大截面陡坡斜井曲線段運輸

1、20072007年度全國工程建設(shè)優(yōu)秀質(zhì)量年度全國工程建設(shè)優(yōu)秀質(zhì)量 管理管理(QC)(QC)小組活動成果發(fā)表會小組活動成果發(fā)表會攻克大斷面陡坡攻克大斷面陡坡 斜井曲線段運輸難題斜井曲線段運輸難題中鐵隧道集團有限公司第一工程處石忠項目經(jīng)理部中鐵隧道集團有限公司第一工程處石忠項目經(jīng)理部斜井施工斜井施工QCQC小組小組二二0000七年六月七年六月發(fā)表人：劉漢紅發(fā)表人：劉漢紅工程概況 方斗山斜井是滬蓉國道主干線支線分水嶺（鄂渝界）至忠縣高速公路方斗山特長隧道（全長7.6km）的運營專用通風(fēng)巷道，工程位于重慶市石柱縣境內(nèi)，是目前國內(nèi)在建斜井中開挖斷面最大、傾角較陡、長度較長的斜井之一。 斜井左線全長708

2、m，傾角24，開挖斷面面積為56.872.7m2,開挖寬度為9.4 10.04m，高度為7.287.97m；斜井右線全長782m，傾角22，開挖斷面面積為41.353.8m2，開挖寬度為7.98.54m，高度為6.286.98m。詳見下圖: 斜井平面位置布置示意圖井身曲線段井身曲線段右線斜井右線斜井左線斜井左線斜井工程概況斜井右線曲線段放大圖工程概況560640720800560640720800JYK0+200R150JYK0+1004500117.810JD138.2斜井起點JYK0+000斜井洞內(nèi)輪廓圖斜井洞內(nèi)輪廓圖工程概況小組概況小組概況QCQC小組名稱小組名稱 斜井施工斜井施工QCQ

3、C小組小組 活動課題活動課題 攻克大斷面陡坡斜井曲線段的運輸難題攻克大斷面陡坡斜井曲線段的運輸難題 注冊編號注冊編號 QC-2006-8QC-2006-8課題注冊時間課題注冊時間 2006.3.172006.3.17活動時間活動時間 2005.32005.3至至2006.102006.10 次數(shù)次數(shù)1010小組類型小組類型創(chuàng)新型創(chuàng)新型 序號序號姓名姓名年齡年齡 性別性別 職稱職稱 文化程度文化程度 組內(nèi)職務(wù)組內(nèi)職務(wù) 1 1李集光李集光 3535男男 工工 程程 師師 ?？茖？?組組 長長 2 2劉漢紅劉漢紅 2929男男助助 工工 ?？茖？聘苯M長副組長3 3趙立新趙立新 2828男男助助 工工

4、 中專中專副組長副組長4 4劉長柱劉長柱 3030男男工工 程程 師師本科本科組員組員5 5喻喻 東東 2424男男助助 工工本科本科組員組員6 6羅俊榮羅俊榮 4242男男助助 工工中專中專組員組員7 7王王 靜靜 3232男男助助 工工中專中專組員組員8 8郭世杰郭世杰 3434男男高級技師高級技師 高中高中組員組員9 9張萬營張萬營2828男男工工 程程 師師大專大專組員組員1010孫聯(lián)偉孫聯(lián)偉3333男男工工 程程 師師本科本科組員組員選擇課題經(jīng)濟效益經(jīng)濟效益 方斗山隧道斜井總造價方斗山隧道斜井總造價44164416萬元，僅萬元，僅提升設(shè)備就花費了提升設(shè)備就花費了448.22448.2

