合理选择。

一般的大、中型隧洞开挖采用的出渣机械设备配置为侧卸式装载机装车、自卸汽车运输，区别主要在于根据隧洞断面的大小、水文地质条件、运输距离、施工平面布置条件等，选择合适的设备型号、规格，最终达到满足施工要求。但这种设备配置的前提是隧洞的断面要足够大，能够满足装载机和自卸汽车在洞内并排作业。

本工程地处钼矿矿山地区，围岩以鞍山玢岩、变质石英岩为主，围岩中含有钼矿石，而钼矿石为软岩石，因此围岩很破碎。同时地下水丰富，发生塌方较多。因此，必须按照新奥法“少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌”的原则组织各工序快速、连续作业。

因为本工程隧洞开挖断面较小，侧卸式装载机和自卸汽车不能够并排作业，因此虽然该设备组合能够快速作业，但无法在本工程中使用。另外，采取分段扩大断面以满足此设备配置要求也不现实。以前的隧洞施工中，曾采用过扒斗式耙渣机进行装车，但该种设备效率较低无法满足本次工程施工的要求。如采用挖掘机装车，其排放油烟太大，不便洞内后续施工。

经多种方案比较，调查了挖掘装载机的使用情况，结合隧洞每循环的爆破的出渣量、设备的装车速度、运输距离等，最终采取挖掘装载机装车，5.0T自卸汽车运输的机械配置方案。

3 挖掘装载机使用说明

3.1 用途和特点

本工程采用南昌通用机械有限责任公司生产的LWL-260履带挖掘装载机。其为该厂生产的该类产品的第一台，是一种连续生产的高效率出矿设备，主要用于铁路隧道施工、矿山平巷掘进、引水洞和国防洞窟施工中的装载作业，适用于5m×5m以上的大中型巷道。机器的最佳工作条件是：岩石的普氏硬度f小于12，块度小于或等于700mm。本机采用电动全液压传动，液压系统采用风冷，电缆自动同步收放，电动加油。

3.2 挖掘装载机主要结构

LWL-260挖掘装载机由反铲机构、运输槽、履带行走总成、机架总成、液压总成、卷缆总成、驾驶棚、电器系统八部分组成。

4 工作过程

4.1 挖掘装载机停置

挖掘装载机在隧洞掘进不深时，每次工作完后停放在洞外安全的地方，在隧洞掘进很深而且留有避车洞时，则停放在避车洞处，以保证其他工序施工道路畅通。最少保证停放在距离爆破掌子面50m以外的地方，以确保机械安全。

4.2 工作就位

隧洞爆破完成后，进行排烟、排险，然后挖掘装载机就位、出渣。挖掘装载机行走时，电缆由卷缆架自然拉出，直至就位。

4.3 挖掘装车

挖掘装载机行至爆破堆渣处后，将运输槽前部料口落下，使料口铲板与地面紧贴。运输槽为矩形结构(800mm宽)，在料口处扩大为梯形，并在两侧设计有左推板和右推板，可根据需要打开或合拢，扩大或缩小料口进料能力。其缩放范围为2.0m～3.3m。铲板贴住地面后，挖掘装载机履带推进，把石料聚拢，使运输槽料口装满石料，同时把地面推平；然后开动反铲机构，用铲斗将石料扒进运输槽的刮板输送机上，再由刮板输送机将石料输送至后面，卸入自卸汽车。自卸汽车停放在运输槽下接料停车部位。

表1 主要技术参数

由于挖掘装载机的反铲机构与普通挖掘机不相同，它不能做水平方向360°旋转，旋转角度很小，最大挖装宽度为9.2m，因此，装料时将其放置在隧洞中间，依靠反铲机构左右转动将两侧的石渣扒进运输槽，同时自卸汽车也可停放在中间，使装料时不至装偏，也有利于行走。

反铲机构在操作过程中应注意不能用铲斗直接撞击运输槽和铲板，否则将造成槽体和推板严重变形，无法继续使用。同时，要注意运输槽中的刮板链是否正常工作，如被石渣卡住，则应立即停止输送，进行处理，否则有可能崩断链条或压链板螺钉，严重影响生产。

本工程配置的5.0T自卸汽车车厢离地面距离为1.2m，而挖掘装载机的卸载高度为3.5m，即运输槽末端卸料处距离车厢高度为2.3m。为防止卸料时把车厢砸坏，每次装渣时先装块度较小的石渣或细渣，然后装块度大的石渣，使其落在车厢内细小渣堆上，从而保护车厢不受损坏。

挖掘装载机不但可装车，还可利用反铲机构扒取远处的岩石，也可以用铲斗清理工作面。

4.4 退出

石渣装完后，挖掘装载机即退出工作面。在原爆破堆渣范围内，如有较多遗留石渣，可边退边用铲斗收集、装车，完成后将运输槽升起，然后行走、退出。退出过程中，操纵卷缆阀实现卷缆机自动收电缆。

到达停放地点后，把反铲大臂放下，使斗齿刚好碰至地面，运输槽料口降至最低位置。

5 本次工程机械配置的特点

本工程因受断面限制，洞内车辆无法并排行驶，进口端施工中在0+300M处留一避车洞。因此在运输石渣时，只能有一辆车在工作面处，而其他车则需在洞外或避车洞处等候，即前一辆自卸车装满渣离开挖掘装载机时，后一辆才准备进入，致使挖掘装载机不能连续作业，中间出现暂时停滞时间，距离越大，停滞时间越长。因此，虽然装满一车只需3分钟，但总体工作效率不很大，一般为20m3/h～30m3/h。但其在操作方面却具有很强的优势，因此成为本次工程的最佳方案。

（1）LWL-260挖掘装载机采用电动全液压传动，结构紧凑，推进力大，扒取范围广，可以全断面装岩，不留死角，不需人工辅助清理工作面。

（2）LWL-260挖掘装载机主要动作采用先导阀控制，操作轻松简便，工作平稳无冲击，性能可靠，维修方便。

（3）由于是电动传动，避免了柴油设备如装载机、挖掘机排放的油烟，减轻了洞内排烟负担，隧洞越长越能显示出此特点。

（4）与扒斗式耙渣机相比，其不需用掌子面固定锚，更适用于较软岩石隧洞的施工装渣。