成贵铁路高瓦斯隧道设备配置方案.doc

. 精选范本 高瓦斯隧道设备配置方案 本方案以成贵铁路 11 标高坡隧道 2#横洞为例，阐述高瓦斯隧 道有轨运输设备配置。详细内容如下： 一、一、 工程概况工程概况 高坡隧道位于镇雄至毕节之间，全长 4568m。其中我标段高坡 隧道 2#横洞正洞长 2779m，平导长 2977m。正洞高瓦斯段长 1159m， 煤层瓦斯段 1109m，主要岩性为砂岩、泥岩、炭质页岩，铝土岩夹 煤层，隧道穿越含煤系地层在该段不同段落可能遇到 1131 层煤及 煤系，煤层总厚度最大约 48m。横洞断面尺寸为 5.15.0m，平导 断面尺寸为 5.15.0m，正洞断面尺寸为 12.98.68m。级围岩断 面方量为 133m,级围岩断面方量 141m,级断面方量为 146 m, 弃碴 49.2 万方,涌水量最大 4711 m/d（顺坡） 。 二、二、 高瓦斯隧道有轨运输设备配置情况高瓦斯隧道有轨运输设备配置情况 1 1、正洞设备配置方案（见附表、正洞设备配置方案（见附表 1 1） 高坡隧道 2#横洞位于镇雄县黑树镇兰家坡，正洞长 2779m，断 面尺寸为 12.98.68m，石方开挖约 383535m3，喷锚支护约 27790m3，混凝土总量约 83370m3，为高瓦斯隧道，采用有轨双车道 运输，配置方案具体如下： 开挖 根据断面，正洞配备 28 台 YT-28 风动凿岩机钻孔，单台最大耗 风量 4.8m3，合计耗风量 4.828=134.4m3，配置 20m3的空压机 7 台， 简易钻孔台架 1 台。超前地质预报超前探孔采用 ZY-750D 型煤矿用 . 精选范本 液压钻机 1 套。设备见下图： ZY-750D 型煤矿用液压钻机 装运 正洞采用有轨双车道运输，以级围岩每循环进尺 3.5m，出碴 虚方 V=1.51333.5=698m3，采用 LWL260 防爆型挖装机 1 台装碴， 配置 10 辆 SDB-20 梭式矿车，由 XK12-9 防爆型电机车牵引，将碴 土运至洞外碴场。 A、 矿车采用 SDB-20 梭式矿车,牵引动力使用 XK12-9 电瓶车, 该车主要参数见表 1。 表 1 XK12-9/192-1KBT.1 电瓶车技术参数表 粘着重量t12 轨距mm900 轮距mm680 起动牵引力kN29.43 持续牵引力kN16.48 持续速度km/h8.7 通过最小曲线半径m10 机车外型尺寸510013501600mm B、电瓶车最大牵引力 . 精选范本 FmaxPc1000（kg） 按 Pc 电瓶车的粘着重量 Pc12t 粘着系数，隧道 0.155 计算得 Fmax120g C、电瓶车牵引能力 FcFmax/（+i）W 式中电瓶车最大牵引力 Fmax1860kg 列车的单位阻力，考虑了起动附加阻力，查铁道部牵规 8kg/t i坡度单位阻力，使用浮放道岔时取最大上坡 i12% 电瓶车自重 W12t 计算得 Fc1860/（8+12）1281t D、 单台电瓶车可牵引的梭矿数量 nFc/（Q+q） 式中：Fc机车牵引能力。前已算得 Fc81t 20 m3梭矿每节最大载重 Q40t 20 m3梭矿自重 q20.2t 计算得：n81/（40+20.2）1（节） 计算结果表明电瓶车牵引能力满足要求。 E、施工正洞与平导的装碴、运输设备 根据施工安排，正洞内最远工作面运输距离按 Lmax=3.4km； 计算开挖进尺按 3.5m,断面积以 m2计； . 