成贵铁路高瓦斯隧道设备配置方案

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11～31层煤及煤系，煤层总厚度最大约4～8m。横洞断面尺寸为5.1×5.0m，平导断面尺寸为5.1×5.0m，正洞断面尺寸为12.9×8.68m。Ⅲ级围岩断面方量为133m³,Ⅳ级围岩断面方量141m³,Ⅴ级断面方量为146 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12.9×8.68m，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：

①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4.8×28=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型煤矿用液压钻机1套。设备见下图：

ZY-750D型煤矿用液压钻机

②装运

正洞采用有轨双车道运输，以Ⅲ级围岩每循环进尺3.5m，出碴虚方V=1.5×133×3.5=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,该车主要参数见表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5100×1350×1600mm

B、电瓶车最大牵引力

Fmax＝Pc·Ψ·1000（kg）

按Pc电瓶车的粘着重量Pc＝12t

Ψ粘着系数，隧道Ψ＝0.155

计算得Fmax＝12×0.155×1000＝1860kg

C、电瓶车牵引能力

Fc＝Fmax/（ω+i）－W

式中电瓶车最大牵引力Fmax＝1860kg

ω～列车的单位阻力，考虑了起动附加阻力，查铁道部《牵规》ω＝8kg/t

i～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＝81t

D、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＝81t

20 m3梭矿每节最大载重Q＝40t

20 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：V=1.5×133×3.5=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:t1=（260×0.6）/20=8min

每循环装完碴用时间：Tw=698/（260×0.6）×60=268min

每循环需装碴梭矿数量为：698/20=35车

出碴列车行走时间：t2=3.4km/8.7km/h×60=24min

正洞出碴最短时间：T d=24（进洞）+268（装碴）=292min

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

防爆型XK12-9电机车

③喷锚支护

采用6台HSP-7FB防爆型湿喷机进行喷锚作业。

喷锚车台数计算：

掌子面一次喷锚最大量：（8.52 m3×0.7（Ⅴ级时同时两个台阶喷锚）+2.8 m3（临时支护喷锚量））×3m=26.3 m3

1台HSP-7FB的理论输出量：7 m3/h。

1台湿喷机所用时间：26.3×(1+0.15)÷（7×0.6）×60=432min

0.15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：

HSP-7FB防爆型湿喷机

④混凝土衬砌

根据实际混凝土的用量，搅拌站配置HZS60和HZS90拌合楼各1套，1台LG856装载机上料，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÷1×2min=12mim