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2007年度全国工程建设优秀质量管理(QC)小组活动成果发表会攻克大断面陡坡斜井曲线段运输难题中铁隧道集团有限公司第一工程处石忠项目经理部斜井施工QC小组二00七年六月发表人:刘汉红工程概况方斗山斜井是沪蓉国道主干线支线分水岭(鄂渝界)至忠县高速公路方斗山特长隧道(全长7.6km)的运营专用通风巷道,工程位于重庆市石柱县境内,是目前国内在建斜井中开挖断面最大、倾角较陡、长度较长的斜井之一。斜井左线全长708m,倾角24°,开挖断面面积为56.8~72.7m2,开挖宽度为9.4~10.04m,高度为7.28~7.97m;斜井右线全长782m,倾角22°,开挖断面面积为41.3~53.8m2,开挖宽度为7.9~8.54m,高度为6.28~6.98m。详见下图:斜井平面位置布置示意图井身曲线段右线斜井左线斜井工程概况斜井右线曲线段放大图工程概况560640720800560640720800JYK0+200R150JYK0+10045°0'0117.810JD138.2斜井起点JYK0+000斜井洞内轮廓图工程概况小组概况QC小组名称斜井施工QC小组活动课题攻克大断面陡坡斜井曲线段的运输难题注册编号QC-2006-8课题注册时间2006.3.17活动时间2005.3至2006.10次数10小组类型创新型序号姓名年龄性别职称文化程度组内职务1李集光35男工程师专科组长2刘汉红29男助工专科副组长3赵立新28男助工中专副组长4刘长柱30男工程师本科组员5喻东24男助工本科组员6罗俊荣42男助工中专组员7王静32男助工中专组员8郭世杰34男高级技师高中组员9张万营28男工程师大专组员10孙联伟33男工程师本科组员选择课题经济效益方斗山隧道斜井总造价4416万元,仅提升设备就花费了448.22万元,各种抽水设备花费了98.15万元,材料费为3658.4万元。因此,优质高效的完成斜井施工,是控制成本的关键所在。选择课题方斗山斜井右线开挖支护计划工期16个月,平均月进尺为48.89米/月。由于前期受征地的影响,且设计围岩与实际出入较大,斜井实际开工时间滞后3个月,实际工期仅有13个月,平均开挖支护进度需达到60.15米/月。另外,仅右线曲线段开挖、初期支护工期需103天。因此,如何解决斜井曲线段运输将是确保工期的关键。工期要求方斗山隧道斜井无论从长度、坡度和断面面积在国内均属罕见,且还有127米长的曲线段,成功解决曲线段运输,不但对“中隧集团”品牌具有极大的推广价值,也为今后施工类似工程积累经验,而且也将填补国内此项空白。因此,攻克大断面陡坡斜井曲线段运输难题刻不容缓。社会效益选择课题设定课题目标根据现场作业人员技能和实际情况,QC小组成员通过计算,按确保满足斜井开挖支护工期需求,曲线段每循环作业时间如下:开挖、初期支护每循环作业时间表序号工序名称所需时间(h)备注1钻眼42装药爆破0.53通风0.54材料、石碴运输9已考虑平行作业重叠时间5初期支护施工4含锚杆、钢筋网、拱架、初喷和复喷砼作业时间设定课题目标QC小组成员经过讨论,将课题目标设定为:在9小时内完成每循环作业运输任务。提出方案并确定最佳方案分段牵引法:根据物体无外界其它约束的情况下只能沿牵引方向做直线运动的理论,将曲线运输分多段牵引。刮板输送机法:采用矿用刮板输送机分段倒运。推土机倒运法:从风机房向上开挖,使用推土机将放炮后的碴推至风机房,在风机房内装车通过正洞运至洞外。提升机运输法:通过对现有提升有轨运输系统进行改进直接过曲线。(一)提出运输方案QC小组通过购买书籍、走访专家和上网查询等途径,均没有找到解决曲线段运输问题的办法。