5、2萬元，各種抽水萬元，各種抽水設(shè)備花費了設(shè)備花費了98.1598.15萬元，材料費為萬元，材料費為3658.43658.4萬元。因此，優(yōu)質(zhì)高效的完成斜井施工，萬元。因此，優(yōu)質(zhì)高效的完成斜井施工，是控制成本的關(guān)鍵所在。是控制成本的關(guān)鍵所在。 選擇課題 方斗山斜井右線開挖支護計劃工期方斗山斜井右線開挖支護計劃工期1616個月，平均月進尺為個月，平均月進尺為48.8948.89米米/ /月。由于前月。由于前期受征地的影響，且設(shè)計圍巖與實際出入期受征地的影響，且設(shè)計圍巖與實際出入較大，斜井實際開工時間滯后較大，斜井實際開工時間滯后3 3個月，實個月，實際工期僅有際工期僅有1313個月，平均開挖支護進度

6、需個月，平均開挖支護進度需達到達到60.1560.15米米/ /月。另外，僅右線曲線段開月。另外，僅右線曲線段開挖、初期支護工期需挖、初期支護工期需103103天。因此，如何天。因此，如何解決斜井曲線段運輸將是確保工期的關(guān)鍵。解決斜井曲線段運輸將是確保工期的關(guān)鍵。 工期要求工期要求 方斗山隧道斜井無論從長度、坡度和斷面方斗山隧道斜井無論從長度、坡度和斷面面積在國內(nèi)均屬罕見，且還有面積在國內(nèi)均屬罕見，且還有127127米長的曲米長的曲線段，成功解決曲線段運輸，不但對線段，成功解決曲線段運輸，不但對“中隧集中隧集團團”品牌具有極大的推廣價值，也為今后施工品牌具有極大的推廣價值，也為今后施工類似工程

7、積累經(jīng)驗，而且也將填補國內(nèi)此項類似工程積累經(jīng)驗，而且也將填補國內(nèi)此項空白。空白。 因此，攻克大斷面陡坡斜井曲線段運輸難題刻不容緩。因此，攻克大斷面陡坡斜井曲線段運輸難題刻不容緩。社會效益社會效益選擇課題設(shè)定課題目標(biāo)設(shè)定課題目標(biāo) 根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)人員技能和實際情況，QC小組成員通過計算，按確保滿足斜井開挖支護工期需求，曲線段每循環(huán)作業(yè)時間如下： 開挖、初期支護每循環(huán)作業(yè)時間表開挖、初期支護每循環(huán)作業(yè)時間表序號工序名稱 所需時間（h） 備 注 1鉆眼42裝藥爆破0.53通風(fēng) 0.54材料、石碴運輸 9已考慮平行作業(yè)重疊時間 5初期支護施工 4含錨桿、鋼筋網(wǎng)、拱架、初噴和復(fù)噴砼作業(yè)時間 設(shè)定課題目標(biāo)設(shè)定

8、課題目標(biāo) QC小組成員經(jīng)過討論，將課題目標(biāo)設(shè)定為： 在在9 9小時內(nèi)完成每循環(huán)作業(yè)運輸任務(wù)。小時內(nèi)完成每循環(huán)作業(yè)運輸任務(wù)。提出方案并確定最佳方案提出方案并確定最佳方案 分段牽引法：分段牽引法：根據(jù)物體無外界其它約束的情況下只能沿牽引方向做直線運動的理論，將曲線運輸分多段牽引。 刮板輸送機法：刮板輸送機法：采用礦用刮板輸送機分段倒運。 推土機倒運法：推土機倒運法：從風(fēng)機房向上開挖，使用推土機將放炮后的碴推至風(fēng)機房，在風(fēng)機房內(nèi)裝車通過正洞運至洞外。 提升機運輸法：提升機運輸法：通過對現(xiàn)有提升有軌運輸系統(tǒng)進行改進直接過曲線。 （一）提出運輸方案（一）提出運輸方案 QC小組通過購買書籍、走訪專家和上網(wǎng)

9、查詢等途徑，均沒有找到解決曲線段運輸問題的辦法。針對工程實際特點，經(jīng)過認真討論，確定了如下4種運輸方案: 通過對以上四個初步運輸方案的比選，選定出三種曲線段運輸方案： 曲曲線線段段運運輸輸方方案案分段牽引法刮板輸送機法提升機運輸法提出方案并確定最佳方案提出方案并確定最佳方案 （二）各種運輸方案分析（二）各種運輸方案分析分 析 評 估 綜合評分 分析結(jié)論 安全性 實施難度 經(jīng)濟性 工期影響 1、煤礦在平面上轉(zhuǎn)角采用此方法，在斜面上還無先例，但理論可行。2、需要開挖兩個硐室安裝兩臺絞車。3、 需增加兩臺機械轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤需單獨研制,且費用大(10萬元/個).4、由于需反復(fù)摘鉤危險很大，施工速度緩慢。

