无轨运输施工工艺工法

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1、无轨运输施工工艺工法1 前言1.1 引言目前我国隧道辅助运输方式主要分轨道运输和无轨运输两大类，在煤矿作业中 以轨道运输居多，矿山隧道中则以无轨运输为主。20 世纪40 年代末期，美国最先 使用无轨运输设备。1953 年研制出第一台自装自卸履带式运输设备。后因运行速度 慢、维修费高，改为胶轮式装运机。1962 年第一台井下柴油机驱动的无轨铲运机问 世后，无轨运输在掘进、回采多种运输作业中得到广泛应用。遥控技术的应用和窄 型铲运机的出现，使铲运机的使用范围进一步扩大。目前，各类铲运机中以风冷型 柴油机驱动、铲斗容积5立方(约3.78m3)者居多。近年出现的电动铲运机正引起 各国的注意。1.2 工

2、艺原理利用铲、装、运、卸等机械，在隧道内采用胶轮式或履带式自装自卸运输设备 运输矿岩或洞碴作业。作业时，铲装机械将隧道内洞碴装载到运输机械车箱内，装 满后驶至卸载点卸载，然后再返回工作面进行下一循环作业。2 工艺工法特点2.1 采用无轨运输可以简化洞内运输环节，减少人员，大幅度提高工效，从而 为整个隧道高效、快速施工创造条件。2.2 无轨运输为单车运输，机动灵活，不受地形限制，能实现从洞内到卸碴点 单一设备不经转载的直达运输，但其运输能力有限，且对隧道断面要求大。2.3 无轨运输上场快，展开快，工序简单，施工组织管理方便，装运设备综合 利用率高。3 适用范围适用于各种公路、铁路隧道施工。4 主

3、要引用标准建筑施工土石方工程安全技术规范 ( JGJ/T180) 、 铁路隧道施工规范(TB10204)、公路隧道施工技术规范(JTJ042)。5工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工工艺流程图见图1图 1 无轨运输施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 作业准备1 开挖爆破后，及时进行通风、照明、找顶清帮、初喷等工作；2 装载机和自卸车由驾驶员按操作规程作好各项准备工作；3 洞内石碴由辅助人员进行洒水除尘处理，调度人员指挥装、运机械进场作业。5.2.2 作业步骤1 采用装载机将石碴铲入铲斗内，装载机退至自卸车车箱旁，利用装载机的侧 卸，将石碴卸入自卸车车箱内，自卸车运出洞外卸掉；2 自

4、卸车的停装位置，要与装载机的操作配合密切，以提高装碴的速度；3 为降低成本，减少装载机轮胎的磨损，提高生产率，对轮胎安装专用的防磨 铁链；4 对边角装载机无法装完的石碴，采用人工配合装载机进行清理；5 自卸车的运输必须服从调度人员的统一指挥，洞内作业的内燃机必须是柴油 机，不得使用汽油机；6 为防止各工序间的相互干扰，从以下几方面入手进行解决：二衬的衬砌台架或衬砌台车的净空尺寸以满足无轨运输施工为限界 ,确保开 挖运输与衬砌平行作业；单线隧道施工，利用隧道内的大避车洞进行扩挖（扩挖35m）,作为无轨运 输洞内的错车、调车洞、此段可滞后衬砌。长隧道会车道的间距一般为300500m。 单口掘进在1

5、50m内时，在洞外调头、错车。5.2.3 合理配置机械设备1 尽量选择带有净化装置的的机械设备；2 施工机械的选型配套, 应着眼于作业能力的提高, 尽量使各工序、各环节的 作业效率相匹配,充分发挥机械化的整体功能；3 机械设备必须与施工方法相结合，形成流水作业线，以利机械设备的合理使 用，发挥所有机械设备的最大功效；4 运输车辆与装碴机械外廓尺寸适合开挖的净空，数量必须保证多工作面的需 求；5 运输车辆的速度要快，运输量与装碴机械的装碴效率相匹配；6 通风设备必须通风效率高、性能好, 具有长距离供风的能力；7 采用机动灵活的小型车辆运输小型材料，如锚杆、拱架、爆破材料、风枪等, 减少干扰。5.

