成贵铁路高瓦斯隧道设备配置方案Word文档格式.docx
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m
10
机车外型尺寸
5100×
1350×
1600mm
B、电瓶车最大牵引力
Fmax=Pc·
Ψ·
1000(kg)
按Pc电瓶车的粘着重量Pc=12t
Ψ粘着系数,隧道Ψ=0.155
计算得Fmax=12×
0.155×
1000=1860kg
C、电瓶车牵引能力
Fc=Fmax/(ω+i)-W
式中电瓶车最大牵引力Fmax=1860kg
ω~列车的单位阻力,考虑了起动附加阻力,查铁道部《牵规》ω=8kg/t
i~坡度单位阻力,使用浮放道岔时取最大上坡i=12%
电瓶车自重W=12t
计算得Fc=1860/(8+12)-12=81t
D、单台电瓶车可牵引的梭矿数量
〔n〕=Fc/(Q+q)
式中:
Fc~机车牵引能力。
前已算得Fc=81t
20m3梭矿每节最大载重Q=40t
20m3梭矿自重q=20.2t
计算得:
〔n〕=81/(40+20.2)=1(节)
计算结果表明电瓶车牵引能力满足要求。
E、施工正洞与平导的装碴、运输设备
根据施工安排,正洞内最远工作面运输距离按Lmax=3.4km;
计算开挖进尺按3.5m,断面积以m2计;
每循环最大出碴量:
V=1.5×
3.5=698m3;
正洞采用260m3/h的LWL260挖装机、SDB-20梭矿车
装1节SDB-20梭矿车用时间:
t1=(260×
0.6)/20=8min
每循环装完碴用时间:
Tw=698/(260×
0.6)×
60=268min
每循环需装碴梭矿数量为:
698/20=35车
出碴列车行走时间:
t2=3.4km/8.7km/h×
60=24min
正洞出碴最短时间:
Td=24(进洞)+268(装碴)=292min
一列碴车装完后运、卸、返回用时合计:
∑T=24+8+24=56min
运碴列车数:
(56/8+1)=8
计算结果表明:
正洞为实现连续装碴应配置梭矿组10组满足出碴要求,每组由1台12t电瓶车牵引1台20m3梭矿。
二次倒碴,采用ZL50装载机1台装碴,6辆奔驰自卸车倒运。
防爆设备见下图:
防爆型LWL260履带挖掘式装载机
防爆型SDB-20梭式矿车
防爆型XK12-9电机车
3喷锚支护
采用6台HSP-7FB防爆型湿喷机进行喷锚作业。
喷锚车台数计算:
掌子面一次喷锚最大量:
(8.52m3×
0.7(Ⅴ级时同时两个台阶喷锚)+2.8m3(临时支护喷锚量))×
3m=26.3m3
1台HSP-7FB的理论输出量:
7m3/h。
1台湿喷机所用时间:
26.3×
(1+0.15)÷
(7×
60=432min
0.15为喷锚损耗系数;
0.6为湿喷机正常运作系数。
喷锚时间控制在120min中内
湿喷机数量:
432min÷
120min=4台
4台HSP-7FB防爆型湿喷机进行喷锚作业需要120分钟,满足施工要求,另备用2台,合计6台。
HSP-7FB防爆型湿喷机
4混凝土衬砌
根据实际混凝土的用量,搅拌站配置HZS60和HZS90拌合楼各1套,1台LG856装载机上料,用6台TSB-6防爆轨式混凝土输送车运送混凝土,1台HBT60防爆型混凝土输送泵泵送,12m衬砌台车1台。
混凝土运输车数量计算:
TSB-6时速为10km/h,容量为6m3。
搅拌一车料需要时间:
6÷
1×
2min=12mim
运输时间:
3.4km÷
10×
60min=20min
一列混凝土运输车运、装、返回用时合计:
∑T=20+12+20=52min
混凝土运输车数:
(52÷
12+1)=6
6台TSB-6防爆轨式混凝土输送车满足运输需求。
5施工通风
正洞前期采用压入式通风,正洞设置1台2×