精选范本 每循环最大出碴量：V=1.51333.5=698 m3； 正洞采用 260m3/h 的 LWL260 挖装机、SDB-20 梭矿车 装 1 节 SDB-20 梭矿车用时间:t1=（2600.6）/20=8min 每循环装完碴用时间：Tw=698/（2600.6）60=268min 每循环需装碴梭矿数量为：698/20=35 车 出碴列车行走时间：t2=3.4km/8.7km/h60=24min 正洞出碴最短时间：Td=24（进洞）+268（装碴）=292min 一列碴车装完后运、卸、返回用时合计：T=24+8+24=56min 运碴列车数：（56/8+1）=8 计算结果表明：正洞为实现连续装碴应配置梭矿组 10 组满足出 碴要求，每组由 1 台 12t 电瓶车牵引 1 台 20m3 梭矿。 二次倒碴，采用 ZL50 装载机 1 台装碴，6 辆奔驰自卸车倒运。 防爆设备见下图： 防爆型 LWL260 履带挖掘式装载机 . 精选范本 防爆型 SDB-20 梭式矿车 防爆型 XK12-9 电机车 喷锚支护 采用 6 台 HSP-7FB 防爆型湿喷机进行喷锚作业。 喷锚车台数计算： 掌子面一次喷锚最大量：（8.52 m30.7（级时同时两个台 阶喷锚）+2.8 m3（临时支护喷锚量） ）3m=26.3 m3 1 台 HSP-7FB 的理论输出量：7 m3/h。 1 台湿喷机所用时间：26.3(1+0.15)（70.6） 60=432min 0.15 为喷锚损耗系数；0.6 为湿喷机正常运作系数。 . 精选范本 喷锚时间控制在 120min 中内 湿喷机数量：432min120 min =4 台 4 台 HSP-7FB 防爆型湿喷机进行喷锚作业需要 120 分钟，满足 施工要求，另备用 2 台，合计 6 台。 设备见下图： HSP-7FB 防爆型湿喷机 混凝土衬砌 根据实际混凝土的用量，搅拌站配置 HZS60 和 HZS90 拌合楼各 1 套，1 台 LG856 装载机上料，用 6 台 TSB-6 防爆轨式混凝土输送车 运送混凝土，1 台 HBT60 防爆型混凝土输送泵泵送，12m 衬砌台车 1 台。 混凝土运输车数量计算： TSB-6 时速为 10km/h,容量为 6 m3。 搅拌一车料需要时间：612min=12mim 运输时间：3.4km1060min=20min 一列混凝土运输车运、装、返回用时合计： . 精选范本 T=20+12+20=52min 混凝土运输车数：（5212+1）=6 6 台 TSB-6 防爆轨式混凝土输送车满足运输需求。 施工通风 正洞前期采用压入式通风，正洞设置 1 台 2160kw 防爆通风 机，配 1800mm 风管。横通道打通后，依次前移通风机。在正洞 适当位置、横通道连接处、台车处增设 SLFJ100-2T 防爆射流风机。 电力配置 根据以上设备配置、洞内设备情况、正洞长度及各工序，洞外 配置 3 台 S11-630-10/0.4 变压器，洞内配置 1 台 S11-800-10/0.4 防爆型变压器（高压进洞） 。 2 2、平导设备配置方案（见附表、平导设备配置方案（见附表 2 2） 平导全长 2977m，平导断面尺寸为 5.15.0m，管区内石方开挖 108465m3，喷锚支护约 14885m3，混凝土总量约 44655m3。平导采用 有轨双车道运输，配置方案具体如下： 开挖 根据断面，平导钻孔配 7 台 YT-28 风动凿岩机，单台最大耗风 量 4.8m3，合计耗风量 4.87=33.6m3，需要配置型号 20m3的空压机 2 台，简易钻孔台架 1 台，超前地质预报超前探孔采用 ZY-750D 型 煤矿用液压钻机，与正洞共用。 运装 平导采用有轨运输。以级围岩每循环进尺 3m，出碴虚方 . 精选范本 112m3，采用 WZ160 防爆型挖装机装碴，SDB-20 梭式矿车和 XK12-9 防爆型电机车与正洞共用。二次倒碴，采用 ZL50 装载机和奔驰自卸 车共用。防爆设备见下图： 防爆型 WZ160 挖装机 防爆型 SDB-20 梭式矿车 喷锚支护 采用 2 台 HSP-7FB 防爆型湿喷机进行喷锚作业。设备见下图： . 