成贵铁路高瓦斯隧道设备配置方案.docx

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1、高瓦斯隧道设备配置方案本方案以成贵铁路11标高坡隧道2#横洞为例，阐述高瓦斯隧道 有轨运输设备配置。详细内容如下：一、工程概况高坡隧道位于镇雄至毕节之间，全长4568m。其中我标段高坡隧 道2#横洞正洞长2779m，平导长2977m。正洞高瓦斯段长1159m，煤 层瓦斯段1109m，主要岩性为砂岩、泥岩、炭质页岩，铝土岩夹煤层， 隧道穿越含煤系地层在该段不同段落可能遇到1131层煤及煤系， 煤层总厚度最大约48m。横洞断面尺寸为5.1X5.0m，平导断面尺 寸为5.1X5.0m，正洞断面尺寸为12.9X8.68mIII级围岩断面方量 为133m3 ,级围岩断面方量141m3, V级断面方量为1

2、46 m3,弃碴 49.2万方，涌水量最大4711 m3/d （顺坡）。二、高瓦斯隧道有轨运输设备配置情况1、正洞设备配置方案（见附表1）高坡隧道2#横洞位于镇雄县黑树镇兰家坡，正洞长2779m，断面 尺寸为12.9 X 8.68m，石方开挖约383535m3，喷锚支护约27790m3， 混凝土总量约83370m3,为高瓦斯隧道，采用有轨双车道运输，配置 方案具体如下： 开挖根据断面，正洞配备28台YT-28风动凿岩机钻孔，单台最大耗 风量4.8m3，合计耗风量4.8X 28=134.4m3，配置20m3的空压机7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 1压钻

3、机1套。设备见下图:ZY-750D型煤矿用液压钻机 装运正洞采用有轨双军道运输，以III级围岩每循环进尺3.5m,出碴 虚方V=1.5X133X3.5=698m3,采用LWL260防爆型挖装机1台装碴， 配置10辆SDB-20梭式矿车，由XK12-9防爆型电机车牵引，将碴土 运至洞外碴场。A、矿车采用SDB-20梭式矿车,牵引动力使用XK12-9电瓶车,该军主要参数见表1。表1 XK12-9/192-1KBT.1电瓶车技术参数表粘着重量t12轨距mm900轮距mm680起动牵引力kN29.43持续牵引力kN16.48持续速度km/h8.7通过最小曲线半径m10机车外型尺寸5100X 1350

4、X 1600mmB、电瓶车最大牵引力Fmax = Pc W 1000 (kg)按Pc电瓶车的粘着重量Pc = 12tW粘着系数，隧道W =0.155计算得 Fmax=12 X0.155 X 1000 = 1860kgC、电瓶车牵引能力Fc = Fmax/(3 +i)W式中电瓶车最大牵引力Fmax = 1860kg3列车的单位阻力，考虑了起动附加阻力，查铁道部牵规3 =8kg/ti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 = 81tD、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

5、 = 81t20 m3梭矿每节最大载重Q = 40t20 m3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：=1.5X133X3.5=698 m3；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：气=(260X0.6) /20=8min每循环装完碴用时间：Tw=698/ (260X0.6)X60=268min每循环需装碴梭矿数量为：

6、698/20=35车出碴列车行走时间：t3.4km/8.7km/hX60=24min正洞出碴最短时间：T=24 (进洞)+268 (装碴)=292min d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梭式矿车城南机械防爆型XK12-9电机车 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

7、计算：掌子面一次喷锚最大量：（8.52 maX0.7 （V级时同时两个台阶 喷锚）+2.8 m3 （临时支护喷锚量）X3m=26.3 m31台HSP-7FB的理论输出量：7 m3/h。1 台湿喷机所用时间：26.3X （1+0.15）： （7X0.6） X60=432min0.15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：120 min =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。设备见下图: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

8、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6 m3。搅拌一车料需要时间：6： 1X2min=12mim运输时间：3.4km： 10 X 60min=20min一列混凝土运输车运、装、返回用时合计:ET=20+12+20=52min混凝土运输车数：（52：12+1） =66台TSB-6防爆轨式混凝土输送车满足运输需求。 施工通风正洞前期采用压入式通风，正洞设置1台2X160kw防爆通风机， 配（p 1800mm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