针对工程实际特点,经过认真讨论,确定了如下4种运输方案:通过对以上四个初步运输方案的比选,选定出三种曲线段运输方案:曲线段运输方案分段牵引法刮板输送机法提升机运输法提出方案并确定最佳方案(二)各种运输方案分析分析评估综合评分分析结论安全性实施难度经济性工期影响1、煤矿在平面上转角采用此方法,在斜面上还无先例,但理论可行。2、需要开挖两个硐室安装两台绞车。3、需增加两台机械转盘,转盘需单独研制,且费用大(10万元/个).4、由于需反复摘钩危险很大,施工速度缓慢。233210特点:费用较高,工期影响较大,作业过程不安全。结论:不适用1、采用分段牵引法分析提出方案并确定最佳方案2、采用刮板输送机法分析分析评估综合评分分析结论安全性实施难度经济性工期影响1、运输可以实现连续性。2、所需设备均有定型产品。3、费用高,每米需1.3万元左右。4、不能紧跟工作面,需挖掘机倒碴。5、每两循环需接输送机,维修人员多。6、不能反向向下输送喷浆料及其它任何材料。421310特点:安全,费用高,不便实施,工期压力大。结论:不适用提出方案并确定最佳方案3、采用提升机运输法分析分析评估综合评分分析结论安全性实施难度经济性工期影响1、可充分利用现有设备,节约投入。2、运输速度能够保证,可反向(向下)运输其它材料。3、费用教底(需增加一些附件)。4、无类似成功经验可借鉴。5、须设置立辊使钢丝绳沿曲线运动。344516特点:工期能够保证,费用低,实施难度一般,较安全。结论:适用提出方案并确定最佳方案(三)提升机运输法方案分析1、提升机主要系统介绍提出方案并确定最佳方案提升机运输系统动力系统轨道系统矿车钢丝绳地辊立辊监视系统矿车连接器安全装置2、提升机运系统各部位影响曲线运动分析名称组成影响曲线运动分析结论提升机运输系统动力系统主要指绞车,绞车本身无法进行曲线运动不影响轨道系统由钢轨、拉杆、枕木及相应的固定装置组成,适当加密即可不影响矿车矿车为定型产品,长度不影响曲线运动不影响矿车连接器1、矿车连接器高度较高,钢丝绳在连接器内活动范围较小,无法使钢丝绳沿立辊进行曲线运动必须替换2、钢丝绳在受力状态下,绳孔对钢丝绳摩擦影响很大必须降低绳孔摩擦监视系统洞外为固定装置,洞内随开挖长度增加进行加密不影响1、立辊高度:过高矿车将碰撞连接器,过低,钢丝绳无法进入立辊有效区域,使钢丝绳无法沿曲线运动必须确定立辊高度提出方案并确定最佳方案2、提升机运系统各部位影响曲线运动分析名称组成影响曲线运动分析结论提升机运输系统立辊2、立辊位置:立辊位置远离轨道中线时,矿车从曲线段向直线段过渡时,将造成钢丝绳无法脱离立辊;距离轨道中心线过近时,易碰撞连接装置必须确定立辊位置3、立辊顶盖:矿车从曲线段进入直线段后,钢丝绳可能无法脱离立辊,且对钢丝绳摩擦很大必须改进地辊1、地辊间距:间距过大将使钢丝绳拖磨枕木,会影响枕木和钢丝绳寿命必须调整地辊间距2、地辊高度:高度不合适时将使立辊的有效约束区域过小,钢丝绳不易进入,且无法通过后面的立辊,导致矿车在曲线段无法运行必须降低地辊间距钢丝绳钢丝绳满足拉力和弯曲需求不影响安全装置安全装置本身为固定位置不影响提出方案并确定最佳方案(四)确定最佳方案提升机运输法方案降低地辊高度合理确定立辊位置提出方案并确定最佳方案更换连接器合理设置立辊高度调整地辊间距降低绳孔的摩擦改进立辊顶盖制定对策方案对策目标措施负责人完成时间提升机运输法更换连接器使钢丝绳顺利沿立辊做曲线运动制作绳卡器代替连接器罗俊荣2006.5.20合理设置立辊高度立辊安装高度不影响正常行车通过计算确定立辊最合适高度李集光刘汉红2006.5.20合理确定立辊位置矿车在运行中立辊不碰撞连接装置和地辊通过计算确定立辊安全合理位置李集光刘汉红2006.5.30降低地辊高度使钢丝绳完全进入立辊有效区域通过计算降低地辊高度赵立新刘长柱2006.5.20调整地辊间距使钢丝绳不拖磨轨枕计算出地辊合理间距进行调整赵立新刘长柱2006.5.30降低绳孔摩擦降低接装置对钢丝绳的摩擦在绳卡器内镶嵌两半圆形紫铜套孙联伟王静2006.6.20改进立辊顶盖使钢丝绳顺利脱离立辊将立辊顶部设置成五瓣郭世杰2006.6.20对策实施实施一更换连接器采用制作的绳卡器代替连接器,因绳卡牵引器设计体积很小,运行过程中不受车轮轴下平线的限制而能根据需要任意降低牵引高度,使矿车通过立辊便能将钢丝绳引入立辊有效约束区域内,从而让牵引钢丝绳沿立辊设置位置运动。