6、2.4 设备数量计算：1 确定弃碴数量Q = q Xk Xa XL其中，Q为每循环出碴数量（m3 ）； q为每延米隧道断面方量（m3/m）,取 47.5； k 为正常开挖爆破超挖系数，取1.05； a 为围岩松方系数，取 1.45 ； L 为 循环进尺，若 L = 3m。贝V： Q = 47.5X1.05X1.45X3 =217.0 m3。2 每循环弃碴车数N = Q/ P = 217/ 15. 0 = 14. 515。其中，N为每循环出碴车数（车）P为每车正常松方容量（m3）。3 车辆循环运行时间以一辆自卸汽车循环一次时间进行计算确定。a汽车在最近一处调头硐室调头后倒车至装碴工作面（以最远距

7、离600 m计）时间暂定为5 min。b 装载机装碴时间暂定为 15 min。c自卸汽车开出至弃碴场（洞外运距3 km）并卸碴时间暂定为15 min。d由弃碴场空返至洞内调头硐室时间暂定为10 min。则单车循环时间为45 min,考虑车辆运行过程中的诸多影响因素，单车往返循 环时间按60 min 计。4 车辆数量 根据车辆运输时间及出碴工序循环时间计划，按出碴工序循环时间计算时，出 碴自卸汽车的数量为：n = N/ TXt XK=15/300X60 X 1.25=3.75 取 4 辆。（与装车数每 15 分钟装一 车，1 小时装 4车相吻合）。其中，n为出碴车辆数量（辆）N为每循环出碴数量（

8、车）T为出碴工序循 环时间（按300分钟取值）；t为车辆往返运输时间（按60分钟取值）；K为车辆 等待系数（取1.25）。运距增加时，重新按上述办法计算。6劳动力组织 采用无轨运输施工隧道，最相关的劳动力配备是各种挖、装、运设备的专职司 机，要求所配备司机严格持证上岗，实施定人定机，而且配备足够换班司机，严禁 疲劳作业。表1 单工作面作业劳动组织表序号工作项目作业内容人数备注1掌子面作业挖掘机司机3掌子面开挖作业按三班轮换装载机司机6掌子面开挖作业按三班轮换推土机司机1备用工具车12碴士运输运输车辆（5吨）司机2运输车辆（20吨）司机5 -10交通组织、调配23混凝土运输混凝土运输车司机5交通

9、组织、调配24洞内通风降尘轴流通风机负责人2洒水车司机17 主要机具设备7.1 设备配备原则1 隧道无轨运输设备配备需根据隧道的综合特点（位置、环境、地质、长度、 断面大小、分部施工方案等），以高效、配套、经济、适用为前提，充分考虑项目 工期要求和隧道内施工作业环境，合理地进行挖、装、运、进设备的选型、配量， 拟定设备来源方式，调查出既有设备的使用完好状态，界定清楚设备进、出场时间。2 钻爆开挖设备，不能选择门架轨行式；钻爆动力一般都为风动或电动，也有 采用燃油动力或转换燃油动力（指内燃空压机进洞）；当隧道独头掘进较长，钻爆 动力不能选择燃油动力或转换燃油动力。3独头掘进很深的隧道（一般指超过

10、2km）,其扒、装、运碴设备在可能的前提 下建议选择电动力类型，避免产生大量油烟，增加通风压力。4独头掘进较深的隧道（一般指超过1km）,若扒、装、运碴设备选定为燃油类， 建议在燃油中加入“燃油添加剂”，以促进柴油燃烧更充分，降低尾气排放的油烟 等有害气体浓度，达到改善洞内施工环境的目的。7.2 设备选择原则无轨运输设备的选择，主要依据施工计划安排、隧道断面大小、掘进速度或循 环进尺等综合确定，装载和运输设备能力要匹配，充分发挥设备效率。7.3 开挖设备7.3.1 中、短长隧道或长大隧道中、短独头掘进作业口的钻爆设备采用自制开 挖台架配凿岩机具。自制开挖台架的尺寸和所配凿岩机具的数量根据隧道开

