三聯(lián)隧道斜井提升設(shè)備的選型設(shè)置及管理

彭方勇 弓永召

1 工程概況

貴昆鐵路六沾段 W 4標(biāo)三聯(lián)隧道一號(hào)斜井工區(qū)位于云南省宣威市樂豐鄉(xiāng)境內(nèi)，隧道進(jìn)口里程為 D 1K300+465，出口里程D 1K312+601，全長(zhǎng)12 136m，在里程D1K 305+101.8處設(shè)斜井施工支洞，斜井傾角 21.2°，斜井中線與線路左線行車中線夾角 42°，井身斜長(zhǎng)399.8m。

2 斜井提升設(shè)備的選型及驗(yàn)算

2.1 提升設(shè)備選型

1)提升機(jī)受力計(jì)算:根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)該斜井采用 8m3礦車。

其中，S1為提升機(jī)強(qiáng)度要求允許的鋼絲繩最大靜張力，N;S2為提升機(jī)強(qiáng)度要求允許的鋼絲繩最大靜張力差，N;G1為提升物料荷重，N，采用8m3礦車，每次裝載7m3物料，換算成重量系數(shù)取1.5;G2為提升容器荷重，N，取50 000;P為每米鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)重量，N/m，該斜井鋼絲繩采用φ31mm，鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)重量37.7 N/m; L為鋼絲繩最大斜長(zhǎng)，m，井身斜長(zhǎng)399.8m，斜井外斜長(zhǎng)25m，總長(zhǎng)424.8m;β為斜井傾斜角，取 21.2°;f1為礦車運(yùn)行阻力系數(shù)，取0.015;f2為鋼絲繩移動(dòng)阻力系數(shù)，取0.2。

2)電動(dòng)機(jī)功率估算:

其中，P為電機(jī)功率，kW;S2為鋼絲繩最大靜張力差，kg;K為礦井阻力系數(shù)，取1.2;V為鋼絲繩運(yùn)行速度，取3.9m/s;η為傳動(dòng)效率，取0.92;ρ為動(dòng)力系數(shù)，取1.2。

3)經(jīng)計(jì)算該斜井選用的提升機(jī)鋼絲繩最大靜張力必須大于66 997 N，鋼絲繩最大靜張力差大于 49 615 N，結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際情況確定提升機(jī)容繩量不小于570m。根據(jù)提升機(jī)各種型號(hào)選定提升機(jī)型號(hào)為2JK 2.5×1.5-20，該型號(hào)提升機(jī)卷筒直徑2.5m，容繩量1 013m;卷筒寬度1.5m，鋼絲繩最大直徑31mm，鋼絲繩最大靜張力為83 kN，最大靜張力差為65 kN，電機(jī)功率310 kW，可滿足要求。

2.2 提升機(jī)天輪至卷筒最大偏角驗(yàn)算

提升機(jī)鋼絲繩經(jīng)天輪至卷筒偏角由下式計(jì)算:

其中，α為天輪至卷筒最大偏角;L為卷筒寬度;S為天輪至卷筒距離。

提升機(jī)天輪至卷筒距離為 76m，卷筒寬度為1.5m，代入上式:

按煤礦安全規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)，提升機(jī)天輪至卷筒最大偏角不大于1.5°，0.57°＜1.5°，故提升機(jī)天輪至卷筒最大偏角符合要求。

2.3 鋼絲繩抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算

該斜井選用的鋼絲繩直徑為31mm，公稱抗拉強(qiáng)度為1 670MPa，鋼絲繩最小破斷拉力為506 000 N，而前面計(jì)算提升機(jī)受力載荷為66 997 N，506 000/66 997=7.6，即鋼絲繩安全系數(shù)為7.6，而煤礦安全規(guī)程中規(guī)定專為升降物料的鋼絲繩安全系數(shù)最低值為 6.5，7.6＞6.5，故所選鋼絲繩能滿足要求。

3 斜井提升設(shè)備布置

3.1 斜井軌道布置

1)斜井運(yùn)碴軌道采用 43 kg鋼軌，18號(hào)槽鋼作為軌枕，軌距按礦車標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為 900mm。軌道鋪設(shè)完成后，斜井底板澆筑混凝土硬化，將軌枕埋入混凝土內(nèi)，保證軌道不會(huì)因?yàn)榈V車運(yùn)行產(chǎn)生變形移位，減少維護(hù)軌道的工作量。