10、233210特點：特點：費用較高，工期影響較大，作業(yè)過程不安全。結(jié)論：結(jié)論：不適用不適用 1 1、采用分段牽引法分析采用分段牽引法分析提出方案并確定最佳方案提出方案并確定最佳方案 2 2、采用刮板輸送機法分析采用刮板輸送機法分析 分 析 評 估 綜合評分 分析結(jié)論 安全性 實施難度 經(jīng)濟性 工期影響 1、運輸可以實現(xiàn)連續(xù)性。2、所需設(shè)備均有定型產(chǎn)品。3、費用高，每米需1.3萬元左右。4、不能緊跟工作面，需挖掘機倒碴。5、每兩循環(huán)需接輸送機，維修人員多。6、不能反向向下輸送噴漿料及其它任何材料。 421310特點：安特點：安全，費用全，費用高，不便高，不便實施，工實施，工期壓力大。期壓力大。結(jié)論

11、：結(jié)論：不適用不適用 提出方案并確定最佳方案提出方案并確定最佳方案 3 3、采用提升機運輸法分析、采用提升機運輸法分析分 析 評 估 綜合評分 分析結(jié)論 安全性 實施難度 經(jīng)濟性 工期影響 1、可充分利用現(xiàn)有設(shè)備，節(jié)約投入。2、運輸速度能夠保證，可反向（向下）運輸其它材料。3、費用教底（需增加一些附件）。4、無類似成功經(jīng)驗可借鑒。5、須設(shè)置立輥使鋼絲繩沿曲線運動。 344516特點：工期特點：工期能夠保證，能夠保證，費用低，實費用低，實施難度一般，施難度一般，較安全。較安全。 結(jié)論：結(jié)論：適適 用用 提出方案并確定最佳方案提出方案并確定最佳方案 （三）提升機運輸法方案分析（三）提升機運輸法方案

12、分析 1 1、提升機主要系統(tǒng)介紹提升機主要系統(tǒng)介紹提出方案并確定最佳方案提出方案并確定最佳方案 提提升升機機運運輸輸系系統(tǒng)統(tǒng)動動 力力 系系 統(tǒng)統(tǒng)軌軌 道道 系系 統(tǒng)統(tǒng)礦礦 車車鋼鋼 絲絲 繩繩地地 輥輥立立 輥輥監(jiān)監(jiān) 視視 系系 統(tǒng)統(tǒng)礦礦 車連車連 接器接器安安 全全 裝裝 置置2 2、提升機運系統(tǒng)各部位影響曲線運動分析、提升機運系統(tǒng)各部位影響曲線運動分析名稱組成影響曲線運動分析結(jié)論提升機運輸系統(tǒng) 動力系統(tǒng) 主要指絞車，絞車本身無法進行曲線運動不影響 軌道系統(tǒng) 由鋼軌、拉桿、枕木及相應(yīng)的固定裝置組成，適當(dāng)加密即可 不影響 礦車 礦車為定型產(chǎn)品，長度不影響曲線運動不影響 礦車連接器 1、礦車連

13、接器高度較高，鋼絲繩在連接器內(nèi)活動范圍較小，無法使鋼絲繩沿立輥進行曲線運動 必須替換 2、鋼絲繩在受力狀態(tài)下，繩孔對鋼絲繩摩擦影響很大 必須降低繩孔摩擦 監(jiān)視系統(tǒng) 洞外為固定裝置，洞內(nèi)隨開挖長度增加進行加密 不影響 1、立輥高度：過高礦車將碰撞連接器，過低，鋼絲繩無法進入立輥有效區(qū)域，使鋼絲繩無法沿曲線運動 必須確定立輥高度 提出方案并確定最佳方案提出方案并確定最佳方案 2 2、提升機運系統(tǒng)各部位影響曲線運動分析、提升機運系統(tǒng)各部位影響曲線運動分析名稱組成影響曲線運動分析結(jié)論提升機運輸系統(tǒng)立輥2、立輥位置：立輥位置遠離軌道中線時，礦車從曲線段向直線段過渡時，將造成鋼絲繩無法脫離立輥；距離軌道中

