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集团公司优秀论文申报表 题 目 自制混凝土运输及提升设备在矿业斜坡道支护中的应用 申报单位 中铁十四局集团公司第四工程公司 作 者 姓名 单位 职务职称 论文依托项目背景及完成时间 论文发表及获奖记录 论文摘要 申报单位 对论文的 综合评价 单位评审 上报意见 及 申报等级 （盖章） 年 月 日 集团公司评审意见 （盖章） 年 月 日 填报部门 填表人 自制混凝土运输及提升设备 在矿业斜坡道支护中的应用 吴绍升 丁 冬 魏孝忠 等 内容提要 在矿山斜坡道掘进混凝土衬砌支护施工中，面对巷道断面小、线路长及纵向坡度较大等不利施工条件，一些常规隧道支护施工方案难以实施，在诺普斜坡道混凝土支护施工中采用了自制的配套设备，很好地解决了现场实际施工难题，希望能够给此类工程施工提供经验借鉴。 关 键 词 自制 混凝土运输及提升设备 矿业斜坡道支护 应用 1 前 言 一般长距离公、铁（路）交通隧道中，洞身断面均较大及纵向坡度很小，支护衬砌所用混凝土一般采用罐车运输至浇筑部位，较易实现砼泵送入模完成浇筑任务。采用砼专用罐车（自转）运输配合拖式地泵浇筑砼，可连续作业，同时也解决了长距离运输所产生的离析问题。但是，一旦遇到洞身设计断面较小且纵向坡度15以上较大的矿山斜井隧道，混凝土自然无法采用罐车运输，且限于作业空间狭小无法进行洞内现场自拌。我们针对如何解决这个难题，在安徽诺普矿业斜坡道施工中自行设计了一套轨道运输提升二次搅拌泵送的作业流程方案，较好地解决了上述难题，仅供类似行业工程应用参考。 2 工程概况 由我公司承建的安徽诺普矿业斜坡巷道工程，呈折返式由地表标高46下深至-425，全长4.24KM。巷道下山设计纵坡为18.184，其中地表至-100段由地面斜坡道入口掘进作业，砼二衬模筑支护长达1427m。巷道洞身设计断面形式为半圆拱直墙式，衬砌模筑后净断面尺寸为4.6m宽4.10m拱顶距底板高。起拱线距底板1.80m,洞身拱部半径2.30m。 3 解决方案 针对洞身断面小、纵坡大及施工距离长的斜井巷道，考虑经济成本投入、混凝土配比设计特性及现有设备技术性能等因素,采用砼罐车无轨运输配合1台普通砼地泵通常是无法完成1千多米长的混凝土衬砌施工。那么如何解决混凝土由洞外拌合站运输至洞内浇筑地点、注入砼泵内实现泵送入模及防止混凝土不出现离析一系列难题呢 考虑到斜坡道的掘进出碴作业是采用绞车牵引矿车单轨运输方式，为了达到斜坡道掘进、出碴、初期支护工序和二衬支护施工实现流水作业，我们根据现有作业空间针对前方二衬支护砼作业台车和拖式砼泵的外形尺寸进行合理布置，自行设计了一套由地表向洞内运输、提升浇筑砼的设备，用于斜坡道掘进后砼永久性支护浇筑施工。总体思路是（1）砼采用绞车牵引有轨运输，（2）砼提升采用电动葫芦（或绞车滑轮提升）；（3）防止离析采用二次搅拌；（4）二次搅拌后倒入砼地泵实现泵送模筑；（5）设置道岔辅助慢速卷扬设备用于空斗车和混凝土料斗车之间的倒换，实现浇筑作业连续。具体如下 3.1 运输方式及运输线路的布设 本工程的斜坡道因巷道纵坡大、垂直空间低，且采用有轨运输。同时考虑经济成本及作业空间条件所限，混凝土运输和前方挖掘面的出碴运输采用同一条运行轨道。 混凝土在洞外地表安设拌和机集中拌合。我们在地表洞口由出碴主轨道铺设道岔至砼拌合机下，洞口设置绞车牵引提升系统（与出碴运输共用）。电瓶机车牵引自制料斗矿车实现拌合机至洞口之间的水平运输。砼矿车到达洞口后改换绞车牵引通过出碴运输轨道（二衬与出碴实现交叉作业）到达洞内二次拌合设备后方的提升设备处。