精选范本 HSP-7FB 防爆型湿喷机 混凝土衬砌 根据实际混凝土的用量，搅拌站配置 HZS60 和 HZS90 拌合楼、 LG856 装载机、TSB-6 防爆轨式混凝土输送车、HBT60 防爆型混凝土 输送泵与正洞共用，10m 衬砌台车 1 台。 施工通风 平导前期配置 1 台 275kw 防爆通风机、1400mm 风管压入式 通风。横通道打通后，采用抽出式巷道式全负压通风系统，平导洞 口段设两道风门，风门后打设风道，风道口安装 1 台 2160kw 煤 矿地面防爆抽出式对旋轴流通风机，在平导适当位置、横通道连接 处、台车处增设 SLFJ100-2T 防爆射流风机。 电力配置 根据以上设备配置、洞内设备情况、正洞长度及各工序，洞外 配置 1 台 S11-630-10/0.4 变压器，与正洞内配置的 S11-800- 10/0.4 防爆型变压器（高压进洞）共用。 三、隧道通风方案及设备配置三、隧道通风方案及设备配置 . 精选范本 根据高坡隧道 2#横洞高瓦斯地质情况，总体通风方案采用 巷道式通风，为确保排放瓦斯通风效果。通风方案如下： 第一阶段：在施工横洞时配备 1 台轴流风机采用压入式通风。 第二阶段：进入正洞及平导施工时配备 2 台轴流风机采用压入 式通风向主动平导分别供风，此阶段供风至第一个联络通道贯通此 阶段风机需送风约 1000 米。 第三阶段：即正洞与平导间联络道连通之后，平导开辟第一个 正洞工作面，采用巷道式通风，将横通道口布置的风机移至正洞内， 平导（D3K340+371.46）处设一直径 1.8m，深度 47.5m 的通风竖井, 安放抽出式风机做回风巷道。为避免污风回流，平导与横通道密封。 第四阶段：正洞与平导间第 3 个联络道连通之后，风机移动至 第三个横通道 50 米处，第 2 个联络道密封。此方案风机最长供风距 离约 1500 米。如下图所示 . 精选范本 贵阳 横洞平导 高坡隧道2#横通道第一阶段施工 新鲜空气 污风 主风机 射流风机 风机 贵阳 横洞平导 高坡隧道2#横通道第二阶段施工 新鲜空气 污风 主风机 射流风机 风机 风机 . 精选范本 贵阳 横洞平导 高坡隧道2#横通道第三阶段施工 新鲜空气 污风 主风机 射流风机 竖井排烟通道 密封门 贵阳 横洞平导 高坡隧道2#横通道第四阶段施工 新鲜空气 污风 主风机 射流风机 竖井排烟通道 密封门 风机 风机 风机 风机 2 2#横洞压风机通风量确定 正洞通风机选型 正洞所需压入式风量： 按洞内最小允许风速计算：Q1=60VS 式中：V保证洞内稳定风流之最小风速，根据国内实际情况， 高瓦斯取 0.3m/s； S开挖断面积，正洞级围岩 S=146m2。 Q1=60VS=601460.3=2628m3/min。 按洞内同一时间最多人计算：Q2=3KN . 精选范本 式中：3每人每分钟供风标准，m3/min K隧道通风系数，包括隧道漏风和分配不均匀等因素， 取 K=1.25； N隧道内同时工作的最多人数，取 100 人。 按同时起爆炸药量计算 2)100146(340 30 8 . 7 )( 8 . 7 33 3 OALG t Q 式中：G一次爆破所用最大装药量，正洞级围岩一次爆破装 药量 G=340Kg，施工中据实调整； L0烟炮抛掷长度（m/） ，1.2(15+G/5) A开挖断面积 t通风时间，一般为 2030min，取 30min. 上式按每千克炸药产生的 CO=40 L/Kg ，对于煤层应取 100 L/Kg Q3=10812.5=2702m3/min 根据以上计算结果，取最大值 2702m3/min 为隧道正洞压入式供 风风量。 横通道风机送最长风距离按 1500 米计，风管按 1.8 米。考虑风 管百米漏风率 1.5%，则风机提供的风量应为： Q机=Q需/（1-）L/100=2702/（1-0.015）1500/100=3389m3/min. 隧道内通风阻力计算 风流克服管路产生的摩擦阻力与局部阻力之和。 经过计算： . 