雪峰山隧道通風(fēng)豎井天井施工及施工機械簡介

雪峰山隧道3#豎井天井施工及鉆機簡介3#通風(fēng)豎井采納“中心擴孔”施工方式，用鉆機進行天雪峰山隧道通風(fēng)方案[1]雪峰山隧道為上下行分離的雙洞隧道，其中左線隧道長 6946m，右線隧長6956m，是邵懷高速公路的操縱性工程。雪峰山隧道左右線隧道通風(fēng)方案采納縱向分段送排式通風(fēng)：左線隧道分三段通圖1 雪峰山隧道通風(fēng)方案示用意雪峰山隧道3#通風(fēng)豎井設(shè)計[2]雪峰山隧道3號豎井為垂直豎井，送風(fēng)面積，周長，豎井深360米，井口高程850米。排風(fēng)面積，周長，豎井深370米，井口高程860米。襯砌后豎井凈徑為φ，從上井口至下部約5m狀松散結(jié)構(gòu)的全、強風(fēng)化硅化砂質(zhì)板巖，再往下約15m為節(jié)理裂隙發(fā)育，呈塊結(jié)構(gòu)的輕風(fēng)化硅化砂質(zhì)板巖。圖2 雪峰山隧道3#通風(fēng)豎井斷面圖通風(fēng)豎井施工方式由于該豎井深度較大，且上部巖石松散，用一般鑿巖爆破法，不但工效低、掘進速度慢，而且極易發(fā)生人身平安事故，采納“中心擴孔”法是一種平安、快捷、能確保施工質(zhì)量的先進方式。Ф250mm炮孔，通過爆破法形成大豎井，再通過襯砌，達到最終設(shè)計豎井（3。此施工方式的重點在于如何形成天井。圖3通風(fēng)豎井施工方式簡圖“中心擴孔”法具有本錢低、速度快、作業(yè)環(huán)境較好和平安等特點。高精巖作業(yè)時，先導(dǎo)井口蓋上井蓋，人員和設(shè)備平安取得了保障。雪峰山隧道3號豎井的巖層屬于中硬以下巖石，超級適合天井鉆機的鉆進作業(yè)，且此施工方式采礦方面已有成功的先例，如兗洲礦務(wù)局濟寧3號井（付井8m600m300m1/4。天井鉆機介紹[3]國內(nèi)外現(xiàn)狀及進展趨勢621000201967年,長沙礦山研究院率先開始國內(nèi)的天井鉆機研究，70年代正式開始樣機研制工作，通過80年代以前的刀具和液壓馬達攻關(guān)、80年代以后的增加品種時期，此刻已經(jīng)有14種型號、近11070000m目前世界上天井鉆機正朝著大、小、深、盲、斜、智能化和兩級邁步式擴孔3m,而國外已達φ，能夠預(yù)見的是，依機的設(shè)計鉆進深度最深已達1200m；三是盲天井鉆機穩(wěn)固持續(xù)進展：這種鉆機取消了傳統(tǒng)的鉆桿，采納邁步移動式，即鉆機進入井內(nèi)鉆進，并運用了運算機操450～900TamrockRhino1000E型鉆機和日本KokenBM雪峰山隧道3#豎井天井選用鉆機介紹雪峰山隧道 3#豎井天井選用了長沙礦山研究院新改良的成熟產(chǎn)品：“AT2000G型”深天井鉆機，該設(shè)備有如下特點：整套設(shè)備采納全液壓驅(qū)動操縱系統(tǒng),各鉆進參數(shù)（軸壓、轉(zhuǎn)數(shù)和扭矩等）可依照巖石情形和鉆進深度無級調(diào)整抗沖擊性好，工作平穩(wěn)；采納雙油缸推動系統(tǒng),推動力大，平穩(wěn)性好；回轉(zhuǎn)系統(tǒng)采納雙低速大扭矩液壓馬達結(jié)構(gòu)簡單性能靠得住的三軸式一般直齒輪減速器和具有軸向浮動萬向擺角機構(gòu)的機（用以彌補連接鉆桿時旋扣起落速度與推動速度差及排除鉆進中鉆桿偏擺產(chǎn)生的附加彎矩；主機、泵站、操作臺和鉆桿車均采納軌輪移動方式運搬方便采納單梁懸臂式電動葫蘆吊車和旁側(cè)式液壓機械手遞送鉆桿系統(tǒng)能從鉆機前方的任意方位迅速地將鉆桿或穩(wěn)固器準確地遞送到鉆進軸線上方便靈活采納壓力水排渣冷卻系統(tǒng)鉆進現(xiàn)場無粉塵污染；鉆機采納向下鉆導(dǎo)向孔、向上擴孔、全斷面切割、直接成井的鉆進方式，天井能直接鉆通，擴孔刀頭從上水平掏出。