160kw防爆通风机,配φ1800mm风管。
横通道打通后,依次前移通风机。
在正洞适当位置、横通道连接处、台车处增设SLFJ100-2T防爆射流风机。
6电力配置
根据以上设备配置、洞内设备情况、正洞长度及各工序,洞外配置3台S11-630-10/0.4变压器,洞内配置1台S11-800-10/0.4防爆型变压器(高压进洞)。
2、平导设备配置方案(见附表2)
平导全长2977m,平导断面尺寸为5.1×
5.0m,管区内石方开挖108465m3,喷锚支护约14885m3,混凝土总量约44655m3。
平导采用有轨双车道运输,配置方案具体如下:
根据断面,平导钻孔配7台YT-28风动凿岩机,单台最大耗风量4.8m3,合计耗风量4.8×
7=33.6m3,需要配置型号20m3的空压机2台,简易钻孔台架1台,超前地质预报超前探孔采用ZY-750D型煤矿用液压钻机,与正洞共用。
2运装
平导采用有轨运输。
以Ⅲ级围岩每循环进尺3m,出碴虚方112m3,采用WZ160防爆型挖装机装碴,SDB-20梭式矿车和XK12-9防爆型电机车与正洞共用。
二次倒碴,采用ZL50装载机和奔驰自卸车共用。
防爆型WZ160挖装机
采用2台HSP-7FB防爆型湿喷机进行喷锚作业。
根据实际混凝土的用量,搅拌站配置HZS60和HZS90拌合楼、LG856装载机、TSB-6防爆轨式混凝土输送车、HBT60防爆型混凝土输送泵与正洞共用,10m衬砌台车1台。
平导前期配置1台2×
75kw防爆通风机、φ1400mm风管压入式通风。
横通道打通后,采用抽出式巷道式全负压通风系统,平导洞口段设两道风门,风门后打设风道,风道口安装1台2×
160kw煤矿地面防爆抽出式对旋轴流通风机,在平导适当位置、横通道连接处、台车处增设SLFJ100-2T防爆射流风机。
根据以上设备配置、洞内设备情况、正洞长度及各工序,洞外配置1台S11-630-10/0.4变压器,与正洞内配置的S11-800-10/0.4防爆型变压器(高压进洞)共用。
三、隧道通风方案及设备配置
⑴根据高坡隧道2#横洞高瓦斯地质情况,总体通风方案采用巷道式通风,为确保排放瓦斯通风效果。
通风方案如下:
第一阶段:
在施工横洞时配备1台轴流风机采用压入式通风。
第二阶段:
进入正洞及平导施工时配备2台轴流风机采用压入式通风向主动平导分别供风,此阶段供风至第一个联络通道贯通此阶段风机需送风约1000米。
第三阶段:
即正洞与平导间联络道连通之后,平导开辟第一个正洞工作面,采用巷道式通风,将横通道口布置的风机移至正洞内,平导(D3K340+371.46)处设一直径1.8m,深度47.5m的通风竖井,安放抽出式风机做回风巷道。
为避免污风回流,平导与横通道密封。
第四阶段:
正洞与平导间第3个联络道连通之后,风机移动至第三个横通道50米处,第2个联络道密封。
此方案风机最长供风距离约1500米。
如下图所示
22#横洞压风机通风量确定
①正洞通风机选型
正洞所需压入式风量:
按洞内最小允许风速计算:
Q1=60VS
V~保证洞内稳定风流之最小风速,根据国内实际情况,高瓦斯取0.3m/s;
S~开挖断面积,正洞Ⅴ级围岩S=146m2。
Q1=60VS=60×
146×
0.3=2628m3/min。
按洞内同一时间最多人计算:
Q2=3KN
3~每人每分钟供风标准,m3/min
K~隧道通风系数,包括隧道漏风和分配不均匀等因素,取K=1.25;
N~隧道内同时工作的最多人数,取100人。
按同时起爆炸药量计算
G~一次爆破所用最大装药量,正洞Ⅲ级围岩一次爆破装药量G=340Kg,施工中据实调整;
L0~烟炮抛掷长度(m/),1.2×
(15+G/5)
A~开挖断面积
t~通风时间,一般为20~30min,取30min.