精选范本 摩擦阻力 P阻=1.26.5L (Q/60)2 /d5=3988pa 其中 风阻系数，取 0.0025 L隧道通风长度，1500 米 d配用风管直径，1.8 米计算. 通风管路局部阻力计算：187pa 返回污风隧道摩擦阻力：452pa 隧道内通风阻力计算：4629pa。 压入式风机选择 根据计算，单台风机应提供的风量 3389m3/min 和风压 4629Pa， 对应风机性能曲线，选择我们生产的 SDF14/2160KW（防爆型） 通风机。其性能为：风量 19363772m3/min，风压 10176472Pa； 配套风管 1.8 米直径。风速验算：按取风机最大风量 3772m3/min 采用 III 级成洞断面 S=100验算，最大风速为 377210060=0.62m/s ；因 0.62m/s1m/s，在隧道正洞顶部可 能形成瓦斯层流，现场采取在新鲜风流巷中局部安设防爆射流风机， 冲淡吹散层流中的瓦斯。 3 平导、2#横洞施工所需风机 平导所需压入式风量 按洞内最小允许风速计算：Q1=60VS 式中：V保证洞内稳定风流之最小风速，根据国内实际情况， 高瓦斯取 0.3m/s； S开挖断面积， S=40m2。 . 精选范本 Q1=60VS=60400.3=720m3/min。 按洞内同一时间最多人计算：Q2=3KN 式中：3每人每分钟供风标准，m3/min K隧道通风系数，包括隧道漏风和分配不均匀等因素， 取 K=1.25； N隧道内同时工作的最多人数，取 100 人。 按同时起爆炸药量计算： 2)3540(90 30 8 . 7 )( 8 . 7 33 3 OALG t Q 式中：G一次爆破所用最大装药量，一次爆破装药量 G=90Kg，施工中据实调整； L0烟炮抛掷长度（m/） ，1.2(15+G/5) A开挖断面积 t通风时间，一般为 2030min，取 30min. 上式按每千克炸药产生的 CO=40 L/Kg ，对于煤层应取 100 L/Kg Q3=1582.5=396m3/min 根据以上计算结果，取最大值 720m3/min 为隧道平导压入式供 风风量。 横通道风机送最长风距离按 2000 米计，风管按 1.4 米。考虑风 管百米漏风率 1.5%，则风机提供的风量应为： Q机=Q需/（1-）L/100=720/（1-0.015）1500/100=974m3/min. 隧道内通风阻力计算 . 精选范本 风流克服管路产生的摩擦阻力与局部阻力之和。 经过计算： 摩擦阻力 P阻=1.26.5L (Q/60)2 /d5=1445pa 其中 风阻系数，取 0.0025 L隧道通风长度，2000 米 d配用风管直径，1.4 米计算. 通风管路局部阻力计算：36pa 返回污风隧道摩擦阻力：1974 pa 隧道内通风阻力计算：3455pa。 压入式风机选择 根据计算，单台风机应提供的风量 974m3/min 和风压 3455Pa， 对应风机性能曲线，选择我们生产的 SDF11.5/275KW（防爆型） 通风机。其性能为：风量 11712285m3/min，风压 7244629Pa； 配套风管 1.4 米直径。风速验算：按取风机最大风量 2285m3/min 采用成洞断面 S=30验算，最大风速为 22853060=1.2m/s ；因 1.2m/s1m/s，满足隧道内通风需求不需要局部通风机。 竖井抽风机选择。 抽出式风机风量应满足压入式风机风量总和即 Q抽= K（Q供 1+ Q供 2）=1.25(3389+974)=5453 m3/min。 K隧道通风系数，包括隧道漏风和分配不均匀等因素，取 K=1.25； 平导内风速为并按风速验算： . 精选范本 根据隧道施工规范要求规定风速在全断面开挖时不小于 0.15 m/s，坑道内不小于 0.25 m/s，但不大于 6 m/s。 