工法文字定稿

1、中国中铁股份有限公司李集光 郭世杰 刘汉红 罗俊荣 张永强1前言 方斗山斜井是沪蓉国道主干线支线分水岭（鄂渝界）至忠县高速公路方斗山特长隧道的运营专用通风巷道，工程位于重庆市石柱县境内。斜井2。由于受地形限制，设计单位综合考虑地形、投资等因素，将斜井右线洞口设计在左线左侧。为了与右线正洞风机洞室顺设计为一水平投影半径R=150m的曲线，曲线斜长L=127m（工程平面图见下图）。方斗山隧道通风斜井平面位置图在斜井物料提升技术中，“提升机+轨道+矿车”的有轨运输系统是一种设备简单、通用高效的物料运输方法。但在小半径曲线地段，由于矿车运行时受钢丝绳牵引力方向与矿车走行轨中线方向间夹角不断变化的限制，

2、该法难以使用，故曲线地段多采用安全性和效率较低的分段运输法或设备庞大复杂的刮板式输送带运输法。方斗山隧道通风斜井施工工期为26个月，为保证工期，通过在曲线段轨道中安设转向立辊、给矿车安装绳卡器等一系列新技术，从而实现了“提升机+轨道+矿车”的有轨运输系统在小半径曲线斜井中的应用。2工法特点本工法与传统方法比较具有以下特点：2.1 设备工艺简单：本工法省去了“刮板式输送机”中庞大复杂的设备，只是在直线段有轨运输系统的基础上，对轨道和矿车设备进行适当改造，不需增加设备和人员，易操作。速度快：由于小半径曲线条件带来的限制，在采用有轨运输系统的分段运输法时，要多次进行“井巷内摘挂钩作业”。该项作业大大

3、增加了安全控制难度和降低了作业效率。本工法省去了上述工序，确保了安全，提高了运输施工速度。斜井曲线段开挖月进尺达到/月。2.3 安全性好：采用井外一台矿用提升机提升，在省去井巷内摘挂钩作业的同时，设置了矿车运行综合信号系统和安全警报系统，大大减少了安全风险。2.4 效益显著：可充分利用现有设备，仅需增加一些附件，节约投资，同时提高运输效率，节约了运输成本。 3适用范围本工法适用于采用矿用提升机提升的铁路、公路、水工及各种人防工程等地下结构的小半径曲线斜井的物料提升运输。4工艺原理 矿车在曲线上某点的运行方向是曲线的切线方向，而设置在洞口提升机钢丝绳的牵引力方向是弦线方向。这样，矿车在曲线井巷中

4、运行时，在无外力约束情况下，牵引钢丝绳将向曲线内侧偏移。曲线半径越小、曲线越长，偏移量越大，严重时钢丝绳甚至会与斜井洞壁摩擦。所以，在曲线井巷施工中如果要采用效率较高的有轨运输系统，其关键是采取措施，约束牵引钢丝绳，使其沿曲线轨道中心线运动。本工法在传统的直线斜井运输系统的基础上，通过对矿车、轨道进行改造和采取一系列的安全控制措施，实现了在小半径曲线斜井中物料安全高效运输的目标。4. 1 根据钢丝绳在曲线两约束点间是一弦线的原理，为对矿车运行中牵引钢丝绳向曲线内侧移动进行约束和控制，在线路曲线内侧设置转向立辊，工艺原理见图4.1工艺原理示意图。图4.1 工艺原理示意图 4.2 在矿车前部安装绳

5、卡器，降低钢丝绳的牵引高度，使牵引钢丝绳能顺利引入转向立辊的有效约束区域内，实现钢丝绳沿转向立辊设置位置运行。4.3 转向立辊安装在线路曲线内侧，并偏移轨道中心线一定尺寸，绳卡器安装时向曲线外侧偏移一定尺寸，当矿车运行到转向立辊位置时，转向立辊不会与绳卡器碰撞。4.4 由于转向立辊高度较低，提升机刹车时或因其它因素容易造成牵引钢丝绳跳跃而导致立辊无法约束钢丝绳。因此根据现场试验，在转向立辊顶部设置比（方斗山隧道斜井牵引钢丝绳直径31mm，凸缘尺寸为 50mm）来约束钢丝绳，使之不脱离立辊。4.5 为确保钢丝绳与矿车连接可靠，矿车原有的连接器移至矿车尾部，钢丝绳从矿车下部穿过与矿车尾部连接器连接