11、挖或分 部开挖断面大小确定；凿岩机具一般选择风动凿岩机，也可根据具体情况选择电钻 或液压钻；当需要打大直径超深孔，还需选择风、电联合动力的简易潜孔钻机。7.3.2 长大隧道且独头掘进特长的作业口，且隧道围岩地质好，开挖设备选择 臂式凿岩台车。在中小型隧道断面、独头掘进特长的硬质围岩隧道中，臂式凿岩台 车有其无可比拟的优势，其臂数虽不多，但钻进速度快，一次钻进深度大，可实现 单循环、大进尺快速掘进。7.3.3 对于围岩级别高、存在多处不良地质的隧道，尽管独头掘进长，甚至特 长，建议仍采用自制开挖台架配凿岩机具钻爆。因为人工钻爆开挖具有极强的适应 性和灵活性，可适应不同的开挖断面和分部开挖方案，可

12、视具体情况增减凿岩机具 数量，就位灵活、快速、机动。7.3.4 采用臂式凿岩台车使用的变压器直接跟在台车尾端；使用人工钻爆设 备，最好采用移动式电动空压机提供风动力，避免接管既废时间，又有风损；当隧 道掘进超过500m，还需持续掘进500m以上，建议每隔500m进尺移动一次变压器， 实施高压进洞供电。7.3.5 隧道无轨运输开挖，有供电条件，一般不采用内燃空压机提供风动力。 7.4 装碴设备7.4.1 扒、装碴设备种类较多，配备根据总体进度安排确定的循环进尺和装碴 作业时间来确定，在考虑与挖、运设备配套的前提下，需考虑尽快为开挖创造作业 面。7.4.2 中、短长隧道或长大隧道中、短独头掘进作业

13、口的扒、装碴设备一般配 备为：（长臂）挖掘机找顶、扒上导坑碴和清底，正装侧卸装载机装碴。所配设备 的型号和数量根据隧道开挖断面或分部开挖断面尺寸以及施工进度要求确定。比 如，标准双车道高速公路隧道全断面开挖，掌子面可配备两台 3m3 正装侧卸 ZL40 装载机，轮流装碴。该类设备配备的特点是灵活性好，可根据开挖断面和进尺配置 多台同时作业，但采用的是内燃动力，掘进超过一定深度后，对作业环境影响较大。7.4.3 长大隧道且独头掘进特长的作业口的扒、装碴设备可考虑采用挖装机或 电动铲运机、矿用装载机等。挖装机具有扒、装碴能力强、速度快，可使用电力驱 动，适应性好、对作业环境影响较小的特点；电动铲运

14、机作业能力相对挖装机小， 但同样因使用电力驱动，对作业环境影响较小；矿用装载机装碴作业也是具有对作 业环境影响较小的特点。7.5 出碴运输设备7.5.1 除用人工出碴施工的隧道外，无轨运输的出碴设备都选择轮式燃油自卸 汽车。因其类型较多，可以通过比较其性、价比采用购买或租赁。7.5.2 采用何重规格、型号的出碴车辆，需根据隧道断面或分部开挖断大小， 隧道长度、纵坡及通风难易程度，以及需要的出碴能力等因素综合来确定。尤其需 根据正常的开挖循环出碴量、弃碴运输距离和便道通行条件等综合来确定出碴车辆 配备数量。仔细考虑清楚隧道内非出碴工序时，这些运输设备的闲置利用。7.5.3独头掘进较深的隧道（一般

15、指超过1km）,运碴作业需选定工作性能非常 良好的设备，保证机械燃油充分。7.6其它支护和二次衬砌设备配备7.6.1其它支护和二次衬砌设备配备以满足隧道施工需要的原则，灵活、机动 配备，但需保证设备在隧道中停放、使用以不影响运输车辆的通行。7.6.2喷射砼设备宜采用湿喷机，以降低喷射砼作业的粉尘，减小通风压力， 改善隧道内的施工作业环境。7.7单个开挖面主要机械配备如表根据机械工作能力和实际工作量，单个开挖面主要机械配备如表2。表2 隧道单个开挖面无轨出碴机械设备配备表序号类型规格型号单位数量性能1混凝土运输车五十铃辆57.2 m3/辆2挖掘机韩国现代R210LC-3台12.0 m33装载机柳工ZL50C台2侧翻式，每斗2.3 m34运输车辆东风3092F、斯太尔辆5 -101520T自卸汽车5运输车辆解放141辆25T载货汽车6推土机YT220台17工具车解放132台18轴流通风机SDF (C) 11辆