14、心線過近時，易碰撞連接裝置 必須確定立輥位置 3、立輥頂蓋：礦車從曲線段進入直線段后，鋼絲繩可能無法脫離立輥，且對鋼絲繩摩擦很大 必須改進 地輥 1、地輥間距：間距過大將使鋼絲繩拖磨枕木，會影響枕木和鋼絲繩壽命 必須調(diào)整地輥間距 2、地輥高度：高度不合適時將使立輥的有效約束區(qū)域過小，鋼絲繩不易進入，且無法通過后面的立輥，導(dǎo)致礦車在曲線段無法運行 必須降低地輥間距 鋼絲繩 鋼絲繩滿足拉力和彎曲需求 不影響 安全裝置 安全裝置本身為固定位置 不影響 提出方案并確定最佳方案提出方案并確定最佳方案 （四）確定最佳方案（四）確定最佳方案提提升升機機運運輸輸法法方方案案降低地輥高度合理確定立輥位置合理確定

15、立輥位置提出方案并確定最佳方案提出方案并確定最佳方案 更更 換換 連連 接接 器器合理設(shè)置立輥高度合理設(shè)置立輥高度調(diào)整地輥間距調(diào)整地輥間距降低繩孔的摩擦降低繩孔的摩擦改進立輥頂蓋改進立輥頂蓋制定對策制定對策 方方案案對對 策策目 標(biāo)措措 施施 負責(zé)人負責(zé)人 完成時間完成時間 提升機運輸法 更換連接器 使鋼絲繩順利沿立輥做曲線運動 制作繩卡器代替連接器 羅俊榮 2006.5.20合理設(shè)置立輥高度 立輥安裝高度不影響正常行車 通過計算確定立輥最合適高度 李集光劉漢紅 2006.5.20合理確定立輥位置 礦車在運行中立輥不碰撞連接裝置和地輥 通過計算確定立輥安全合理位置 李集光劉漢紅2006.5.3

16、0降低地輥高度 使鋼絲繩完全進入立輥有效區(qū)域 通過計算降低地輥高度 趙立新劉長柱 2006.5.20調(diào)整地輥間距 使鋼絲繩不拖磨軌枕 計算出地輥合理間距進行調(diào)整 趙立新劉長柱2006.5.30降低繩孔摩擦 降低接裝置對鋼絲繩的摩擦 在繩卡器內(nèi)鑲嵌兩半圓形紫銅套 孫聯(lián)偉王 靜2006.6.20改進立輥頂蓋 使鋼絲繩順利脫離立輥 將立輥頂部設(shè)置成五瓣 郭世杰 2006.6.20對策實施對策實施 實施一實施一更換連接器更換連接器采用制作的繩卡器代替連接器,因繩卡牽引器設(shè)計體積很小，運行過程中不受車輪軸下平線的限制而能根據(jù)需要任意降低牽引高度，使礦車通過立輥便能將鋼絲繩引入立輥有效約束區(qū)域內(nèi)，從而讓牽

17、引鋼絲繩沿立輥設(shè)置位置運動。對策實施對策實施 繩卡連接裝置繩卡連接裝置繩卡連接裝置示意圖繩卡連接裝置示意圖對策實施對策實施 繩卡連接裝置繩卡連接裝置繩卡連接裝置示意圖繩卡連接裝置示意圖對策實施對策實施 實施二實施二 礦車車輪軸下端距枕木距離為礦車車輪軸下端距枕木距離為275mm275mm，因次，立輥高度不能超過因次，立輥高度不能超過275mm275mm，否則將，否則將會碰撞立輥使礦車無法運行或跳道。通會碰撞立輥使礦車無法運行或跳道。通過反復(fù)計算、核實，當(dāng)立輥高度為過反復(fù)計算、核實，當(dāng)立輥高度為255mm255mm時候最合適。時候最合適。合理設(shè)置立輥高度合理設(shè)置立輥高度 對策實施對策實施 對策實