6、。4.6 采用视频监控装置、电铃、指示灯、对讲机等组成的综合信号指挥系统。4.7 设置曲线地段矿车脱轨信息捕捉装置和矿车运行安全警报系统。5施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程（图5.1）图5.1 斜井曲线段提升运输施工工艺流程图5.2 操作要点 安装提升设备在洞口设计位置安装提升机等通用的斜井提升设备。安装技术要求与普通斜井运输系统相同。 铺设轨道直线段采用双线四道运输。钢轨采用43kg/m重轨，轨距为762mm。轨道铺设与普通斜井运输系统轨道铺设技术要求相同。曲线段运输采用单线双轨，钢轨型号及轨距与直线段相同。轨道按煤矿安全规程铺设，采用错距2m的曲线错接式接头。枕木采用200

7、15;160×1500 mm油枕，铺设间距800mm。安装地辊处采用16号槽钢做轨枕，轨道与钢枕用螺栓连接，轨道防滑装置采用22×1500 mm锚杆将钢枕锚固于底板。 安装信号系统信号通讯系统主要由视频装置和信号灯、电铃、有线及无线电话组成。在作业时，各种信号工具同时使用，可避免因某种工具损坏而影响绞车系统正常运行。绞车司机收到信号人员的操作指令，并确认轨道线路无障碍时，发出回应信号；在得到信号人员确认信号后，方可进行操作。严格遵守信号的发布程序，在停车状态，若收不到明确的信号，不能操作；只有指令正确，信号规范后方可运行矿车。另在绞车液压泵站起动按扭中串入一组警报信号线，当

8、绞车司机起动液压泵站准备起动矿车时，警报器便发出声光警示，洞内人员只要看(听)见警报器发出声光警示便立即走到安全位置。关闭液压泵站停车警报器便可停止声光警示。警报器在洞内每间隔50m安装一个。.4 安装地辊直线段地辊安装与普通斜井提升机运输系统一至，进入曲线时作如下改进：（1）由于曲线井巷运输增加了绳卡牵引器，为满足绳卡牵引器通过地辊，地辊的安装高度在轨面下40mm处，地辊支架仍焊接在槽钢上，地辊安装见图5.2.4地辊安装示意图。图.4 地辊安装示意图（2）由于地辊安装高度较低，为保证钢丝绳不与地面及轨枕摩擦，地辊安装间隔间距为8m一组，其结构仍与直线段运输的地辊相同。.5 改造矿车和安装绳卡

9、器对矿车进行改造，加装绳卡牵引器，以适应小半径曲线段的运输需要。（1）矿车改造转向立辊高度尺寸受矿车底盘（轮轴）高度控制，从图-1矿车改造前牵引示意图可看出，在改造前矿车通过立辊时钢丝绳无法进入立辊有效约束区。绳卡器的作用是将牵引钢丝绳高度降低，使矿车通过立辊时便能将钢丝绳引入立辊有效约束区域内，从而使牵引钢丝绳沿转向立辊设置的位置运动。矿车改造后见图5.2.5-2矿车改造后绳卡器与地辊关系图和图5.2.5-3矿车改造后绳卡器与转向立辊关系图。为使矿车与牵引钢丝绳连接可靠，将原矿车连接器移至矿车尾部，钢丝绳从矿车下部穿过与矿车尾部连接器连接。图.5-1 矿车改造前矿车牵引示意图图.5-2 矿车

