有軌斜井運輸安全保障體系研究

劉樹明

(中鐵隧道集團公司，河南洛陽 471009)

0 引言

在長大鐵路隧道施工過程中，經(jīng)常采用輔助坑道和大型機械化配套技術(shù)，以實現(xiàn)長隧短打、快速施工。如何保證有軌斜井運輸系統(tǒng)運行安全，是保證工程施工正常進行和人身安全的關(guān)鍵，本文結(jié)合象山隧道有軌斜井實際運行情況，針對有軌斜井運輸系統(tǒng)的安全管理進行探索和研究，為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

象山隧道是龍廈鐵路全線最長的雙洞單線隧道和最重要的控制性工程，左洞長15 898 m，右洞長15 917 m，最大埋深830 m。隧道設(shè)有5座斜井，1#、5#斜井采用無軌運輸，2#、3#、4#斜井采用有軌運輸，2#、3#、4#斜井斜長分別為508.17，905.65，894.28，坡度分別為22，23.08，23.04°。

2 機構(gòu)、人員責(zé)任落實及制度系統(tǒng)

2.1 機構(gòu)人員組成及責(zé)任

成立有軌斜井安全運輸保障小組，對有軌斜井運輸安全進行管理，其機構(gòu)組成如下:

1)組長。由工區(qū)主任擔(dān)任，對有軌斜井運輸安全負(fù)總責(zé)，全面領(lǐng)導(dǎo)小組工作;

2)副組長。①機電總工負(fù)責(zé)有軌斜井運輸系統(tǒng)設(shè)備物質(zhì)配置，安全保障措施和制度的制訂，解決日常運行中出現(xiàn)的安全問題;②機械隊長根據(jù)施工方案、安全保證措施及各項制度，負(fù)責(zé)有軌運輸系統(tǒng)的安裝、維護、保養(yǎng)及運行管理;③安檢主任負(fù)責(zé)對有軌斜井運輸系統(tǒng)安全運行進行監(jiān)督檢查。

3)組員。①信號班長負(fù)責(zé)運行過程中各種信號指令的發(fā)送;②絞車班長負(fù)責(zé)絞車系統(tǒng)運行;③軌道班長負(fù)責(zé)軌道系統(tǒng)的安裝、維護;④設(shè)備維護班長負(fù)責(zé)絞車系統(tǒng)、鋼絲繩及連接系統(tǒng)、礦車系統(tǒng)維護、檢查;⑤電控維護班長負(fù)責(zé)提升裝置電氣系統(tǒng)檢查、維修維護。

該組所有人員根據(jù)責(zé)任大小實行數(shù)額不等的安全風(fēng)險抵押金制度，在規(guī)定時限內(nèi)如果發(fā)生安全事故，將扣除繳納的風(fēng)險抵押金，在規(guī)定時限內(nèi)未發(fā)生安全事故，進行雙倍返還，同時繼續(xù)下一時限風(fēng)險抵押金的繳納。

2.2 管理制度及規(guī)程

有軌斜井主要管理制度及規(guī)程有:特種設(shè)備運行管理制度，特種作業(yè)人員持證上崗制度，人員上下井管理制度，提升司機交接班制度，提升系統(tǒng)信號制度，物料運輸制度，軌道及地滾養(yǎng)護制度，鋼絲繩及連接裝置維護、保養(yǎng)及檢查制度，提升機/礦車維護、保養(yǎng)及檢修制度，提升機電控系統(tǒng)維護保養(yǎng)及檢修制度，提升機安全操作規(guī)程、信號工安全操作規(guī)程，交叉作業(yè)安全操作規(guī)程。以上制度及規(guī)程由設(shè)物部進行制定，各工班具體實施，安檢室監(jiān)督執(zhí)行。

3 提升機系統(tǒng)

提升機在斜井中擔(dān)負(fù)著提升洞碴、運送材料、升降人員和設(shè)備工具等任務(wù)，它是斜井施工中最重要的運輸設(shè)備，而提升機的安全保護裝置是提升系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響提升機正常工作和安全運行，因此提升的安全保護系統(tǒng)對保證安全意義重大［1］。