则风量应满足： 0.2560SjQ抽660Sj 式中： Sj平导巷道过风断面，30m2； 通风负压 通风负压摩擦阻力采用下式计算： （Pa） 8 . 9 3 2 s qpl h 式中：通风阻力系数， （kg.s2/m4） ；取 0.005 L巷道长度， （m） ； q通过巷道的风量， （m3/s） ； s巷道净断面， （m2） ； p巷道净周长， （m） ； h=989pa， 总通风阻力计算：h总=1.2h=1186a。 经过计算，抽出式风机应满足风量为 5453m3/min，通风阻力为 1186Pa。风机型号： FBCZ20/160kw。其性能为：风量 22006340m3/min，风压 4901640Pa。布置示意如图: . 精选范本 高坡隧道竖井通风布置图 平导 竖井 抽风机 密封门 4 射流风机选型及安装 射流风机放置进风巷道，加快洞内压入式风机吸入空气。 射流风机所需的风量为：Q机= VSK 式中：V 为隧道风速 m/s；S 隧道成型断面积 m2，K 为局部损失系数，取 1.1。Q机 =0.31461.1=48.2m3/s。风机型号选择 SSF12.5/55KW,其基本 参数为：风量 53.2m3/s，风速 32.2m/s，推力 2450N，功率 55KW。 射流风机安装，射流通风机架用 16 号工字钢焊接，高度 2 米，放置于隧道侧边，先将通风机架与预埋钢板焊接牢固后，再将 通风机安装在机架上面。为了防止通风机和配电柜发生意外，在风 机和配电柜上方搭护栏。风机间距 500 米。 四、轨道布置四、轨道布置 采用有轨运输兼顾无轨运输的方式布置轨道：钢轨采用 P43 轨， 碎石道床，轨枕采取埋入式，既有助于掘进（钻眼、装运） 、支护 （拌、运、锚、网喷） 、衬砌（拌、运、灌、捣）等三条机械化作业 线的实现，又不影响车辆进出。 轨道布置 正洞轨道平面布置按双线制，通过衬砌台车设一组站线，到发 . 精选范本 线有效长度为 37.5m，道岔为六号道岔。洞内临近开挖面的门架台 车用最外侧两根钢轨，在距掌子面 2030m 处铺设对称式浮放道岔， 让空车驶入装碴线，装满后进入重车线驶出洞外。洞内和洞外运碴 列车可以按重载先行、空车进入站线避让行驶。 轨枕采用方木与槽钢交替铺设方式，按 1440 根/km 布置。方木 断面 1616；槽钢使用16 型。轨枕的长度有两种。一般地段轨枕 长 1500 mm，便于抽换整修。但道岔区段以及停放门架台车路段， 轨枕长 3400mm 。 单开道岔选用 6道岔，定型道岔图号 BS93-331-943-04。渡线 道岔选用 9#，型号 ZDX943-6-3022。 平导采用双线轨道运输。矿车装运卸 1 循需耗时 72min，120min 时间只能完成 1 循环。选用与正洞相同梭矿车，容 量 20m3，出碴量 101.22 m3需 5 列矿车组。 正洞出碴、进料车多，为保证运输能力及各工序的正常施工， 除了扳道及调度和通讯措施外，洞内道岔咽喉区的控制充分利用列 车运行图进行分析，控制轨行车辆的运行。 出碴矿车运行示意如图: 910 挖装 8 出洞 砼罐车 输送泵 衬砌台车 6 14532 7 掌 子 面 正洞出碴矿车运行图正洞出碴矿车运行图( (1 14 4 出洞出洞,5,5 卸碴卸碴,6,6、7 7 装碴装碴,8,81010 进洞进洞) ) . 精选范本 出洞 31 2 掌 子 面 挖装 平导出碴矿车运行图（平导出碴矿车运行图（1 1 卸碴卸碴,2,2 进洞进洞,3,3 装碴）装碴） 运碴列车道与衬砌台车布置 衬砌台车走行轨布置在最外侧，钢轨为 P43，轨道长 30m。地泵 停留在距衬砌台车最近的停车站线附近，轨行式运输车停靠在站线 上向供应混凝土。 行车调度方案 为使施工运输高效运作，整个车辆调配由工程总调度统一指挥 进洞、出洞。洞内设专职调度员和扳道员，调度车辆运行。