9、连接处、台车处增设SLFJ100-2T防爆射流风机。 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5.1X5.0m，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： 开挖根据断面，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4.8X7=33.6m3,需要配置型号20m3的空压机2台， 简

10、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。 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。防爆设备见下图:防爆型SDB-2U梭式矿车 喷锚支护采用2台HSP-7FB防爆型湿喷机进行喷锚作业。设备见下图: 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、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。

11、 施工通风平导前期配置1台2X75kw防爆通风机、（p 1400mm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2X160kw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。 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 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

12、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

13、离 约1500米。如下图所示高坡隧道2#横通道第三阶段施工”一 污风匚二1射流风机 新鲜空气主风机竖井;密封门竖井排烟通道1污风 匚二1射流风机1新鲜空气=主风机高坡隧道2#横通道第四阶段施工中横洞HD2K0+4762#横洞压风机通风量确定 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：Q=60VS1式中：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。Q =60VS=60 X 146 X 0.3=2628m3/min。 1按洞内同一时间最多人计算：Q=3KN2式中：3每人每分钟供风标准，m3/minK隧道通风系数，

14、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 7予.7 8 .Q = 3G(ALo)=和3：340x (146x100)2 3 t30式中：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；L。烟炮抛掷长度(m/)，1.2X(15+G/5)A开挖断面积t通风时间，一般为2030min，取30min.上式按每千克炸药产生的CO=40 L/Kg，对于煤层应取100 L/KgQ3=1081X2.5=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

15、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 机二Q 需/ (1-p ) l/100=2702/ ( 1-0.015) 1500/100=3389m3/min. 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=1.2X6.5Xa XLX (Q/60)2 /d5=3988pa其中a风阻系数，取0.0025L隧道通风长度，1500米d配用风管直径，1.8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。 压入式风机选择根据计算，单台风机应提供的风量

16、3389m3/min和风压4629Pa, 对应风机性能曲线，选择我们生产的SDFNH4/2X160KW （防爆型） 通风机。其性能为：风量19363772m3/min，风压10176472Pa； 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皿验算，最大风速为3772 : 100 : 60=0.62m/s ；因0.62m/sV1m/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。平导、2#横洞施工所需风机 平导所需压入式风量按洞内最小允许风速计算：Q=60VS1式中：V保证洞内稳定风

17、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，S=40m2。Qj60VS=60X40X0.3=720m3/min。按洞内同一时间最多人计算：Q=3KN2式中：3每人每分钟供风标准，m3/minK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：7 8 7 8 Q3 = -T 3回 ALO)=就寸 90 乂 (40 乂 35) 2式中：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；L。烟炮抛掷长度(m/)，1.2X(15+G/5)A开挖断面积t通风时间，一般为2030min

18、，取30min.上式按每千克炸药产生的CO=40 L/Kg，对于煤层应取100 L/KgQ3=158X2.5=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。考虑风管百米漏风率1.5%，则风机提供的风量应为：Q 机二Q 需/ (1-0) l/100=720/ ( 1-0.015) 1500/100=974m3/min. 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=1.2X6.5Xa XLX (Q/60)2 /d5=1445pa其中a风阻系数，取0.0025L

19、隧道通风长度，2000米d配用风管直径，1.4米计算.通风管路局部阻力计算：36pa返回污风隧道摩擦阻力：1974 pa隧道内通风阻力计算：3455pa。 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SDFNq 11.5/2 X75KW (防爆型)通 风机。其性能为：风量11712285m3/min，风压7244629Pa；配套 风管1.4米直径。风速验算：按取风机最大风量2285m3/min采用成 洞断面S=30皿验算，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

20、通风机。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 抽二K (Q 供 1+ Q 供2) =1.25X(3389+974)=5453 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；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0.15 m/s，坑道内不小于0.25 m/s，但不大于6 m/s。则风量应满足:0.25X60XSjWQ 抽W6X60XS）式中：Sj平导巷道过风断面，30m2； 通风负压通风负压摩擦阻力采用下式计算：h I了 q 2 x 9.8爬）式中：a通风阻力系数，（kg.S2/m4）；取0.005L巷

21、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总二1.2Xh=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：FBCZNo20/160kw。其性能为：风量 22006340m3/min，风压 4901640Pa。布置示意如图：高坡隧道竖井通风布置图射流风机选型及安装 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=VXSXK式中：V为隧道风速m/s； 机S隧道成型断面积m2, K为局部损失系数，取1.1。Q机=0.3X146 X 1.