提升裝置必須裝設(shè)下列保險措施:

1)防止過卷裝置。當(dāng)提升容器超過正常卸載位置50 cm時，必須能自動斷電，并能使保險閘發(fā)生制動作用。

2)限速、防過速、減速功能保護裝置。根據(jù)礦車在斜井的不同位置，設(shè)置了不同的運行速度，采用可編程序控制器(PLC)，使提升機完成加速、等速、減速爬行、停車及行程控制，PLC能自動計算出礦車的運行位置，并將該位置上設(shè)定速度進行比較，當(dāng)提升速度超過設(shè)定值時，強制提升機停止運行;提升絞車裝設(shè)深度指示器，當(dāng)?shù)V車到達(dá)設(shè)計減速位置時，能示警并開始減速。

3)過負(fù)荷和欠電壓保護裝置。過負(fù)荷保護裝置用來保護提升電動機的過載和短路，欠電壓保護裝置當(dāng)電壓低于允許值時，使電源開關(guān)自動脫扣跳閘，實現(xiàn)安全制動。

4)閘間隙保護裝置。當(dāng)閘間隙超過規(guī)定值時，能自動報警或自動斷電。

5)深度指示器失效保護裝置。當(dāng)指示器失效時，能自動斷電并使保險閘發(fā)生作用。

6)常用閘和保險閘。常用閘盒和保險閘共同使用1套閘瓦制動時，操縱部分必須分開，司機不離座位即能操縱，雙筒提升絞車設(shè)2套閘。

提升機必須配正、副司機，人員上下井時必須由正司機開車，副司機監(jiān)護。

4 鋼絲繩及連接裝置系統(tǒng)

鋼絲繩斷繩將引起非常嚴(yán)重的溜車事故，因此鋼絲繩是有軌提升系統(tǒng)的生命線，必須從以下幾個方面保證其使用安全［2－4］。

4.1 鋼絲繩的檢驗檢查

鋼絲繩檢驗檢查包括驗收檢驗、定期檢驗、日常檢查和異常檢查，應(yīng)符合以下要求:

4.1.1 驗收檢驗

每卷新繩到貨都必須進行驗收檢驗，有斷絲時退貨，工地保證有備用鋼絲繩。保管超過1年的鋼絲繩，在懸掛前也必須再進行1次檢驗，根據(jù)驗收結(jié)果，使用條件如下:

1)不合格鋼絲的斷面積與鋼絲總斷面積之比達(dá)到6%，不得用作升降人員;達(dá)到10%，不得用作升降物料。

2)以合格鋼絲拉斷力總和為準(zhǔn)算出的安全系數(shù)，專為升降人員的小于9;專為升降物料的小于6.5;升降人員和物料的，升降人員時小于9，提升物料時小于7.5，不得使用該鋼絲繩。

4.1.2 定期檢驗

使用中的鋼絲繩應(yīng)定期檢驗，其檢驗周期為:

升降人員或升降人員和物料用的鋼絲繩，自懸掛時起每隔6個月檢驗1次;升降物料用的鋼絲繩，自懸掛時起12個月時進行第1次檢驗，以后每隔6個月檢驗1次。根據(jù)檢驗結(jié)果，下列情況下必須立即更換:

1)使用鋼絲繩探傷儀定期對鋼絲繩進行探傷檢查，超過允許使用值。

2)不合格鋼絲的斷面積與鋼絲總斷面積之比達(dá)到25%。

3)以合格鋼絲拉斷力總和為準(zhǔn)算出的安全系數(shù)，專為升降人員用的小于7時;升降人員和物料用的，升降人員時小于7;升降物料時小于6。

運動不息，生命不止，世間萬物都具有運動的共性。身體是人生命活動的源泉，必須保持運動的狀態(tài)，人在運動中釋放身體的能量，塑造生命的智慧體。體育不會給予人任何空洞的承諾，體育關(guān)心現(xiàn)實的個人，肩負(fù)著強健身體的使命。體育既成為身體的拯救者，也成為人之為人路途中最堅定的陪伴者。體育促進人生命沖動與精神的統(tǒng)一，人的自我控制能力提升，不斷激發(fā)人的本質(zhì)力量的實現(xiàn)，將人的生命意志呈現(xiàn)出來。體育在無聲之中引導(dǎo)人的實踐活動，又于無形之中塑造體現(xiàn)公共生活的空間。公共空間“成為人類追求生命永恒的領(lǐng)域，人類自由自覺活動的領(lǐng)域”[14]，照亮了個人的生活，人不再像奴隸一般消極地存在，致力于塑造完整的自我。

為不影響現(xiàn)場施工，應(yīng)留有作定期檢驗用的補充繩。

4.1.3 日常檢查

提升鋼絲繩每天檢查1次，根據(jù)檢驗結(jié)果，下列情況下必須更換:

1)鋼絲繩在1個捻距內(nèi)斷絲斷面積與鋼絲總斷面積之比，升降人員或升降人員和物料用的鋼絲繩為5%;專為升降物料用的鋼絲繩為10%。

2)以鋼絲繩標(biāo)稱直徑為準(zhǔn)計算的直徑減小量為10%。

4.1.4 異常檢查

鋼絲繩在重載運行中遭受掉道、停電引起停車等猛烈拉力時，必須立即停車檢查，發(fā)現(xiàn)下列情況之一者，必須將受力段剁掉或更換全繩。

1)鋼絲繩產(chǎn)生嚴(yán)重扭曲或變形。

3)斷絲、直徑減小量超過日常檢查標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.5 鋼絲繩在使用期間須立即更換的情況

1)斷絲數(shù)突然增加或伸長突然加快，必須立即更換。

2)鋼絲繩銹蝕嚴(yán)重，或點蝕麻坑形成溝紋，或外層鋼絲松動時，不論斷絲數(shù)多少或繩徑是否變化，必須立即更換。

4.1.6 鋼絲繩的檢驗檢查方法

鋼絲繩的驗收檢驗和定期檢驗必須使用符合條件的設(shè)備和方法進行，檢驗單位必須具有相應(yīng)資質(zhì)。

鋼絲繩的日常檢查和異常檢查，傳統(tǒng)的檢查方法主要靠眼睛看、手摸、卡尺量，由于人工檢測只能部分檢測出鋼絲繩的外部損傷，而對鋼絲繩內(nèi)部損傷(鋼絲繩疲勞、內(nèi)部缺陷)根本無法用肉眼檢測到，因而許多重大事故隱患難以發(fā)現(xiàn)，這就會埋下很多潛在的安全隱患。目前除采用人工檢測外，同時采用TCK?鋼絲繩損傷定量便攜式檢測儀作為驗證檢驗，TCK?檢測儀能夠準(zhǔn)確定量檢測因鋼絲繩內(nèi)外部斷絲、磨損、銹蝕、疲勞、壓傷等各類損傷導(dǎo)致的鋼絲繩承載金屬有效截面積的損失百分率，并以此正確判定鋼絲繩的剩余承載能力，客觀評估鋼絲繩使用的安全可靠性，預(yù)防鋼絲繩的斷繩事故。

4.2 鋼絲繩纏繞和固定

4.2.1 纏繞

斜井中升降人員或升降人員和物料的，滾筒上纏繞的鋼絲繩層數(shù)不得大于2層;升降物料的，不得大于3層。滾筒上纏繞2層或2層以上鋼絲繩時，必須采取符合《煤礦安全技術(shù)規(guī)程》第四百一十九條、四百二十條規(guī)定的安全措施。

4.2.2 固定

鋼絲繩繩頭固定在滾筒上時，應(yīng)符合下列要求:

必須有特備的容繩或卡繩裝置，嚴(yán)禁系在滾筒軸上;繩孔不得有銳利的邊緣，鋼絲繩的彎曲不得形成銳角;滾筒上應(yīng)經(jīng)常纏留3圈繩，用以減輕固定處的張力。

4.3 地滾

地滾安裝間距以不使鋼絲繩掉落在地上為宜，一般斜井傾角在25°以下，中間每隔15 m安裝1個地滾，傾斜角在25°以上，每隔20 m安裝1個地滾，如果巷道傾斜角不一致，在變坡點應(yīng)加設(shè)地滾，并加大地滾的直徑。

地滾傳統(tǒng)使用方法是將地滾架焊接在軌枕上，地滾安裝在地滾架上，這種使用方法地滾與鋼絲繩只在一個位置進行摩擦，其他地方仍然完好，但是該地滾不能再使用?，F(xiàn)場對使用方法進行了改進，將地滾架不直接焊接在軌枕上，而將其用螺栓緊固在軌枕上，地滾一個地方磨損到不能使用的程度，將該地滾架沿軌枕移動至另一個位置，地滾亦隨地滾架移動，如此一個地滾使用壽命可延長3～4倍，大大節(jié)約了成本，同時也緩解了投入與安全的沖突。

為了最大限度保護鋼絲繩，可采用尼龍地滾，減小地滾和鋼絲繩的摩擦。地滾應(yīng)派專人維護管理，發(fā)現(xiàn)需要更換和滑動的要及時處理。

4.4 鋼絲繩和礦車的連接

鋼絲繩與礦車之間用桃形環(huán)連接，鋼絲繩由桃形環(huán)上平直的一側(cè)穿入，用不少于6個繩卡(其間距為卡子直徑的6倍)與受力主繩卡緊，卡緊度以壓扁鋼絲繩三分之一為宜，然后再卡一視察圈，同時加裝保險繩，保險繩規(guī)格同受力主繩，一端和礦車大梁上的耳環(huán)相連接，一端采用繩卡和受力主繩相連接，繩卡的設(shè)置要求同桃形環(huán)。

連接注意事項:

1)桃形環(huán)穿過銷子，為了防止銷子上跳滑脫，必須在插銷上方設(shè)置安全銷，當(dāng)?shù)V車與鋼絲繩進行聯(lián)結(jié)時，鎖定插銷上方的安全銷，使銷子不致上跳，以利安全。

2)所有的繩卡必須嚴(yán)格按規(guī)范要求布置卡子，不能任意更改，只能增多，不能減少。

3)鋼絲繩之間搭接時，應(yīng)將搭接范圍內(nèi)的各捻鋼絲繩搭接段拆開，然后進行編繩，再卡上繩卡。

連接裝置的性能指標(biāo)和投用前的試驗，必須符合《煤礦安全技術(shù)規(guī)程》第四百一十四條的要求。

4.5 鋼絲繩損傷的有效防止

鋼絲繩在使用過程中，大多數(shù)情況是由于局部損傷超標(biāo)，不得不更換整條鋼絲繩。

1)纏繞在滾筒上的第1層鋼絲繩排列不緊密均勻，造成第2層及第3層鋼絲繩排列不規(guī)則，部分鋼絲繩擠入第1層或第2層，遭受咬繩損害。主要防止措施是在滾筒上安設(shè)具有繩跡的塑料墊板，使纏繞在滾筒上的鋼絲繩排列緊密有序。

2)在滾筒兩端擋板處，層與層轉(zhuǎn)換出現(xiàn)咬繩現(xiàn)象，造成固定部位的持續(xù)損傷。主要防止措施是在擋板處安裝導(dǎo)繩器，使鋼絲繩層間轉(zhuǎn)換平順。

3)提升裝置的天輪、滾筒直徑，鋼絲繩偏角，鋼絲繩與天輪邊緣的高差，軌道中線位置等應(yīng)盡量滿足《煤礦安全技術(shù)規(guī)程》之規(guī)定，可有效降低鋼絲繩的損傷。

