耗时分析原理在煤矿斜井施工中的应用*

郗征，陶莎

(咸宁职业技术学院土木工程系，湖北咸宁437100)

一、耗时分析理论建立及其重要性分析

1．耗时分析的依据理论

耗时分析的原理是对施工各工序工作任务进行详细分解并作出各工作的详细逻辑施工明细，应用所罗列的详细逻辑施工明细绘制网络图，通过对时间参数的分析，确定关键作业线路。耗时分析的研究是以项目管理学作为基础理论，采用管理学中关键链项目管理理论、甘特图法以及关键路径法来进行研究。1997年以色列物理学家Goldratt在约束理论(TheoryofConstraints，TOC)的基础上提出了关键链法(CriticalChainMethod，CCM)，为项目进度管理提供了一种全新方法［1］。关键链项目管理理论是分析各工序的耗时制约因素，通过反馈与修改循环控制模式来优化施工工序。而甘特图法是按时间顺序检查各分部施工工序，但不能确定各分部工序在总工序中所占权重。关键路径法可以在确定影响施工耗时的关键分部工序的同时，运用技术手段进行工序耗时优化。

2．耗时分析对综掘作业线优化分析研究

应用耗时分析中的网络图分析结果，制定各个施工工序的最优施工方法、最佳施工持续时间，在各个工序最优施工的基础上进行平行交叉作业的技术优化处理，建立一个施工循环持续时间最短标准化施工工法。以建立新的标准化施工工法指导下一阶段施工，在应用该工法施工的过程中对所建立的新标准化施工工法进行验证，为进一步优化新的标准化施工工法提供新的一线资料。

二、依托项目

魏墙矿井位于鄂尔多斯盆地次级构造单元——陕北斜坡的中南部，整体向北西倾斜的单斜层，倾向约278°，平均倾角小于1°的单斜构造。区内主要为厚表土段、风化基岩段、基岩段。基岩段为叠置地层，无断裂及褶皱，局部地段发育有宽缓的短轴状向斜、背斜及鼻状隆起等次级构。主斜井的施工坡度为14°，斜井现场地质类型主要为砂岩泥岩，选择EBZ260H悬臂式掘进机作为施工掘进主要工具，该机型施工坡度为±18°，截割硬度/MPa≤110，可以较好的满足了工程现场施工的需要。

三、施工耗时分析及优化

1．斜井开挖的施工工序

煤矿主斜井施工总工序包括:综掘机掘进、出矸、清理掌子面拱脚、铺设轨道、架设通风管、施喷混凝土、打锚杆、打锚索、施做钢模板、浇筑二衬混凝土。本文选取影响综掘作业六个工序中的综掘机掘进作为主要研究内容，其施工工序分项为:机器启动－开挖－掏渣－清理刮板－开挖工序循环。

通过现场调查，发现综掘机掘进施工工序影响主要在于斜井坡度是14°，在EBZ260H悬臂式掘进机的功能参数中施工坡度为±18°，综掘机开挖较容易，但笔者在现场调研阶段正赶上斜井掘进段位于富水地质条件下，这就造成综掘机开挖后风化岩石呈现稀泥状，掌子面向综掘机后部扒渣困难，影响综掘机向前推进;泥浆中部分坚硬石块带动到综掘机链条部位，造成综掘机链条卡住，影响到综掘机继续工作，现场清理链条时间一般为30－60分钟。综掘机司机技术熟练程度也是影响施工综掘机掘进速度的一个重要方面。

2．综掘机掘进作业线施工耗时分析

为了保证各施工工序时间优化目标，要找出各工序间的耗时浪费工序，同时对各施工工序进行合理的进度安排，编制出工序衔接网络图。网络图的编制可以直观的看出各工序间的关系，进而确定关键链，通过对关键链的优化达到初步耗时分析的目的。网络图各工序是由网络节点和对各工序的参数附加共同构成，各工序之间的前后关系通过箭头表示。综掘机掘进的活动关系如表1，对应网络图如图1所示:

表1综掘机掘进活动关系

关键路径即各施工工序按逻辑关系耗时最长线路叠加，以网络关系图作为基础，直观表示出各工序单位耗时。对综掘机掘进的活动制定的网络耗时如图1所示:

图1综掘机掘进网络耗时图

根据图1可知，综掘机掘进有两条逻辑关系路径，A→C→D→E→F→G→H和A→B→E→F→G→H，耗时长度分别为570分和558．5分，第一条线路耗时较长，根据关键路径定义，确定第一条线路为关键路径。

3．关键路径各工序耗时分析

综掘机掌子面开挖线路优化可以有效降低施工时间，线路优化可以有效降低由于机器移动产生的耗时，同时为扒碴的实现提供较为充足的时间，从而进一步降低施工总耗时。通过现场试验，综掘机截割头采用由下至上，在两侧进行修边的施工方法可以最大限度降低机器移动耗时，其线路如图2所示。

4．综掘机掘进施工平行作业

围岩的硬度指标直接决定了综掘机的开挖速率，但扒碴必须在掌子面进行，为了施工安全的需要，扒碴工序的进行必须要在综掘机完全停止工作的状态下进行，同时配合小型挖掘机视线平行作业。在综掘机开挖过程中，出碴与综掘机掘进在时间关系上为晚开始、晚结束，出碴在时长上要大于综掘机掘进的时长，施工中综掘机掘进与出碴进行混合平行作业交替进行。在断面开挖即将结束时，出碴完成时间较长，且要对掌子面危石进行清理，这段时长之内可以进行地面混凝土的拌合及施工机具的准备工作，为完成下一混凝土喷射工序做准备。

图2断面截割路线图

四、结论与展望

本文介绍了耗时分析理论应用于煤矿斜井综掘作业施工的方法，在国内的研究中，对于耗时分析的研究鲜见报道。在研究中采用管理学中关键路径法的基本原理，分析研究工序的关键路径，并对影响施工的各工序进行技术优化处理，针对施工特点制定相应的平行施工措施。但施工耗时分析理论是一个动态施工理论，是通过大量的数据分析，分析其产生偏差的原因，同时采用技术措施进行优化处理，其不同于以前的时间优化理论在于耗时分析理论只对影响施工中耗时较长的关键路径进行分析，从而得出最优施工方法。但该理论并未对优化后的实施效果进行科学的分析，因此，在后续的研究中应该运用管理学中X－R管理图法对其运行数据进行分析，并采用PDCA循环的模式对优化后的工序进行动态管理，进而实现耗时分析理论最优化适应施工的需要。

［1］刘军．黄家坡一号隧道工程项目时间优化研究［D］．哈尔滨:哈尔滨工程大学，2007．