2)為提高提升系統(tǒng)運(yùn)碴效率，斜井鋪設(shè)兩條運(yùn)碴軌道，采用雙卷筒提升機(jī)，在一個(gè)卷筒提升礦車時(shí)，另一個(gè)卷筒同時(shí)下放礦車。采用8m3礦車，礦車寬 1.5 m，兩礦車交會(huì)時(shí)安全距離取0.5m，兩礦車距斜井邊墻及人行步梯安全欄桿安全距離分別取0.5m，人行步梯寬度取1m，1.5×2+0.5×3+1=5.5m，而斜井?dāng)嗝鎸挾葹?.65m，故鋪設(shè)兩條運(yùn)碴軌道滿足斜井?dāng)嗝鎸挾纫蟆?/p>

3.2 井底軌道及接碴坑布置

井底軌道及接碴坑平面布置見圖 1。

1)斜井既是出碴通道也是部分材料和設(shè)備的下放通道，因此在靠近井底附近的副車軌道設(shè)置一副道岔，當(dāng)需要下放材料或設(shè)備時(shí)，將道岔扳至與正洞運(yùn)料軌道相連;當(dāng)需要出碴時(shí)，將道岔扳至與主車軌道相連。

2)洞碴由電瓶車牽引梭式礦車到達(dá)接碴坑，當(dāng)提升礦車在接碴坑下就位后，將梭式礦車內(nèi)的洞碴輸送至提升礦車內(nèi)，裝滿后由提升機(jī)提升至洞外棧橋卸碴。在出碴過程中，提升礦車不需要摘鉤，降低了溜車的幾率。

3)副車軌道與主車軌道從道岔至接碴坑段合成相距很近的兩股道，井底只需要設(shè)置一個(gè)接碴坑，主礦車與副礦車可以分別進(jìn)入接碴坑接洞碴，節(jié)約了布置軌道需要的空間。

4 提升系統(tǒng)日常管理

1)提升司機(jī)必須嚴(yán)格執(zhí)行交接班制度和機(jī)房進(jìn)出人員登記制度。

2)必須每天對(duì)鋼絲繩進(jìn)行是否變形及斷絲數(shù)檢查，對(duì)鋼絲繩進(jìn)行直徑測(cè)量，并將檢查結(jié)果作好記錄。

3)必須每天檢查礦車行走裝置及軌道的情況，防止礦車在運(yùn)行過程中脫離軌道造成事故。

4)必須每天檢查天輪、地輪的情況，防止因天輪、地輪不轉(zhuǎn)動(dòng)或鋼絲繩拖在地上造成鋼絲繩異常磨損。

5 提升系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)措施

三聯(lián)隧道提升系統(tǒng)運(yùn)行兩年來，總體運(yùn)行情況良好，但由于初裝時(shí)經(jīng)驗(yàn)不足，在使用教程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，并作出了改進(jìn)的措施，收到了良好的效果。

1)該斜井提升機(jī)原先采用的是電阻調(diào)速，提升機(jī)加速、減速依靠切、投電阻與制動(dòng)系統(tǒng)配合實(shí)現(xiàn)，在啟動(dòng)和減速階段剎車片磨損比較嚴(yán)重。隨著變頻技術(shù)在提升機(jī)電控系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，如今采用變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)無級(jí)變速，大大減少剎車片的工作時(shí)間，節(jié)約電能，并使提升機(jī)的操作變得更輕松、安全。

2)由于提升機(jī)設(shè)備在山區(qū)使用，遭受雷擊的幾率比較大，特別是電控系統(tǒng)中的PLC控制器及某些精密電氣元件，容易受到雷電干擾而損壞，故考慮在提升機(jī)供電線路增設(shè)了避雷裝置，防止電控元件受到雷擊損壞。

3)由于大型設(shè)備進(jìn)出斜井要受軌道及地輪、礦車等的制約，每次進(jìn)出都很困難、危險(xiǎn)，并且要?jiǎng)佑么罅康娜肆ξ锪挠么罅康臅r(shí)間，斜井施工時(shí)也綜合考慮設(shè)置了大型設(shè)備進(jìn)出通道。

[1] 李天長(zhǎng).新版煤礦安全規(guī)程實(shí)施手冊(cè)[M].北京:北京礦業(yè)出版社，2001:83-89.

[2] 巨景才.烏鞘嶺隧道九號(hào)斜井機(jī)械管理統(tǒng)計(jì)分析[J].山西建筑，2009，35(4):350-351.