4.6 其他注意事項

1)對使用中的鋼絲繩，應(yīng)注意潤滑，根據(jù)斜井條件及銹蝕情況，至少每月涂油1次鋼絲繩油。

2)不使用有接頭的鋼絲繩。

3)滾輪應(yīng)齊全，轉(zhuǎn)動靈活，道床堆積物要及時清除，以減少鋼絲繩的磨損。

5 軌道及礦車系統(tǒng)

軌道布置安全距離不足，又不平順，可能導(dǎo)致車輛出現(xiàn)偏斜，在偏斜較大的情況下，相鄰軌道上行駛的車輛在錯車時就會發(fā)生碰撞，輕者出現(xiàn)脫軌翻車、掉道及某些連接件的損壞，重者出現(xiàn)溜車事故［5－6］。

5.1 安全距離

關(guān)于兩股道上運行車輛之間的安全距離，不同的規(guī)范有不同的要求，在TZ 204—2008《鐵路隧道施工技術(shù)指南》中是50 cm，在TB 10003—2005《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》和《煤礦安全規(guī)程》中是20 cm，在根據(jù)現(xiàn)場實際情況來看，方斗山隧道通風(fēng)斜井、象山隧道2#、3#斜井兩股道上運行車輛之間的距離來看，20 cm是能夠滿足安全需要的，可以在條件有限的場合使用。

5.2 道岔

進入正洞施工后，井底礦車要進入碴倉和倒料倉，因此在出碴和進料位置前端，必需將2股軌道采用道岔合軌，如果采用普通道岔，這種道岔需要人工手動或電功扳道，如果發(fā)生錯誤，將會使2個礦車出現(xiàn)在1股軌道上，運行過程中發(fā)生撞車。改用套線道岔后，到達(dá)井底仍然是4根軌道，不同是的兩股道的左右2根軌道緊鄰，上下礦車通過套線道岔后，仍然各自運行在各自的軌道上，不會發(fā)生礦車相碰的事故。因此選擇套線道岔，可以有效避免撞車事故。

5.3 安全鉤

為防止鋼絲繩斷繩，在礦車大梁前端必須安裝2個安全鉤，并用鉸鏈聯(lián)結(jié)使安全鉤懸放在鋼絲繩上方，當(dāng)鋼絲繩松脫時，安全鉤自動下落，前端勾住軌枕，阻止礦車下溜，當(dāng)鋼絲繩拉緊時，鉤子自動向上提起，使之正常運行。為確保防滑鉤起到應(yīng)有的作用，應(yīng)及時清理道床中的石碴和雜物，保持軌枕全部外露。

5.4 檔車器

在提升裝置停運期間，為防止洞外礦車向洞內(nèi)下溜，必須在洞門口處設(shè)置1個檔車器。當(dāng)需要啟用檔車器時，利用把手將車檔豎起，可有效阻擋礦車下溜，礦車運行期間，再利用把手將車檔放下。

5.5 軌道安裝及養(yǎng)護注意事項

1)同一線路必須使用同一型號鋼軌，道岔的鋼軌型號，不得低于線路的鋼軌型號。

2)軌道接頭的間隙不得大于5 mm，高低和左右錯差不得大于5 mm。

6 信號系統(tǒng)

信號是提升系統(tǒng)的語言，可確保安全動車、防止出現(xiàn)錯誤操作或延時操作，釀成運輸事故。提升系統(tǒng)采用聲、光信號(電鈴+信號燈)，以聲信號為主，光信號為輔，聲、光信號同步，同時發(fā)出，同時作用，二者缺一不可。井口設(shè)一信號房，并安置專職信號工，同時在掌子面或井底安置1名信號工，掌子面或井底的信號工與井口的信號工聯(lián)絡(luò)，提升機司機必須在同時接到井口信號工的聲、光信號指令后，方可進行操作，以確保安全情況下動車。各種聲、光組合的意義必須約定清楚并嚴(yán)格執(zhí)行，以便采取果斷的措施，防止出現(xiàn)錯誤操作或延時操作，造成運輸安全事故［7］。