要緊技術(shù)性能指標如下：導(dǎo)孔直徑擴孔直徑Φ241mmΦ～鉆進深度400(Φ～120m(Φ鉆進角度60°～90°導(dǎo)孔轉(zhuǎn)數(shù)0～30r/min擴孔轉(zhuǎn)數(shù)0～13r/min導(dǎo)孔推力0～900kN擴孔拉力0～1800kN擴孔扭矩0～快速上升速度0～min快速下降速度0～min鉆進偏斜率≯1%總功率180kw主機搬運尺寸3000x1400x1900（長x寬x高）mm主機工作尺寸4500x1800x4100（長x寬x高）mm綜合成井速度（中硬以下巖石： ～h供水系統(tǒng)等組成（見圖4。主機是設(shè)備的工作執(zhí)行機構(gòu)，要緊由回轉(zhuǎn)部份（1108、推動部份（2、車身部份（345等、鉆桿裝卸部份（713和機械手6等、主機固定部份（1和壓板）等組成（見圖5。圖4 型深天井鉆機潤滑系統(tǒng)2.基礎(chǔ)3.主機4.鉆具5.操縱臺6.電控柜7.鉆桿車8.泵站9.供水系統(tǒng)10.專用工具圖5主機結(jié)構(gòu)1.車架千斤頂2.插板3.車架4.斜撐缸5.斜撐桿6.機械手7.輔助卸釬器8.機頭9.機架10.減速箱11液壓馬達12推動缸13吊車鉆前預(yù)備地腳螺絲，固牢主機。鉆導(dǎo)向孔。穩(wěn)固器完全進入導(dǎo)孔時，才能慢慢將軸壓和轉(zhuǎn)速增加到正常值，并改用持續(xù)推動。距第一個穩(wěn)固器7～8m時接入第二根穩(wěn)固器（仍起導(dǎo)向作用。以后，每隔15～20m裝一根穩(wěn)固器(要緊起50m改換刀頭擴孔（即每進行一次瞬時推動，都必需等刀頭的沖擊明顯平穩(wěn)后再實施下一次瞬時推動。如此反復(fù)，直至巖面全數(shù)刮平（所有滾刀均接觸巖面）注意的幾點是：要先開水（作用是冷卻刀具和滅除粉塵，后開鉆。先停鉆，后停水。卸鉆桿前要超擴必然深度，確保換鉆桿時擴孔刀具離開巖面。（或孔洞區(qū)，沖擊趨于平穩(wěn)，再恢復(fù)按常壓擴孔。若是擴孔進程中發(fā)生進尺異樣（進尺很慢或不進尺有可能是刀具損壞，可將擴孔刀頭放到下水平檢查、改換已損壞的刀具。大的沖擊，造成卡鉆、主機移位或損壞機件。鉆機應(yīng)用的有關(guān)重大問題[4]用AT2000G型深天井鉆深380m、直徑天井的計算和可行性分析、擴孔拉力的校核鉆380m井深、直徑刀頭、硬度f10的巖石中所需的擴孔拉力T：T=nPD+W=8x90+809=1529（kN）式中：n—滾刀數(shù)，刀頭的n=8PD—每把滾刀所需的拉力，一PD＝70～120kN，鑲齒盤形滾刀、硬度f8的巖石，取 PD＝90kNW—隨機向上運動的最大重量W=W1+W2+W3+W4+W5+W6=+8++14+760+=809（kN）式中：W1—減速箱重量，W1＝W２—推動缸隨動重量，W２＝8kNW３—輔助卸釬重視量，W３＝W4—油馬達、機頭及其它重量，W4＝14kNW5—最大鉆桿重量（按m計＝W６—擴孔刀頭重量，W６＝由于所需的擴孔拉力T(=1529kN)小于鉆機推動缸產(chǎn)生的擴孔拉力（ 0～N，因此知足要求。