22、1=48.2m3/s。风机型号选择SSFNM2.5/55KW，其基本参数为：风量 53.2m3/s，风速 32.2m/s,推力 2450N,功率 55KW。 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。轨道布

23、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2030m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16X16；槽钢使用16型。轨枕的长度有两种。一般地段轨枕长 1500 mm,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ZDX9

24、43-6-3022。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 101.22 m3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：5=。二可X ：挖装子挖装正洞出碴矿车运行图（14出洞,5卸碴,6、7装稽,810进洞）平导出碴矿车运行图（1卸碴,2进洞,3装碴）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

25、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。 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

26、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。 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。 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

27、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0290V。实际使用充电电流调在60A左右,每组电瓶的充 电时间为1015h。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

28、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1014个小时，而放电完毕后的蓄电池正常充电一次需 要1416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：蓄电池二1： 1.5。由于 高坡2#横洞最大运距约为3.

29、4km,可适当增大。二0一四年三月六日高坡隧道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（耗风）工作地点备注超前地质 预报煤矿用液压钻机ZY-750D台118.5KW18.5KW掌子面开挖设备风动凿石机YT-28台284.8m3/min134.4m3/ min掌子面开挖台架自制台1掌子面装运设备挖装机（防爆）LWL260台190KW90KW正洞挖掘机（防爆）斗容1台175KW75KW仰拱与平导共 用梭式矿车（防爆）SDB-20台1037KW370KW正洞电机车（防爆）XK12-9台10正洞装载机ZL50台1洞外装碴奔驰自卸车台6洞外倒碴支护设备湿喷机（

30、防爆）HSP-7FB台67.5KW45KW喷锚用8m3/min48m3/min搅拌机JS750套137.5KW37.5KW喷锚料二衬设备衬砌台车12m台160KW60KW衬砌与平导共 用装载机ZL50台1拌合站拌合楼HZS60套1120KW120KW拌合站拌合楼HZS90套1160KW160KW拌合站砼输送车（防爆）TSB-6台618.5KW74KW洞内砼输送泵（防爆）HBT60台190KW90KW洞内风水电 设备通风机（防爆）2*160套1320KW320KW压入式空压机20 m3台770KW770KW空压站发电机300KW台2洞外变压器S11-630-10/0.4台3洞外变压器（防爆）S1

31、1-800-10/0.4台1高压进洞与平导共用其他设备简易栈桥自制套1仰拱用防水板铺设台架自制台1防水板铺设高坡隧道2#横洞平导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（耗风）工作地点备注超前地质预报煤矿用液压钻机ZY-750D台118.5KW18.5KW掌子面与主洞共用开挖设备风动凿石机YT-28台74.8m3/min33.6m3/min掌子面开挖台架自制台1掌子面装运设备挖装机（防爆）WZ160台145KW45KW平导挖掘机（防爆）斗容1台175KW75KW仰拱梭式矿车（防爆）SDB-20台337KW74KW平导电机车（防爆）XK12-9台3平导支护设备湿喷机（防爆）HSP-7FB台27.5KW15KW喷锚用8m3/min16m3/min二衬设备衬砌台车10m台160KW60KW衬砌砼输送车（防爆）TSB-6台218.5KW74KW洞内砼输送泵（防爆）HBT60台190KW90KW洞内风水电 设备通风机（防爆）2*75套1150KW150KW压入式通风机（防爆）1*160套1160KW160KW抽出式射流风机SLFJ100-2T台255KW110KW横通道空压机20 m3台2110KW220KW空压站变压器S11-630-10/0.4台1洞外变压器（防爆）台高压进 洞与主洞共 用其他设备简易栈桥自制套1仰拱用防水板铺设台架自制台1防水板铺设