对策实施绳卡连接装置绳卡连接装置示意图对策实施绳卡连接装置绳卡连接装置示意图对策实施实施二矿车车轮轴下端距枕木距离为275mm,因次,立辊高度不能超过275mm,否则将会碰撞立辊使矿车无法运行或跳道。通过反复计算、核实,当立辊高度为255mm时候最合适。合理设置立辊高度对策实施对策实施立辊安装设置示意图实施三合理确定立辊位置通过计算,当立辊滚身距离轨道中心线600mm时,不会碰撞矿车连接装置。同时,矿车从曲线段向直线段行驶时,钢丝绳也可正常脱离立辊,满足行车需要。对策实施对策实施立辊安装位置示意图对策实施实施四降低地辊高度采用绳卡器将牵引高度降低后,立辊的有效约束区域为30mm,但这只是在理想状态下,很难满足实际需求。为增加立辊的有效约束区域,通过计算将地辊安装尺寸降低80mm较为合适。对策实施对策实施地辊安装高度与绳卡连接装置相对位置图对策实施实施五由于地辊安装尺寸由原高于钢轨面40mm降低至低于钢轨面40mm,通过计算钢丝绳在运动时在两地辊之间的最大悬链线尺寸,为防止钢丝绳拖磨枕木,将地辊间距由16米调整为8米一组。调整地辊间距对策实施实施六降低绳孔摩擦对策实施在绳孔内镶嵌一套两半圆形紫铜套,紫铜质地较软,在夹紧力的作用下能与钢丝绳紧密接触,形成足够的摩擦力,保证钢丝绳在任何情况下不受损伤。同时为消除绳卡器两端对钢丝绳的剪切力,两端制作成圆滑过渡喇叭形,将绳卡器对钢丝绳的损伤降至最小。紫铜套与夹绳器之间各有矩形螺纹槽,相互镶嵌其中,防止紫铜套与夹绳器相互滑动。对策实施绳卡连接器示意图半圆形紫铜套紫铜套设置示意图实施七改进立辊顶盖将立辊顶端设计一厚20mm凸缘来约束钢丝绳滑出。为减少凸缘对钢丝绳的连续磨擦,将凸缘设计成五瓣。对策实施效果检查QC活动效果2006年7月15日,对曲线段有轨运输进行了空车速度测试,按1m/s、1.5m/s等速度进行,达到了1.5m/s速度下矿车绳卡器与地辊和立辊无钩挂、碰撞的效果。2006年7月16日,对曲线段有轨运输进行了重车荷载测试,在1.5m/s的速度下,从总载重的20%、40%、60%、80%至100%,矿车在曲线段和直线段运行多次,未发生任何异常现象。效果检查QC活动效果使原计划曲线段开挖支护工期103天缩短为79天,提前工期24天,节约成本444456元。曲线段有轨运输难题的成功解决,使原材料、石碴运输时间降低至8小时,达到了预期目标。柱状效果图012345678910目标值活动后9小时8小时单位:h效果检查受业主、设计和重庆市交委的赞扬和好评,提高了集团公司在西南市场的竞争力。降低了作业人员劳动强度,确保了职工安全。充分展示了“中隧集团”品牌实力,填补了国内空白。目前,该技术已申请国家专利。通过活动带来的无形效益效果检查效果检查效果检查标准化将大断面斜井曲线段有轨运输的方法进行归纳、整理,形成《大断面陡坡斜井曲线段轨道设置作业指导书》、《大断面陡坡斜井曲线段提升系统配置作业指导书》、《大断面陡坡斜井曲线段运输速度控制办法》等,同时将具体操作过程进行现场拍摄,制作音像资料,供今后类似项目施工参考。总结及下一步打算经过QC小组全体成员的共同努力,成功攻克了大断面陡坡曲线斜井安全运输难题,提高了解决实际问题的能力,增强了学习氛围,达到了预期目的。但斜井陡坡曲线段衬砌将是我们需要解决的又一技术难题。因此,QC小组下一个解决的课题是《大断面有轨斜井衬砌工艺研究》。发表完毕,敬请指导!
本文标题:大截面陡坡斜井曲线段运输
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