斜井出渣方案

長大隧道礦井斜井出渣方案：斜井是全線坡度最大的支洞，長大隧道礦井斜井支洞輔助出渣方案是該斜井下游主洞的工期為關(guān)鍵線路，斜井出渣效率直接制約主洞的施工進度，故出渣方案的選擇是控制施工工期的重點。在隧洞礦井施工中采取經(jīng)濟合理的出渣方案，安全高效低成本運行優(yōu)質(zhì)地保證施工的順利進行。在長隧道施工中，設(shè)置斜井以增加工作面，縮短工期，但會增加運輸成本和修建井的投入。

工程概況：大型隧道礦井輸水等工程，該工程線路總長201.32km。隧洞工程隸屬于隧道礦井西段工程，采用無壓洞，其總長14.11km。主洞為城門洞型斷面，隧洞斷面尺寸為3.20×3.58m。斜井主洞室開挖施工概述及問題的提出：

斜井總長602.26km，坡度i=42.02%（傾角為25.2度）設(shè)計凈斷面為4.0×4.0m，城門洞形，高差222.62m.綜合坡度42.28%，承擔(dān)主洞施工任務(wù)1823m，其中上游900m，下游923m。

斜井下游主洞開挖為關(guān)鍵線路工程，合同總長度923m，原計劃掘進施工強度為2m/d，總工期452d。根據(jù)開工后的施工進度，斜井按原施工進度計劃剩余工期345d，扣除節(jié)假日，自然因素及不可預(yù)見等不利因素，剩余工期280天。923m/280d=3.29m/d，下游主洞掘進強度不少于4m/d才能保證施工總進度目標(biāo)的實現(xiàn)。為保證施工總進度目標(biāo)的實現(xiàn)，上下游主洞掘進進度應(yīng)大于8m/d，斜井長且坡度大，施工出渣效率的高低是制約施工進度的關(guān)鍵，出渣方案的選擇極其重要，有效合理地選擇斜井大傾角出渣方案，才能保證本工程的計劃能順利完成。

斜井出渣方案選擇：根據(jù)主洞掘進強度計劃，原施工組織設(shè)計擬定的主洞有軌方案已不能滿足施工掘進強度要求，需采用高效出渣方案才能滿足8m/d的施工掘進強度要求，為保證掘進施工強度要求，有以下四種大坡度大傾角斜井掘進運輸方案可供選擇：

(1)斜井曲軌側(cè)卸式礦車有軌掘進運輸方案：該方法主洞內(nèi)采用ZWY-120/55L型裝渣機，然后10噸電瓶運碴車從主洞行進到斜井平臺側(cè)卸式礦車上，再用XK-6/6曲軌側(cè)卸式礦車或者通過斜井洞口的JK-2.5×1.5型斜井提升機牽引，通過有軌運輸方式運送卸載到農(nóng)用車到斜井口，最后農(nóng)用車直接開往棄渣場完成渣料運送，該方案實現(xiàn)了主洞、斜井、洞外出渣一條龍作業(yè)，2次倒運，減少了二次裝渣，可大大加快施工進度。但掘進工作面炮渣不能及時清除，因為運輸距離長，斜井提升量和速度有限，造成出渣時間太長，不能平行作業(yè)，因此該方案運輸工作時間長，不能滿足施工要求。