10、改造后绳卡器与地辊关系图图.5-3 矿车改造后绳卡器与转向立辊关系图（2）绳卡器安装绳卡器通过支座与矿车底盘相连，材料为Q235钢。所有连接部位采用连续焊接法焊接，焊缝高不低于8mm。为防止钢丝绳在绳卡器的绳槽中滑动，在绳卡的夹绳器与钢丝绳之间设计镶嵌一套两半圆形紫铜套。紫铜质地较软，在夹紧力的作用下能与钢丝绳紧密接触，形成足够的摩擦力。紫铜套与夹绳器之间各刻有矩形螺纹槽，使之相互镶嵌而防止紫铜套与夹绳器相互滑动。矿车牵引修改见图-4矿车牵引修改图图.5-4矿车牵引修改图.6设计、安装转向立辊（1）转向立辊设计1）转向立辊高度设计转向立辊总高度不能超过矿车车轴的下平线高度，否则矿车便无法通过转

11、向立辊。转向立辊总高度：H总=H1-H2H1：轨枕面与矿车轮轴下平线的距离；H2：转向立辊顶端与轮轴下平线之间安全距离(取15mm)。转向立辊有效区高度(自由区间)：H效= H总-h1-h2h1：转向立辊顶端至五花凸缘下缘尺寸；h2：转向立辊基座底面至地辊上平面的距离。2）五花凸缘尺寸设计由于牵引钢丝绳在运动中受外界因素影响较多，运行中经常产生跳动现象。为确保牵引钢丝绳不从转向立辊约束区域内滑出，在转向立辊顶端设计一厚20mm凸缘。为减少凸缘对钢丝绳的连续磨擦，将凸缘设计成五瓣。经现场实验，凸缘尺寸应大于钢丝绳直径1.5倍，这样凸缘既能有效约束牵引钢丝绳，又能使矿车底盘有足够空间通过凸缘部分。

12、转向立辊见图.6转向立辊图。图5.2.6 转向立辊图（2）安装转向立辊在距曲线起点8m处开始安装转向立辊，在该处连设两组转向立辊及轨距拉杆（间距），其后转向立辊安装间距，轨距拉杆一组。立辊与轨道钢枕用M20螺栓连接，钢枕两端各用4根22 mm砂浆锚杆将钢枕与巷道底板锚固在一起，锚杆长。 安装矿车安全警报系统当进入曲线施工段时，由于矿车脱轨不容易及时发现，易造成钢丝绳断裂或溜车事故的发生。本工法在曲线段安装矿车脱轨信息捕捉装置。方法是：在轨道内外侧距离矿车车厢150mm处，每间距16m（直线段）、8m（曲线段）锚焊一立杆，立杆高出车厢底板150mm。立杆上安装一套小滑轮，滑轮上穿3mm钢丝绳，调

13、整钢丝绳使之与矿车车厢间距为50mm。每相距80m安装一套LX4-12S型行程开关，将钢丝绳与行程开关撞杆顶端固定。工作原理：矿车轮缘一旦爬上钢轨面，矿车车厢便会偏离轨道中心线撞上其中一侧钢丝绳，钢丝绳拉动行程开关向绞车司机发出警报，即可立即停车处理，矿车安全警报系统工作原理见图矿车安全警报系统工作原理示意图。图 矿车安全警报系统工作原理示意图5.3 劳动力安排主要劳动力配备参见表5.3主要劳动力配备。表5.3 主要劳动力配备班组主要工作内容工种人数备注提升班轨道设置、检修，钢丝绳检修、更换，操作绞车轨道工7检修工2绳检工2绞车司机6信号班发送信号信号工6合计236材料与设备6.1 材料本工法

14、涉及材料均为常规建筑材料。6.2 设备主要机械设备配置参见表6.2主要机械设备配备表。表6.2 主要机械设备配备表序号机械设备名称规格、型号单位数量备注1双筒绞车400kW台12侧卸矿车4m³台23装载机ZLC50C台1洞外装碴4自卸车20T台2洞外运碴5电焊机小型台26地辊个若干7转向立辊个若干曲线段物料运输使用8轨行运输矿车台1运输喷浆料使用9皮带运输机自制台1洞口向矿车内上喷浆料使用10信号通信系统套2电铃、指示灯、对讲机、内部电话和视频装置若干。左右线各1套。11发电机400kW台2国家电网停电时使用7质量控制7.1 通过全员岗前培训、技术交底，制定岗位责任制等手段，规范操作