调度员 通过有线和无线通讯设备随时和总调度联系，指挥扳道员开通运输 轨道、协调各个工作面的车辆调配，把运输干扰降低到最小程度。 为了充分发挥出碴车辆的运输效率，在爆破通风排烟之后，将 开挖面所需的运碴车组开进掌子面后方存车线待备，并把牵引机调 到尾端，用推进方式进入开挖工作面，装满的碴车随即开往洞外卸 碴会车站，牵引机车调头，由拉变推将梭矿车推至卸碴码头卸碴。 隧道施工不断向前延伸，不同施工阶段，由于运距远近变化， 开辟的工作面也有所不同，为合理配置运输能力，将隧道分两个阶 段： 出碴第一阶段：2#横洞口至 2000m 之内，正洞工作面配备 6 组 矿车进行运碴。衬砌配备 4 台混凝土运输车。 . 精选范本 出碴第二阶段：大于 2000m 时，正洞工作面配备 10 组矿车进行 运碴。衬砌配备 6 台混凝土运输车。 轨道的延伸与改移 施工一段时间后，单线轨道向前逐渐延伸，错车时间加大，影 响到出碴速度，所以须将单线轨道继续向前延伸。浮放道岔及渡线 适时前移，后方闲置的渡线逐渐拆除。浮放道岔前移的办法是，用 牵引机车将整组道岔拖移至预定位置，重新固定，调整到正常使用 要求。 充电设计 A 充电房设计 龙门吊的选择：充电房的主要功能是为电瓶车蓄电池充电，只 需 要考虑电瓶组的起吊重量 5t，加安全系数采用 8t 的龙门吊即可。 充电台座数量：按照所有电瓶箱数量综合考虑设计，可先设置 10 个台座，施工过程中根据实际使用数量增设台座。 充电房轨道布置：电瓶车连续工作 6h 后就要充电,调换电瓶,此 时又不能同出碴运输发生冲突,因而充电房轨道同弃碴线轨道并列布 置，并尽量靠近洞口。 B 充电机设计 充电机是给 15t 电瓶组充电的专用设备,额定直流电流 80A,电 压调压范围 0290V。实际使用充电电流调在 60A 左右,每组电瓶的 充电时间为 1015h。 . 精选范本 配套设备、材料选配依据：15T 直流牵引电机车运行依靠 128 只额定电压为 2V 的牵引式蓄电池串联而成后，带动直流电机进行运 转。也就是说日常运行材料是蓄电池。选配好电瓶车和矿车以后， 可以根据运距对蓄电池进行配置。 机车与蓄电池配置比例确定：一般一组性能良好的蓄电池可以 保证机车运行 1014 个小时，而放电完毕后的蓄电池正常充电一次 需要 1416 小时，也就是说一组运行终了，正好有一组充电终了且 冷却到规定温度可以投入使用。照这样计算那么一台电机车需要配 置 2 组蓄电池才能满足机车不间断运行。而在实际使用中在运距不 超过 3000m 的情况下蓄电池可以增加使用时间，因为在短距离内机 车长时间大电流放电时间短，蓄电池容量下降慢所以可以较长时间 运行。所以蓄电池配置为：运距3000m 时，电机车：蓄电池 =1：1.5。由于高坡 2#横洞最大运距约为 3.4km，可适当增大。 二一四年三月六日 . 精选范本 附表 1： 高坡隧道 2#横洞正洞主要设备配置表 项目项目 名称名称 设备名称设备名称设备型号设备型号 单单 位位 数数 量量 单位功率单位功率 （耗风）（耗风） 总功率总功率 （耗风）（耗风） 工作工作 地点地点 备注备注 超前地质 预报 煤矿用液压钻机 ZY-750D 台 118.5KW18.5KW 掌子面 风动凿岩机 YT-28 台 28 4.8m3/mi n 134.4m3 /min 掌子面 开挖 设备 开挖台架自制台 1 掌子面 挖装机（防爆） LWL260 台 190KW90KW 正洞 挖掘机(防爆)斗容 1 m 台 175KW75KW 仰拱 梭式矿车（防爆） SDB-20 台 1037KW370KW 正洞 电机车（防爆） XK12-9 台 10 正洞 装载机 ZL50 台 1 洞外装碴 装运 设备 奔驰自卸车台 6 洞外倒碴 与平 导共 用 7.5KW45KW 支护 设备 湿喷机（防爆） HSP-7FB 台 6 8m3/min48m3/mi 喷锚用 . 精选范本 n 搅拌机 JS750