(2)斜井箕斗+大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉+K-2.5×1.5型斜井提升機+斜井有軌掘進運輸方案：該方法主洞內(nèi)采用ZWY-120/55L型裝渣機裝渣，主洞10噸電瓶運碴車或者ST-12/6梭式礦車運渣，在斜井開挖到平洞后繼續(xù)按原坡度開挖形成一個斜凹槽（就是基坑）尺寸能放進6立方曲軌側(cè)卸式礦車就是可以，礦車在該凹槽內(nèi)等候裝渣。基坑上停設(shè)25立方大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉，12立方梭式礦車將主洞兩頭開挖的渣石運至卸載到大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉，通過溜槽倒入側(cè)卸式礦車里(圖1)，再用JK-2.5×1.5型斜井提升機牽引出渣至洞外，在主洞與斜井交叉部位安置25立方大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉(圖2)，大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉長14m，寬1.8m，堆渣高度2.8m，可堆渣方量25立方，當(dāng)斜井側(cè)卸卸礦車提升運輸不及時，10噸電瓶運碴車或者12噸梭式礦車可將渣石暫時堆存在渣倉內(nèi)，使得掌子面工作面炮渣先清除移開，DW1-31鉆孔臺車好進場開始打炮眼，后期混凝土襯砌可利用交叉處已擴大斷面布置HBT60—13—90S混凝土輸送泵(水平輸送距離1280m)，回填斜坡與平段交界處形成2.5In高進料平臺，混凝土熟料采用箕斗運輸至進料平臺后通過溜槽倒入混凝土輸送泵配帶的二次攪拌筒，再通過混凝土輸送泵輸送至倉面。

（3）大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉+斜井大坡度運碴車+斜井無軌掘進運輸方案：該方法主洞內(nèi)采用ZWY-120/55L型裝渣機裝渣，主洞10噸電瓶運碴車運渣，在斜井開挖到平洞后繼續(xù)按原坡度開挖形成一個斜凹槽（就是基坑）尺寸能放進斜井大坡度運碴車就是可以，斜井大坡度運碴車在該凹槽內(nèi)等候裝渣。基坑上停設(shè)25立方大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉，10噸電瓶運碴車將主洞兩頭開挖的渣石運至卸載到大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉，儲存轉(zhuǎn)載倉再卸載到斜井大坡度運碴車里(圖1)，斜井大坡度運碴車直接運送出洞外，在主洞與斜井交叉部位安置25立方大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉(圖2)，大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉長14m，寬1.8m，堆渣高度2.8m，可堆渣方量25立方，當(dāng)斜井大坡度運碴車提升運輸不及時，10噸電瓶運碴車可將渣石暫時堆存在渣倉內(nèi)，使得掌子面工作面炮渣先清除移開，DW1-31鉆孔臺車好進場開始打炮眼，掛網(wǎng)噴漿支護同時進行。

（4）斜井非爆破施工無軌掘進運輸方案+雙臂串孔鉆車+大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉+斜井大坡度運碴車：掘進使用非爆破雙臂串孔鉆車掘進開挖，主洞內(nèi)采用ZWY-120/55L型裝渣機裝渣，主洞10噸電瓶運碴車運渣，在斜井開挖到平洞后繼續(xù)按原坡度開挖形成一個斜凹槽（就是基坑）尺寸能放進斜井大坡度運碴車就是可以，斜井大坡度運碴車在該凹槽內(nèi)等候裝渣。基坑上停設(shè)25立方大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉，10噸電瓶運碴車將主洞兩頭開挖的渣石運至卸載到大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉，儲存轉(zhuǎn)載倉再卸載到斜井大坡度運碴車里(圖1)，斜井大坡度運碴車直接運送出洞外，在主洞與斜井交叉部位安置25立方大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉(圖2)，大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉長14m，寬1.8m，堆渣高度2.8m，可堆渣方量25立方，當(dāng)斜井大坡度運碴車提升運輸不及時，10噸電瓶運碴車可將渣石暫時堆存在渣倉內(nèi)，使得掌子面工作面炮渣先清除移開，雙臂串孔鉆車又進場開始掘進開挖，掛網(wǎng)噴漿支護同時進行。

方案施工能力分析：主洞上下游兩個掌子面共用一個出渣通道，為充分利用斜井出渣設(shè)備的利用率，兩個掌子面鉆爆，出渣工序必須錯開交叉進行，采用斜井箕斗+大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉方案或者大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉+斜井大坡度運碴車方案后，主洞運輸出渣與斜井運輸分開進行，又必須相互協(xié)調(diào)，但主洞內(nèi)ZWY-120/55L型裝渣機裝渣電瓶運碴車運渣的速度明顯比JK-2.5×1.5型斜井提升機斜井軌道運輸快，設(shè)置了大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉后可解決二種運輸方式速度不協(xié)調(diào)的問題。可使斜井運輸連續(xù)進行，又可在軌道或JK-2.5×1.5型斜井提升機故障時臨時存放一個循環(huán)的渣量，保證掌子面鉆爆施工不受影響，故主洞施工出渣效率的高低主要取決于斜井運輸?shù)纳a(chǎn)能力。