、擴孔轉(zhuǎn)數(shù)的計算直徑刀頭所需的擴孔轉(zhuǎn)數(shù)n擴：n擴=60V刀/πD=/(π=（r/min）式中：V刀—擴孔刀頭邊刀的線速度，取V刀=（m/s）D—擴孔刀頭外徑，D=（m）由于刀頭所需的擴孔轉(zhuǎn)數(shù)n擴 (=14r/min)大于鉆機產(chǎn)生的擴孔轉(zhuǎn)速0-17r/min,因此知足擴孔轉(zhuǎn)數(shù)要求。、擴孔扭矩的校核直徑Ф刀頭、硬度f10的巖石中所需的擴孔扭矩M1：M1=（）式中：K—表征巖石特性常數(shù)，Ｋ=6x10-5D—刀頭直徑，D=150（cm）W—刀頭直徑單位長度上的重量，Ｗ=72000/150=480（kg/cm）380m深井擴孔中由于孔中20根穩(wěn)固器所消耗的扭矩M２：M2=nM穩(wěn)＝=16式中：n—穩(wěn)固器的利用數(shù)量，n=20M穩(wěn)—每一個穩(wěn)固器與巖壁摩擦所消耗的扭矩，取M穩(wěn)=實際擴孔所需扭矩M:M=M1+M2=+16=鉆機的額定擴孔扭矩為0～6（，大于所需計算扭矩（，因此知足要求。、結(jié)論通過理論計算，該鉆機的要緊參數(shù) —擴孔拉力、轉(zhuǎn)數(shù)和扭矩均能知足在380m井深、直徑Ф、巖石硬度f10的條件下的擴孔要求，因此該方式是可行的穿孔速度與刀具負載實驗得出擴孔時穿孔速度與刀具負載之間的關(guān)系曲線，見圖6。圖6滾刀穿孔速度曲線力小于最小刀具負載（在圖示不正常范圍內(nèi)，那么穿孔速度過慢，刀具磨損加正確選擇擴孔拉力（刀具負載）是十分重要的。擴孔刀具的負載（滾刀計算：T＝(F-W)/n kN式中：T──每把滾刀上的負載，kN；F──主機的擴孔拉力，kN；W，；n──刀頭上的滾刀數(shù)量。（負載成正比。當增加的負載使扭矩超過額定值時，主機拖帶不動而產(chǎn)生卡鉆。故它又要知足下式：T＝M/ kN式中：M──主機的回轉(zhuǎn)扭r──擴孔半徑 mf──摩擦系數(shù)其余符號同上式。用上式計算時，若是是液壓鉆機，M值取主機額定扭矩的85％，若是是電動鉆機，那么取75％；f值一樣在～之間，在極硬巖層中和利用球齒滾刀時，f值取,?軟巖和利用契齒滾刀時取，中硬巖和利用鑲齒盤形滾刀時取。鉆進偏斜率天井鉆機的鉆進偏斜率一樣可操縱在1％之內(nèi)。可是，必需采取以下方法：10～20m有效作業(yè)率天井鉆機的效率較高，一樣月成井在100m左右，作業(yè)率約為90％。由于硐室預(yù)備、設(shè)備搬遷、排渣、上卸鉆桿、改換鉆頭和擴孔刀頭等輔助作業(yè)要花大量時刻，實際花在純鉆導(dǎo)孔和純擴孔的時刻僅占總時刻的40％左右。認真安排鉆進打算和鉆進工藝能夠減少這些輔助作業(yè)時刻，提高鉆機的有效利用率。鉆進本錢天井鉆進本錢要緊由鉆機折舊、硐室預(yù)備、水、電、油的消耗、鉆頭和滾刀損耗、維修和人工工資等費用組成。它隨巖石硬度轉(zhuǎn)變有較大不同，在極硬巖石（抗壓強度在350MPa以上）中的鉆進本錢比在中硬以下巖石（抗壓強度在以下）3～5～7倍；第老是稍低于或相當于吊罐法。結(jié)語在公路隧道通風(fēng)井的選擇上，豎井能夠大大減小通風(fēng)阻力，從而降低通風(fēng)期有保障（3；鉆進本錢低；無炮煙、水淋，噪音和粉塵濃度小，作業(yè)環(huán)境好。筆者以為，隨著社會的進步，科技的進展，天井鉆機直徑、深度、傾角可無爆破成井,不破