上式按每千克炸药产生的CO=40L/Kg,对于煤层应取100L/Kg
Q3=1081×
2.5=2702m3/min
根据以上计算结果,取最大值2702m3/min为隧道正洞压入式供风风量。
横通道风机送最长风距离按1500米计,风管按1.8米。
考虑风管百米漏风率1.5%,则风机提供的风量应为:
Q机=Q需/(1-β)L/100=2702/(1-0.015)1500/100=3389m3/min.
②隧道内通风阻力计算
风流克服管路产生的摩擦阻力与局部阻力之和。
经过计算:
摩擦阻力P阻=1.2×
6.5×
α×
L×
(Q/60)2/d5=3988pa
其中α~风阻系数,取0.0025
L~隧道通风长度,1500米
d~配用风管直径,Φ1.8米计算.
通风管路局部阻力计算:
187pa
返回污风隧道摩擦阻力:
452pa
隧道内通风阻力计算:
4629pa。
③压入式风机选择
根据计算,单台风机应提供的风量3389m3/min和风压4629Pa,对应风机性能曲线,选择我们生产的SDF№14/2×
160KW(防爆型)通风机。
其性能为:
风量1936~3772m3/min,风压1017~6472Pa;
配套风管1.8米直径。
风速验算:
按取风机最大风量3772m3/min采用III级成洞断面S=100㎡验算,最大风速为3772÷
100÷
60=0.62m/s;
因0.62m/s<1m/s,在隧道正洞顶部可能形成瓦斯层流,现场采取在新鲜风流巷中局部安设防爆射流风机,冲淡吹散层流中的瓦斯。
3平导、2#横洞施工所需风机
①平导所需压入式风量
S~开挖断面积,S=40m2。
40×
0.3=720m3/min。
按同时起爆炸药量计算:
G~一次爆破所用最大装药量,一次爆破装药量G=90Kg,施工中据实调整;
Q3=158×
2.5=396m3/min
根据以上计算结果,取最大值720m3/min为隧道平导压入式供风风量。
横通道风机送最长风距离按2000米计,风管按1.4米。
Q机=Q需/(1-β)L/100=720/(1-0.015)1500/100=974m3/min.
②隧道内通风阻力计算
(Q/60)2/d5=1445pa
L~隧道通风长度,2000米
d~配用风管直径,Φ1.4米计算.
36pa
1974pa
3455pa。
③压入式风机选择
根据计算,单台风机应提供的风量974m3/min和风压3455Pa,对应风机性能曲线,选择我们生产的SDF№11.5/2×
75KW(防爆型)通风机。
风量1171~2285m3/min,风压724~4629Pa;
配套风管1.4米直径。
按取风机最大风量2285m3/min采用成洞断面S=30㎡验算,最大风速为2285÷
30÷
60=1.2m/s;
因1.2m/s>1m/s,满足隧道内通风需求不需要局部通风机。
⑷竖井抽风机选择。
抽出式风机风量应满足压入式风机风量总和即
Q抽=K(Q供1+Q供2)=1.25×
(3389+974)=5453m3/min。
平导内风速为并按风速验算:
根据《隧道施工规范要求》规定风速在全断面开挖时不小于0.15m/s,坑道内不小于0.25m/s,但不大于6m/s。
则风量应满足:
0.25×
60×
Sj≤Q抽≤6×
Sj
Sj~平导巷道过风断面,30m2;
②通风负压
通风负压摩擦阻力采用下式计算:
(Pa)
α~通风阻力系数,(kg.s2/m4);
取0.005
L~巷道长度,(m);
q~通过巷道的风量,(m3/s);
s~巷道净断面,(m2);
p~巷道净周长,(m);
h=989pa,
总通风阻力计算:
h总=1.2×
h=1186a。
经过计算,抽出式风机应满足风量为5453m3/min,通风阻力为1186Pa。
风机型号:
FBCZ№20/160kw。
风量2200~6340m3/min,风压490~1640Pa。
布置示意如图:
4射流风机选型及安装
①射流风机放置进风巷道,加快洞内压入式风机吸入空气。
射流风机所需的风量为:
Q机=V×
S×
K式中:
V为隧道风速m/s;
S隧道成型断面积m2,K为局部损失系数,取1.1。
Q机=0.3×
1.1=48.2m3/s。
风机型号选择SSF№12.5/55KW,其基本参数为:
风量53.2m3/s,风速32.2m/s,推力2450N,功率55KW。
②射流风机安装,射流通风机架用16号工字钢焊接,高度2米,放置于隧道侧边,先将通风机架与预埋钢板焊接牢固后,再将通风机安装在机架上面。
为了防止通风机和配电柜发生意外,在风机和配电柜上方搭护栏。
风机间距500米。
四、轨道布置
采用有轨运输兼顾无轨运输的方式布置轨道:
钢轨采用P43轨,碎石道床,轨枕采取埋入式,既有助于掘进(钻眼、装运)、支护(拌、运、锚、网喷)、衬砌(拌、运、灌、捣)等三条机械化作业线的实现,又不影响车辆进出。
1轨道布置
正洞轨道平面布置按双线制,通过衬砌台车设一组站线,到发线有效长度为37.5m,道岔为六号道岔。
洞内临近开挖面的门架台车用最外侧两根钢轨,在距掌子面20~30m处铺设对称式浮放道岔,让空车驶入装碴线,装满后进入重车线驶出洞外。
洞内和洞外运碴列车可以按重载先行、空车进入站线避让行驶。
轨枕采用方木与槽钢交替铺设方式,按1440根/km布置。
方木断面16×
16;
槽钢使用[16型。
轨枕的长度有两种。
一般地段轨枕长1500mm,便于抽换整修。
但道岔区段以及停放门架台车路段,轨枕长3400mm。
单开道岔选用6#道岔,定型道岔图号BS93-331-943-04。
渡线道岔选用9#,型号ZDX943-6-3022。
平导采用双线轨道运输。
矿车装运卸1循需耗时72min,120min时间只能完成1循环。
选用与正洞相同梭矿车,容量20m3,出碴量101.22m3需5列矿车组。
正洞出碴、进料车多,为保证运输能力及各工序的正常施工,除了扳道及调度和通讯措施外,洞内道岔咽喉区的控制充分利用列车运行图进行分析,控制轨行车辆的运行。
出碴矿车运行示意如图:
正洞出碴矿车运行图(1~4出洞,5卸碴,6、7装碴,8~10进洞)
出洞
3
1
2
掌
子
面
挖装
平导出碴矿车运行图(1卸碴,2进洞,3装碴)
2运碴列车道与衬砌台车布置
衬砌台车走行轨布置在最外侧,钢轨为P43,轨道长30m。
地泵停留在距衬砌台车最近的停车站线附近,轨行式运输车停靠在站线上向供应混凝土。
3行车调度方案
为使施工运输高效运作,整个车辆调配由工程总调度统一指挥进洞、出洞。
洞内设专职调度员和扳道员,调度车辆运行。
调度员通过有线和无线通讯设备随时和总调度联系,指挥扳道员开通运输轨道、协调各个工作面的车辆调配,把运输干扰降低到最小程度。
为了充分发挥出碴车辆的运输效率,在爆破通风排烟之后,将开挖面所需的运碴车组开进掌子面后方存车线待备,并把牵引机调到尾端,用推进方式进入开挖工作面,装满的碴车随即开往洞外卸碴会车站,牵引机车调头,由拉变推将梭矿车推至卸碴码头卸碴。
隧道施工不断向前延伸,不同施工阶段,由于运距远近变化,开辟的工作面也有所不同,为合理配置运输能力,将隧道分两个阶段:
出碴第一阶段:
2#横洞口至2000m之内,正洞工作面配备6组矿车进行运碴。
衬砌配备4台混凝土运输车。