開挖斷面以主洞Ⅲ類圍巖每延米16.9m為計算依據(jù)，松散系數(shù)考慮為1.6，JK-2.5×1.5型斜井提升機提升速度2.5m/s，出渣箕斗容量為6m3，裝載量考慮行駛因素，平均每車裝載4立方，斜井軌道長度632m，DW1-31鉆孔臺車鉆2.7米深每循環(huán)爆破進尺實際以2m計，實方量為33.8m3，虛方量為54.1m。

(1)按日出渣能力計算每車循環(huán)出渣3.5m，用時：632m÷1.5m/s÷60min~2=14rain考慮到裝渣，卸渣時間及不可預(yù)見的耽誤時間，每車循環(huán)出渣3.5m3用時20rain；每小時可出渣60+20=3車，每小時出渣量為3.5m3/車×3車=10.5m3每天可出渣10.5m~24h=252m，根據(jù)施工進度要求，上下游主洞掘進進度應(yīng)大于6m/d計算，每天應(yīng)出渣量為：6x16.9x1.6=162m，考慮1.5倍的保證系數(shù)162m3x1.5=243m3<，252m3，斜井運輸?shù)纳a(chǎn)能力可滿足施工進度要求。

(2)按每循環(huán)出渣能力計算每循環(huán)鉆孔2.7米放炮進尺最低2m共需車次：54.1m3÷3.5m3/車一16車次每小時可出渣3車，每循環(huán)進尺2m共需出渣時間:16車次÷3車=5.3h根據(jù)施工能力，每循環(huán)工序安排為鉆爆時間為5—6h，排煙，除險時間為30分鐘，出渣時間1.5小時，一個掌子面每循環(huán)各工序總用時4h(表1)，每天可施工3個循環(huán)4進尺，且出渣時間1.5h比鉆爆時間2h少，可滿足上下游兩個掌子面鉆爆，出渣工序必須錯開交叉進行的要求，上下游二個掌子面可交叉進行，每個工作面生產(chǎn)能力4m/d，可滿足施工進度要求。

(3)地面空氣進入井下后，在氣體種類和成分上都會發(fā)生一系列物理化學(xué)性質(zhì)變化，化學(xué)成分變化不大的空氣叫新風(fēng)如工作面的空氣；化學(xué)成分變化大的空氣叫乏風(fēng)如回風(fēng)井口的空氣。井下氧氣不低于20%，井下二氧化碳濃度不能超過0.5%，井下一氧化碳最高濃度不能超過0.0024%，井下硫化物最高濃度不能超過0.00066%，井下二氧化硫最高濃度不能超過0.0005%，井下二氧化氮最高濃度不能超過0.00025%，井下氨氣最高濃度不能超過0.004%，井下適宜濕度50-60%但井下都在80-90%，所以需要通過風(fēng)速來調(diào)節(jié)，風(fēng)速不能過低也不能過高，井下風(fēng)速不能超過8m/s，不得小于1.5m/s；每人每分鐘的新鮮風(fēng)流空氣不小于4立方； 定期撒布巖粉或者清除粉塵；降溫空氣溫度不得超過35C必要時穿著冷卻服；只有嚴格遵守以上規(guī)定才能確保礦井建設(shè)與生產(chǎn)的安全與效率。

通過以上施工能力分析比較，斜井主洞出渣應(yīng)采用溜槽+渣倉的出渣方案。

5.1斜井出渣運輸保證措施：

(1)大型臨時儲存轉(zhuǎn)載倉堆放派專人指揮，確保自卸車運渣到凹槽上緣后大部分能通過溜槽直接倒入箕斗，不能直接倒入箕斗時有序堆放，以解決臨時渣倉存渣壓力。