在提升架下的轨道呈水平铺设，为确保安全，前端设置阻车器。为了实现浇筑混凝土作业的连续性，在混凝土料斗提升架前方铺设道岔（接主运输轨道），道岔后方设置型号JK-2慢速卷扬电动稳车，用于空载料斗车和重载料斗车错车交替。（见施工作业总体布置图中的局部运输线路） 3.2 运输混凝土料斗矿车的制作 考虑到JS750型强制式拌合机的每盘拌和量，我们采用厚度5mm的钢板焊接制作3个容量1.5立方的料斗（料斗的大小根据巷道轨道运行空间及提升能力设计），料斗前方设置出料口。矿车底盘采用购买成品矿车底盘改装加工，在底盘上加工设置减振装置，料斗安放在减振临时固定架上，可减免在运输过程中的离析，同时在料斗上设置四个吊环，用于提升吊挂。料斗要依据巷道坡度设置成前高后低，以免矿车下坡行驶时砼溢出。（料斗矿车样式见施工作业总体平面布置局部详图） 3.3 混凝土的提升架的制作（配置提升机） 混凝土斗车由洞外运输至洞内提升架正下方后，挂好提升挂钩，缓慢开启提升电动卷扬葫芦,将料斗脱离矿车底盘提升至相应高度后，倒入二次搅拌机内，实现二次拌合，消除运输过程中产生的离析。提升架的制作采用规格为16＃槽钢焊接，前后支撑腿高差满足巷道纵向坡度落差，保证提升架的顶面水平。具体样式见施工作业总体平面布置局部图 3.4 二次拌合设备制作 二次拌合机采用立式350型混凝土搅拌机拌合筒部分进行改装,主要是解决砼在运输过程中产生的离析问题，运进洞内的砼重新经过简易拌合可确保其进入砼地泵前的和易性。在巷道4.25m（含尚未铺筑的15cm厚混凝土路面）的高度空间范围内，料斗提升架的高度（主要是料斗的提升高度 要和二次拌和机的支撑高度（以拌和机受料口的高度要略低于矿车料斗出料口为宜）及砼地泵进料口的高度高度设置要满足向砼地泵受料口放料落差相协调,确保拌和机受料、搅拌、放料连续作业。布设高度位置见总立面图 3.5 总体作业流程及施工方案布置图如下 地表混凝土拌和机拌合混凝土电瓶车轨道水平运输至洞口换绞车沿斜坡道下放至洞内运输至提升架下提升料斗倒入拌和机二次搅拌倒入砼地泵实现泵送入模。在正常施工时，地表1个、运行轨道上1个、洞内1个合计3个自制料斗矿车循环往复。 4.1 总 结 4.1.2 经济效益比较 诺普矿业斜坡道纵坡达18.184、长度1427m的永久性混凝土支护作业长度，常用隧道施工机械设备组合是无法实施的。如果采用砼地泵串联接力方式施工，至少要配置5台砼地泵，但砼地泵及输送导管投资总费用近150万元左右，而且对于长距离的多台地泵接力输送方式，各地泵间操作人员很难做到配合协调，极易发生堵管现象。一旦发生堵管现象，在斜坡道内处理起来相当困难。而3台自制料斗矿车电瓶牵引机绞车1台砼地泵1台电动稳车等小型辅助设备材料经改装组合后的方案费用仅需45万元足够，不仅减少了为清洗多台砼地泵的人力物力投入、避免了洗泵后的污水处理难度，而且直接节省成本投入100余万元。 4.2 缺陷及不足 4.2.1 受洞身断面设计尺寸及设备外型尺寸所局限，料斗容量无法加大，致使每斗运输量有限； 4.2.2 所配备的既有HBT60.8.75Z型砼地泵外围尺寸长宽高510022002100mm，2.20m的宽度影响到巷道内整个轨道线路合理布置，致使料斗矿车无法加宽，无法铺设双轨运行； 4.2.3 受洞身断面净高所限，不能增加料斗及提升架的高度； 4.2.4 左右作业仅靠单轨运行的情况下，如果工序间组织不当会对整个施工进度产生一定影响； 4.2.5 经后来市场调查可采用武汉泵虎机械设备有限公司生产的泵虎牌HBT40-45Z型拖式砼地泵，泵送能力532m3/h。外型尺寸长宽高460012001700mm，大大减少地泵所占巷道空间，以便于较合理地部署整个施工方案。 - 5 -