視頻監(jiān)視信號，在有軌運輸?shù)闹匾课蝗缇撞陥觥⒕谛恫?、變坡點、礦車交匯處等部位加裝攝像頭并在絞車房由副司機進行視頻監(jiān)控，在聲光信號確認(rèn)后再用視頻信號校核，可有效防止事故發(fā)生。

7 其他安全保證措施

7.1 交叉作業(yè)安全保證措施

礦車運行期間，斜井內(nèi)存在軌道養(yǎng)護、混凝土溜槽看護及其他工作人員。為避免出現(xiàn)礦車撞人或掉道事故，主要采取以下措施［8］:

1)軌道養(yǎng)護組，組長手持對講機，不但可隨時為軌道養(yǎng)護人員關(guān)注上下車輛，亦可在應(yīng)急情況下通知信號房控制礦車運行。

2)人員、材料、設(shè)備運輸時，車上必須安排一手持對講機的隨車人員，如在井身發(fā)生突發(fā)事件，該人員利用對講機可直接與提升司機聯(lián)系，立即停車防止安全事故的發(fā)生。

3)在斜井每隔50 m設(shè)1處警鈴，在礦車開始運行時警鈴開始工作，用紅色旋轉(zhuǎn)光信號和剌耳的聲信號提醒斜井工作人員絞車已在運行，需要提前避讓。亦可在礦車上設(shè)置警鈴或警報，提醒井內(nèi)人員提前避讓。

4)在施工過程中，特別是井身段的道路養(yǎng)護人員、混凝土溜槽看護人員和在井身作業(yè)的其它人員的人身安全存在極大的安全隱患，為有效地消除此類安全隱患，斜井內(nèi)有軌運輸?shù)缆芬M行改進;對斜井運輸?shù)缆返牡来踩渴┳鳛镃30混凝土，厚度為30～40 cm、寬度為120 cm的整體道床，保證了道路的平、順、直，減少井身段道床上的養(yǎng)護工作，同時減少了井身道床上的作業(yè)人員，有效地消除安全隱患。

7.2 擋車門

1)在井口設(shè)置擋車門，在礦車不運行時，擋車器處于正位常開狀態(tài)，擋車門封閉井口防止礦車溜車。

2)在礦車運行時，擋車門處于常閉狀態(tài)，由洞口專人負(fù)責(zé)開啟擋車門，礦車通過井口后立即啟動擋車門，封閉井口防止礦車斷繩溜車事故的發(fā)生。

8 結(jié)束語

本文闡述了長大斜井有軌運輸安全注意要點及具體實施細(xì)則，通過闡述斜井運輸中各安全風(fēng)險源施工工藝，施工過程控制及操作要點，有效地控制了有軌運輸中各個施工風(fēng)險點，保證了施工安全。

龍廈鐵路象山隧道長斜井有軌運輸3年來通過采用此有軌斜井運輸安全保障體系，未發(fā)生1起重大安全責(zé)任事故，有力地保證了隧道施工的正常進行。

［1］ 趙喜斌，郭得福.象山鐵路隧道斜井有軌運輸溜車分析及防控措施［J］.隧道建設(shè)，2008，28(5):601－604.

［2］ 彭學(xué)升.礦車連接裝置及鋼絲繩定期試驗的規(guī)范管理［J］.煤礦現(xiàn)代化，2004(5):60.

［3］ 陳士軍.斜井鋼絲繩的維護與日檢［J］.礦山機械，2002 (6):65－66.

［4］ 秦存玲.淺析鋼絲繩損壞的原因［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2008(19):52－53.

［5］ TZ 204—2008鐵路隧道施工技術(shù)指南［S］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［6］ TB 10003—2005鐵路隧道設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［7］ 葉英，穆千祥，張成平.隧道多元信息預(yù)警與安全管理系統(tǒng)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2009(5):900－907.

［8］ 王占龍，陶春生.隧道斜井施工安全管理［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2005(9):78－81.