18、施對策實施 立輥安裝設(shè)置示意圖實施三實施三 合理確定立輥位置合理確定立輥位置 通過計算，當(dāng)立輥滾身距離軌道中心線600mm時，不會碰撞礦車連接裝置。同時，礦車從曲線段向直線段行駛時，鋼絲繩也可正常脫離立輥，滿足行車需要。對策實施對策實施 對策實施對策實施 立輥安裝位置示意圖立輥安裝位置示意圖對策實施對策實施 實施四實施四降降 低低 地地 輥輥 高高 度度 采用繩卡器將牽引高度降低后，立輥的有效約束區(qū)域為30mm，但這只是在理想狀態(tài)下，很難滿足實際需求。為增加立輥的有效約束區(qū)域，通過計算將地輥安裝尺寸降低80mm較為合適。 對策實施對策實施 對策實施對策實施 地輥安裝高度與繩卡連接裝置相對位置圖

19、地輥安裝高度與繩卡連接裝置相對位置圖 對策實施對策實施 實施五實施五 由于地輥安裝尺寸由原高于鋼軌面40mm降低至低于鋼軌面40mm，通過計算鋼絲繩在運動時在兩地輥之間的最大懸鏈線尺寸，為防止鋼絲繩拖磨枕木，將地輥間距由 16米調(diào)整為8米一組。調(diào)整地輥間距對策實施對策實施 實施六實施六降低繩孔摩擦 對策實施對策實施 在繩孔內(nèi)鑲嵌一套兩半圓形紫銅套,紫銅質(zhì)地較軟，在夾緊力的作用下能與鋼絲繩緊密接觸，形成足夠的摩擦力，保證鋼絲繩在任何情況下不受損傷。同時為消除繩卡器兩端對鋼絲繩的剪切力，兩端制作成圓滑過渡喇叭形，將繩卡器對鋼絲繩的損傷降至最小。紫銅套與夾繩器之間各有矩形螺紋槽，相互鑲嵌其中，防止紫

20、銅套與夾繩器相互滑動。對策實施對策實施 繩卡連接器示意圖半圓形紫銅套紫銅套設(shè)置示意圖實施七實施七改進立輥頂蓋改進立輥頂蓋 將立輥頂端設(shè)計一厚20mm凸緣來約束鋼絲繩滑出。為減少凸緣對鋼絲繩的連續(xù)磨擦，將凸緣設(shè) 計成五瓣。對策實施對策實施 效果檢查效果檢查 QC活動活動效果效果 2006年7月15日，對曲線段有軌運輸進 行了空車速度測試，按1m/s、1.5m/s等速 度進行，達到了1.5m/s速度下礦車繩卡器 與地輥和立輥無鉤掛、碰撞的效果。 2006年7月16日，對曲線段有軌運輸進 行了重車荷載測試，在1.5m/s的速度下， 從總載重的20%、40%、60%、80%至100%， 礦車在曲線段和直線段運行多次，未發(fā)生 任何異?，F(xiàn)象。 效果檢查效果檢查 QC活動活動效果效果 使原計劃曲線段開挖支護工期103天 縮短為79天,提前工期24天，節(jié)約成本 444456元。 曲線段有軌運輸難題的成功解決， 使原材料、石碴運輸時間降低至8小時， 達到了預(yù)期目標(biāo)。 柱狀效果圖柱狀效果圖012345678910目標(biāo)值活動后9 9小時小時8 8小時小時單位：h 效果檢查效果檢查 受業(yè)主、設(shè)計和重慶市交委的贊揚和好評，受業(yè)主、設(shè)計和重慶市交委的贊揚和好評，提高了集團公司在西南市場的競爭力。提高了集團公司在西南市場的競爭力