不同斷面隧洞施工機(jī)械配置方式淺論

孫敬超

（中國水電建設(shè)集團(tuán)第十五工程局有限公司 陜西 西安 710065）

1 工程概況

東川河改道隧洞工程是金堆城鉬業(yè)公司露天礦南中擴(kuò)開采配套項(xiàng)目，是鉬業(yè)公司為實(shí)現(xiàn)礦山可持續(xù)發(fā)展，根據(jù)露天礦開采整體規(guī)劃和目前開采現(xiàn)狀而實(shí)施的重點(diǎn)工程。隧洞全長1279m，城門洞型，開挖斷面尺寸為5.8m×6.4m，屬中型隧洞。洞身段巖石以鞍山玢巖、變質(zhì)石英巖為主，洞內(nèi)圍巖以Ⅳ、Ⅴ類為主。

2 機(jī)械設(shè)備配置方案

隧洞施工一般有幾個(gè)特點(diǎn)：作業(yè)循環(huán)性強(qiáng)；作業(yè)的空間有限；作業(yè)的環(huán)境惡劣；作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性較大等特點(diǎn)。

本工程具有上述所有特點(diǎn)，因此除了慎重選擇掘進(jìn)方法、支護(hù)方法外，出渣機(jī)械設(shè)備配置也是一個(gè)決定性的方案，要針對工程主要特點(diǎn)結(jié)合工程實(shí)際條件，在做到即成本最低又效率高、安全性高等的條件下慎重、合理選擇。

一般的大、中型隧洞開挖采用的出渣機(jī)械設(shè)備配置為側(cè)卸式裝載機(jī)裝車、自卸汽車運(yùn)輸，區(qū)別主要在于根據(jù)隧洞斷面的大小、水文地質(zhì)條件、運(yùn)輸距離、施工平面布置條件等，選擇合適的設(shè)備型號、規(guī)格，最終達(dá)到滿足施工要求。但這種設(shè)備配置的前提是隧洞的斷面要足夠大，能夠滿足裝載機(jī)和自卸汽車在洞內(nèi)并排作業(yè)。

本工程地處鉬礦礦山地區(qū)，圍巖以鞍山玢巖、變質(zhì)石英巖為主，圍巖中含有鉬礦石，而鉬礦石為軟巖石，因此圍巖很破碎。同時(shí)地下水豐富，發(fā)生塌方較多。因此，必須按照新奧法“少擾動、早支撐、慎撤換、快襯砌”的原則組織各工序快速、連續(xù)作業(yè)。

因?yàn)楸竟こ趟矶撮_挖斷面較小，側(cè)卸式裝載機(jī)和自卸汽車不能夠并排作業(yè)，因此雖然該設(shè)備組合能夠快速作業(yè)，但無法在本工程中使用。另外，采取分段擴(kuò)大斷面以滿足此設(shè)備配置要求也不現(xiàn)實(shí)。以前的隧洞施工中，曾采用過扒斗式耙渣機(jī)進(jìn)行裝車，但該種設(shè)備效率較低無法滿足本次工程施工的要求。如采用挖掘機(jī)裝車，其排放油煙太大，不便洞內(nèi)后續(xù)施工。

經(jīng)多種方案比較，調(diào)查了挖掘裝載機(jī)的使用情況，結(jié)合隧洞每循環(huán)的爆破的出渣量、設(shè)備的裝車速度、運(yùn)輸距離等，最終采取挖掘裝載機(jī)裝車，5.0T自卸汽車運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械配置方案。

3 挖掘裝載機(jī)使用說明

3.1 用途和特點(diǎn)

本工程采用南昌通用機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)的LWL-260履帶挖掘裝載機(jī)。其為該廠生產(chǎn)的該類產(chǎn)品的第一臺，是一種連續(xù)生產(chǎn)的高效率出礦設(shè)備，主要用于鐵路隧道施工、礦山平巷掘進(jìn)、引水洞和國防洞窟施工中的裝載作業(yè)，適用于5m×5m以上的大中型巷道。機(jī)器的最佳工作條件是：巖石的普氏硬度f小于12，塊度小于或等于700mm。本機(jī)采用電動全液壓傳動，液壓系統(tǒng)采用風(fēng)冷，電纜自動同步收放，電動加油。

3.2 挖掘裝載機(jī)主要結(jié)構(gòu)

LWL-260挖掘裝載機(jī)由反鏟機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸槽、履帶行走總成、機(jī)架總成、液壓總成、卷纜總成、駕駛棚、電器系統(tǒng)八部分組成。

4 工作過程

4.1 挖掘裝載機(jī)停置

挖掘裝載機(jī)在隧洞掘進(jìn)不深時(shí)，每次工作完后停放在洞外安全的地方，在隧洞掘進(jìn)很深而且留有避車洞時(shí)，則停放在避車洞處，以保證其他工序施工道路暢通。最少保證停放在距離爆破掌子面50m以外的地方，以確保機(jī)械安全。

