不同斷面隧洞施工機械配置方式淺論

孫敬超

（中國水電建設集團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公司露天礦南中擴開采配套項目，是鉬業公司為實現礦山可持續發展，根據露天礦開采整體規劃和目前開采現狀而實施的重點工程。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、變質石英巖為主，洞內圍巖以Ⅳ、Ⅴ類為主。

2 機械設備配置方案

隧洞施工一般有幾個特點：作業循環性強；作業的空間有限；作業的環境惡劣；作業的風險性較大等特點。

本工程具有上述所有特點，因此除了慎重選擇掘進方法、支護方法外，出渣機械設備配置也是一個決定性的方案，要針對工程主要特點結合工程實際條件，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械設備配置為側卸式裝載機裝車、自卸汽車運輸，區別主要在于根據隧洞斷面的大小、水文地質條件、運輸距離、施工平面布置條件等，選擇合適的設備型號、規格，最終達到滿足施工要求。但這種設備配置的前提是隧洞的斷面要足夠大，能夠滿足裝載機和自卸汽車在洞內并排作業。

本工程地處鉬礦礦山地區，圍巖以鞍山玢巖、變質石英巖為主，圍巖中含有鉬礦石，而鉬礦石為軟巖石，因此圍巖很破碎。同時地下水豐富，發生塌方較多。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、連續作業。

因為本工程隧洞開挖斷面較小，側卸式裝載機和自卸汽車不能夠并排作業，因此雖然該設備組合能夠快速作業，但無法在本工程中使用。另外，采取分段擴大斷面以滿足此設備配置要求也不現實。以前的隧洞施工中，曾采用過扒斗式耙渣機進行裝車，但該種設備效率較低無法滿足本次工程施工的要求。如采用挖掘機裝車，其排放油煙太大，不便洞內后續施工。

經多種方案比較，調查了挖掘裝載機的使用情況，結合隧洞每循環的爆破的出渣量、設備的裝車速度、運輸距離等，最終采取挖掘裝載機裝車，5.0T自卸汽車運輸的機械配置方案。

3 挖掘裝載機使用說明

3.1 用途和特點

本工程采用南昌通用機械有限責任公司生產的LWL-260履帶挖掘裝載機。其為該廠生產的該類產品的第一臺，是一種連續生產的高效率出礦設備，主要用于鐵路隧道施工、礦山平巷掘進、引水洞和國防洞窟施工中的裝載作業，適用于5m×5m以上的大中型巷道。機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。本機采用電動全液壓傳動，液壓系統采用風冷，電纜自動同步收放，電動加油。

3.2 挖掘裝載機主要結構

LWL-260挖掘裝載機由反鏟機構、運輸槽、履帶行走總成、機架總成、液壓總成、卷纜總成、駕駛棚、電器系統八部分組成。

4 工作過程

4.1 挖掘裝載機停置

挖掘裝載機在隧洞掘進不深時，每次工作完后停放在洞外安全的地方，在隧洞掘進很深而且留有避車洞時，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，以確保機械安全。

4.2 工作就位

隧洞爆破完成后，進行排煙、排險，然后挖掘裝載機就位、出渣。挖掘裝載機行走時，電纜由卷纜架自然拉出，直至就位。

4.3 挖掘裝車

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

表1 主要技術參數

由于挖掘裝載機的反鏟機構與普通挖掘機不相同，它不能做水平方向360°旋轉，旋轉角度很小，最大挖裝寬度為9.2m，因此，裝料時將其放置在隧洞中間，依靠反鏟機構左右轉動將兩側的石渣扒進運輸槽，同時自卸汽車也可停放在中間，使裝料時不至裝偏，也有利于行走。

反鏟機構在操作過程中應注意不能用鏟斗直接撞擊運輸槽和鏟板，否則將造成槽體和推板嚴重變形，無法繼續使用。同時，要注意運輸槽中的刮板鏈是否正常工作，如被石渣卡住，則應立即停止輸送，進行處理，否則有可能崩斷鏈條或壓鏈板螺釘，嚴重影響生產。

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

挖掘裝載機不但可裝車，還可利用反鏟機構扒取遠處的巖石，也可以用鏟斗清理工作面。

4.4 退出

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

到達停放地點后，把反鏟大臂放下，使斗齒剛好碰至地面，運輸槽料口降至最低位置。

5 本次工程機械配置的特點

本工程因受斷面限制，洞內車輛無法并排行駛，進口端施工中在0+300M處留一避車洞。因此在運輸石渣時，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時，后一輛才準備進入，致使挖掘裝載機不能連續作業，中間出現暫時停滯時間，距離越大，停滯時間越長。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的優勢，因此成為本次工程的最佳方案。

（1）LWL-260挖掘裝載機采用電動全液壓傳動，結構緊湊，推進力大，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挖掘裝載機主要動作采用先導閥控制，操作輕松簡便，工作平穩無沖擊，性能可靠，維修方便。

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

（4）與扒斗式耙渣機相比，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 結語

在隧洞施工過程中，挖掘裝載機出現故障維修時，曾采用大宇200挖掘機進行裝車，但其操作時在洞內排放了大量的油煙，設計的通風系統全負荷工作也無法將油煙排出，使得洞內光線昏暗，視線不通，造成施工很不方便，致使工作效率大幅度降低，與挖掘裝載機相差很大。

本工程實踐證明，LWL-260挖掘裝載機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械配置時，推薦選用LWL系列不同規格的挖掘裝載機。陜西水利