(2)為減少出渣時間，在每循環(huán)響炮前出渣設(shè)備必須全部準(zhǔn)備到位，在掌子面炮響排煙以后裝渣機出渣設(shè)備在最短的時間內(nèi)到達掌子面進行出渣作業(yè)，盡量減少耽擱時間。

(3)在主洞施工期間，每200米設(shè)置一錯車道，以滿足電瓶運碴車錯車需要，減少錯車時間，提高出渣效率。

(4)加大設(shè)備的保養(yǎng)和維護力度，確保扒渣機電瓶運碴車出渣設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。

(5)主洞內(nèi)及時排水，做到洞內(nèi)路面無積水，200米設(shè)置臨時水倉水窩也好，斜井平巷交叉口設(shè)置中央水倉，使用高濃度高揚程高耐磨排沙清淤泵直接排送到洞外。派專人及時清理洞內(nèi)外出渣道路，避免妨礙車輛通行。

(6)渣場棄渣堆放派專人指揮，確保工程農(nóng)用車車輛倒渣有序進行。

(7)定期平整棄渣場地，保證渣場內(nèi)場地平整，出渣車輛倒渣不受影響。

(8)加強通風(fēng)排煙，必要時使用壓人式對旋軸流式局部通風(fēng)機與抽出式對旋軸流式局部通風(fēng)機混合聯(lián)合通風(fēng)、除塵、降溫、除潮濕。增加視線通視性，及時排除安全隱患。

5.2安全保證措施

(1)斜井與主洞交叉處設(shè)計開挖寬度為4m，采用本方案時為保證出渣和進料需要，在交叉處需布設(shè)2條軌道，開挖寬度為6m，對洞室交叉處圍巖穩(wěn)定將產(chǎn)生不利影響；該處洞室交叉的Ⅲ類圍巖穩(wěn)定條件與本工程避車洞(寬10m，深6m)圍巖穩(wěn)定條件相似，施工時擬在原設(shè)計支護參數(shù)的基礎(chǔ)上加大圓弧段鋼支掌面積（工16鋼架加大為工18鋼架），加長錨桿長度至35o0mm，并加強交叉處圍巖變形觀測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)圍巖變形異常時及時加強支護措施。

(2)斜井與主洞交叉處空間小運輸車輛較多，安全管理任務(wù)較重，施工時擬在上下游主洞距交叉處30m部位各開挖一個10mx5m避車洞，出渣時只容許一部電瓶運碴車車輛在交叉處運行，其他電瓶運碴車車輛均在避車洞停放，減少避車洞交通壓力；并在交叉口開挖一個2mx3mx2m值班洞，專人24h值班，做好指揮工作和與洞外掌子面的聯(lián)系，確保施工安全。

(3)在斜井與主洞交叉處布置多方位監(jiān)控探頭，以利于JK-2.5×1.5型斜井提升機操作手隨時掌握洞內(nèi)施工情況，確保施工安全。

(4)洞內(nèi)安裝電鈴和電話，保證洞內(nèi)外通訊暢通。

(5)加強對施工機械的保養(yǎng)和檢修，如使用方案2的尤其是JK-2.5×1.5型斜井提升機鋼絲繩的檢查保養(yǎng)。

(6)加強現(xiàn)有安全管理制度和各安全措施的落實和執(zhí)行力度，確保施工安全。

6結(jié)語，隧洞礦井大多數(shù)為長大深埋隧洞，地質(zhì)條件復(fù)雜，工期長，施工難度大，特別是對于工期長，難度大的斜井施工隧洞礦井，開挖出渣方式的選擇直接決定了工程的施工進度和造價。本工程根據(jù)現(xiàn)場實際特點，斜井主洞出渣選擇經(jīng)濟合理的溜槽+渣倉的方案，不僅能使本工程的工期滿足要求，而且能安全優(yōu)質(zhì)地保證施工的順利進行。