4.2 工作就位

隧洞爆破完成后，進(jìn)行排煙、排險(xiǎn)，然后挖掘裝載機(jī)就位、出渣。挖掘裝載機(jī)行走時(shí)，電纜由卷纜架自然拉出，直至就位。

4.3 挖掘裝車

挖掘裝載機(jī)行至爆破堆渣處后，將運(yùn)輸槽前部料口落下，使料口鏟板與地面緊貼。運(yùn)輸槽為矩形結(jié)構(gòu)(800mm寬)，在料口處擴(kuò)大為梯形，并在兩側(cè)設(shè)計(jì)有左推板和右推板，可根據(jù)需要打開或合攏，擴(kuò)大或縮小料口進(jìn)料能力。其縮放范圍為2.0m～3.3m。鏟板貼住地面后，挖掘裝載機(jī)履帶推進(jìn)，把石料聚攏，使運(yùn)輸槽料口裝滿石料，同時(shí)把地面推平；然后開動反鏟機(jī)構(gòu)，用鏟斗將石料扒進(jìn)運(yùn)輸槽的刮板輸送機(jī)上，再由刮板輸送機(jī)將石料輸送至后面，卸入自卸汽車。自卸汽車停放在運(yùn)輸槽下接料停車部位。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

由于挖掘裝載機(jī)的反鏟機(jī)構(gòu)與普通挖掘機(jī)不相同，它不能做水平方向360°旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度很小，最大挖裝寬度為9.2m，因此，裝料時(shí)將其放置在隧洞中間，依靠反鏟機(jī)構(gòu)左右轉(zhuǎn)動將兩側(cè)的石渣扒進(jìn)運(yùn)輸槽，同時(shí)自卸汽車也可停放在中間，使裝料時(shí)不至裝偏，也有利于行走。

反鏟機(jī)構(gòu)在操作過程中應(yīng)注意不能用鏟斗直接撞擊運(yùn)輸槽和鏟板，否則將造成槽體和推板嚴(yán)重變形，無法繼續(xù)使用。同時(shí)，要注意運(yùn)輸槽中的刮板鏈?zhǔn)欠裾９ぷ鳎绫皇ㄗ?，則應(yīng)立即停止輸送，進(jìn)行處理，否則有可能崩斷鏈條或壓鏈板螺釘，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

本工程配置的5.0T自卸汽車車廂離地面距離為1.2m，而挖掘裝載機(jī)的卸載高度為3.5m，即運(yùn)輸槽末端卸料處距離車廂高度為2.3m。為防止卸料時(shí)把車廂砸壞，每次裝渣時(shí)先裝塊度較小的石渣或細(xì)渣，然后裝塊度大的石渣，使其落在車廂內(nèi)細(xì)小渣堆上，從而保護(hù)車廂不受損壞。

挖掘裝載機(jī)不但可裝車，還可利用反鏟機(jī)構(gòu)扒取遠(yuǎn)處的巖石，也可以用鏟斗清理工作面。

4.4 退出

石渣裝完后，挖掘裝載機(jī)即退出工作面。在原爆破堆渣范圍內(nèi)，如有較多遺留石渣，可邊退邊用鏟斗收集、裝車，完成后將運(yùn)輸槽升起，然后行走、退出。退出過程中，操縱卷纜閥實(shí)現(xiàn)卷纜機(jī)自動收電纜。

到達(dá)停放地點(diǎn)后，把反鏟大臂放下，使斗齒剛好碰至地面，運(yùn)輸槽料口降至最低位置。

5 本次工程機(jī)械配置的特點(diǎn)

本工程因受斷面限制，洞內(nèi)車輛無法并排行駛，進(jìn)口端施工中在0+300M處留一避車洞。因此在運(yùn)輸石渣時(shí)，只能有一輛車在工作面處，而其他車則需在洞外或避車洞處等候，即前一輛自卸車裝滿渣離開挖掘裝載機(jī)時(shí)，后一輛才準(zhǔn)備進(jìn)入，致使挖掘裝載機(jī)不能連續(xù)作業(yè)，中間出現(xiàn)暫時(shí)停滯時(shí)間，距離越大，停滯時(shí)間越長。因此，雖然裝滿一車只需3分鐘，但總體工作效率不很大，一般為20m3/h～30m3/h。但其在操作方面卻具有很強(qiáng)的優(yōu)勢，因此成為本次工程的最佳方案。

（1）LWL-260挖掘裝載機(jī)采用電動全液壓傳動，結(jié)構(gòu)緊湊，推進(jìn)力大，扒取范圍廣，可以全斷面裝巖，不留死角，不需人工輔助清理工作面。

（2）LWL-260挖掘裝載機(jī)主要動作采用先導(dǎo)閥控制，操作輕松簡便，工作平穩(wěn)無沖擊，性能可靠，維修方便。

（3）由于是電動傳動，避免了柴油設(shè)備如裝載機(jī)、挖掘機(jī)排放的油煙，減輕了洞內(nèi)排煙負(fù)擔(dān)，隧洞越長越能顯示出此特點(diǎn)。

（4）與扒斗式耙渣機(jī)相比，其不需用掌子面固定錨，更適用于較軟巖石隧洞的施工裝渣。

6 結(jié)語

在隧洞施工過程中，挖掘裝載機(jī)出現(xiàn)故障維修時(shí)，曾采用大宇200挖掘機(jī)進(jìn)行裝車，但其操作時(shí)在洞內(nèi)排放了大量的油煙，設(shè)計(jì)的通風(fēng)系統(tǒng)全負(fù)荷工作也無法將油煙排出，使得洞內(nèi)光線昏暗，視線不通，造成施工很不方便，致使工作效率大幅度降低，與挖掘裝載機(jī)相差很大。

本工程實(shí)踐證明，LWL-260挖掘裝載機(jī)在本工程施工中得到了成功使用，因此，在這種比較小斷面的中長隧洞施工中考慮機(jī)械配置時(shí)，推薦選用LWL系列不同規(guī)格的挖掘裝載機(jī)。陜西水利