15、行为，从人的因素上杜绝质量隐患的发生。7.2 轨道接头的间隙不得大于5mm，高低和左右错差不得大于2mm。左右2根钢轨顶面的高低差不得大于5mm。轨枕的间距偏差不得超过50mm，道床采用普通碎石道碴，轨枕下应捣实。道床应经常清理，无杂物、无积水。7.3 轨距拉杆严格按设计间距安装，误差不大于50mm。7.4 地锚系统严格按要求间距，锚杆长度进行设置，锚孔内锚杆药包必须饱满，锚杆与钢枕焊接牢固。7.5 地辊与立辊安装间距误差不大于20mm，立辊横向安装误差：向曲线外侧误差0mm，向曲线内侧误差10mm。8安全措施8.1 严格遵守绞车信号制度。8.2 对绞车、轨道、钢丝绳等严格按检查制度进行检查，

16、并做好检查记录。8.3 绞车操作严格贯彻执行主、副司机制，对制动系统要在开车前进行检查，在确认无故障后方能使用。8.4 绞车行驶不得超速，曲线段运行速度严格按煤矿安全规程规定s，进入直线段后才能逐渐加至全速。严格按信号及时减速、刹车。8.5 设置矿车掉道信息捕捉装置，实时将信号传送给绞车司机，以便出现异常情况立即处理。8.6 钢丝绳连接必需采用重型绳卡，绳卡数量不得少于6个。8.7 采用视频监控系统对矿车运行全过程监控与录像，监视器在直线段每间距150m设置一组、曲线段间距30m设置一组，卸碴位、变坡点、曲线起始、终止点各增设一组。8.8 洞外配备2台发电机做二路电源，可随时启动向洞内送电，确

17、保国家电网停电时的施工用电。9环保措施9.1 开工前组织全体干部职工进行生态资源环境保护知识学习，增强环保意识。9.2 合理布置施工场地，生产、生活设施尽量布置在征地线以内，并在周围进行绿化，以尽量减少对原有环境的破坏。9.3 做好生产、生活区的卫生工作，保持工地清洁，生活垃圾在指定的地点堆放。9.4 洞口及生活区设污水处理系统，经处理达到国家规定标准后再排放。9.5 加强施工机械养护，禁止机械运转过程中产生的油污水未经处理就直接排放。9.6 加强隧道通风，设专人检测洞内空气成分、粉尘含量及温度。减少大气污染及粉尘污染等。9.7 加强施工机械设备的维护保养，减少机械噪声，尽量减少施工对当地居民

18、的不利影响。9.8 弃碴要“先挡后弃”，并设环形截水沟，保证排水畅通，尽量不破坏原有地表径流通道。10效益分析10.1 经济效益本工法需加工立辊26套，每套400元/套，增加费用1.04万元，矿车改造费用约800元，轨距拉杆、矿车脱轨信息捕捉装置等7200元，合计增加费用1.84万元。分段牵引法需投入3台提升机械，增加费用约54万元；开挖3个机械安装洞室，增加费用约22.1万元；配备两台机械转盘增加费用约15万元；投入机械操作人员32人共2个月时间，增加费用约11.52万元；共需增加费用约102.62万元。刮板输送机提升运输每米需1.3万元左右，本工程曲线长127m，需要增加费用约165.1万元，本工法较刮板输送法。综上分析，本工法和分段牵引法、刮板输送机比较投入极少，经济效益显著。10.2 社会效益本工法的成功应用，加快了方斗山隧道斜井的施工速度，为石忠高速公路尽快开通提供了保证，从而为重庆地区对外交通、经济发展、沿线人民的生活便利、建设和谐社会起到积极作用，具有良好的社会效益。10.3 技术效益大倾角曲线斜井物料有轨提升运输工法的开发，填补了国内曲线斜井采用提升机+轨道+矿车运输施工技术的空白。本工法的成功实施，为今后类似条件下斜井工程