出碴第二阶段:
大于2000m时,正洞工作面配备10组矿车进行运碴。
衬砌配备6台混凝土运输车。
4轨道的延伸与改移
施工一段时间后,单线轨道向前逐渐延伸,错车时间加大,影响到出碴速度,所以须将单线轨道继续向前延伸。
浮放道岔及渡线适时前移,后方闲置的渡线逐渐拆除。
浮放道岔前移的办法是,用牵引机车将整组道岔拖移至预定位置,重新固定,调整到正常使用要求。
5充电设计
A充电房设计
龙门吊的选择:
充电房的主要功能是为电瓶车蓄电池充电,只需
要考虑电瓶组的起吊重量5t,加安全系数采用8t的龙门吊即可。
充电台座数量:
按照所有电瓶箱数量综合考虑设计,可先设置10个台座,施工过程中根据实际使用数量增设台座。
充电房轨道布置:
电瓶车连续工作6h后就要充电,调换电瓶,此时又不能同出碴运输发生冲突,因而充电房轨道同弃碴线轨道并列布置,并尽量靠近洞口。
B充电机设计
充电机是给15t电瓶组充电的专用设备,额定直流电流80A,电压调压范围0~290V。
实际使用充电电流调在60A左右,每组电瓶的充电时间为10~15h。
配套设备、材料选配依据:
15T直流牵引电机车运行依靠128只额定电压为2V的牵引式蓄电池串联而成后,带动直流电机进行运转。
也就是说日常运行材料是蓄电池。
选配好电瓶车和矿车以后,可以根据运距对蓄电池进行配置。
机车与蓄电池配置比例确定:
一般一组性能良好的蓄电池可以保证机车运行10~14个小时,而放电完毕后的蓄电池正常充电一次需要14~16小时,也就是说一组运行终了,正好有一组充电终了且冷却到规定温度可以投入使用。
照这样计算那么一台电机车需要配置2组蓄电池才能满足机车不间断运行。
而在实际使用中在运距不超过3000m的情况下蓄电池可以增加使用时间,因为在短距离内机车长时间大电流放电时间短,蓄电池容量下降慢所以可以较长时间运行。
所以蓄电池配置为:
运距﹤3000m时,电机车:
蓄电池=1:
1.5。
由于高坡2#横洞最大运距约为3.4km,可适当增大。
二〇一四年三月六日
附表1:
高坡隧道2#横洞正洞主要设备配置表
项目
名称
设备名称
设备型号
单位
数量
单位功率
(耗风)
总功率
工作
地点
备注
超前地质预报
煤矿用液压钻机
ZY-750D
台
18.5KW
掌子面
开挖
设备
风动凿岩机
YT-28
28
4.8m3/min
134.4m3/min
开挖台架
自制
装运
挖装机(防爆)
LWL260
90KW
正洞
挖掘机(防爆)
斗容1m³
75KW
仰拱
与平导共用
梭式矿车(防爆)
SDB-20
37KW
370KW
电机车(防爆)
XK12-9
装载机
ZL50
洞外装碴
奔驰自卸车
6
洞外倒碴
支护
湿喷机(防爆)
HSP-7FB
7.5KW
45KW
喷锚用
8m3/min
48m3/min
搅拌机
JS750
套
37.5KW
喷锚料
二衬
衬砌台车
12m
60KW
衬砌
拌合站
拌合楼
HZS60
120KW
HZS90
160KW
砼输送车(防爆)
TSB-6
74KW
洞内
砼输送泵(防爆)
HBT60
风水电
通风机(防爆)
2*160
320KW
压入式
空压机
20m³
7
70KW
770KW
空压站
发电机
300KW
洞外
变压器
S11-630-10/0.4
变压器(防爆)
S11-800-10/0.4
高压进洞
其他
简易栈桥
仰拱用
防水板铺设台架
防水板铺设
附表2:
高坡隧道2#横洞平导主要设备配置表
与主洞共用
开
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