铁路斜井提升工法

铁路斜井主要为隧道正洞施工服务，使用期短,提升又是隧道施工阶段的临时设施，因此在选择提升容器和出碴方式时要考虑到工程数量少、设备简单、投产快、使用方便，安全等因素;同时由于近年来大型施工机械在长大隧道的采用，还应满足大型机械施工出碴能力大的要求,考虑到上述特点，我们提出采用“大型侧卸式矿车井口斜坡不摘钩”卸碴方案,并在磨溪一号隧道付诸实施,经总结提高形成本工法。

一、工法特点

本工法采用大型侧卸式矿车，在隧道内装碴运输和斜井提升均用同一车辆；斜井出碴的顺序是：大型侧卸式矿车在工作面装碴后用电瓶车或列车牵引至斜井井底平车场，摘钩后挂到提升钢丝绳上,每次提升机提升一辆矿车至井口的斜坡栈桥上不摘钩卸碴，石渣经过漏斗装入栈桥下的自卸汽车内远运。

本工法特点：

（一）具有胶带运输机和箕斗提升的特点，可以避免在铁路斜井使用时的特点：

1、井口不摘钩可防止溜车的危险。

2、矿车不摘钩停在斜坡栈桥上，提升钢丝绳始终有一定的张力,可减少因钢丝绳松弛而产生的乱线。

3、要求的井口场地小；

4、提升能力大，提升能力完全可以满足隧道快速施工的需要。

5、由于井底不设渣仓，可以减少由于设井底碴仓而引起的工程数量、斜井进入井底渣仓的增加长度、破碎过筛设备、卸载洞室（井底碴仓）,也没有胶带运输机提升那样多设备和设备安装期,因此具有工程数量少、设备少、投产快、成本低的特点。

6、井底运输和斜井提升采用同一容器石碴不需转载简化了施工。

7、井口用漏斗代替碴仓不但设备简单，造价低而且可避免北方冬季施工，石碴在碴仓内冻结而采取的防寒措施。

（二）和井口平车场的串车、大型矿车提升相比，除前述特点外尚有:

1、可避免串车提升在井身易掉道的缺点。

2、井口不设平车场可减少井口车场和电瓶车牵引等设备。

3、可避免因井口摘挂钩所占用的提升时间。

（三）和自卸汽车出渣相比

1、可适用于倾角小于等于25度的斜井而不受自卸汽车出渣斜井倾角小于等于8度的。

2、可避免自卸汽车出碴,汽车的消耗大而要求通风量大、斜井的断面大和出渣成本较高的缺点。

3、出渣量较少的斜井如经济上合理，不设渣仓在井口栈桥上将石渣直接倒在地上后用装载机装汽车，可用漏斗棚架代替漏斗，单钩提升,如地形允许可采用井口斜坡站台和曲轨卸渣。

二、提升设备

（一）大型侧卸式矿车

大型侧卸式矿车选用：

一般根据出碴量、提升机的重量采取6M3以上侧卸式矿车，现场施工可采用曲轨斗车（利用在卸碴栈桥上将一侧的轨面抬高而使矿车的重心抬高、偏离而将斗车内的石碴滑出，落到漏斗下的自卸汽车内而完成将石碴卸出的过程。）

（二）提升机

斜井提升设备选取了2JTP-1.2型绞车及其配套产品一般选用直径2米或直径2.5米的JK型矿井提升机，该绞车主要结构由卷筒（或磨察绳轮）、主轴及轴承、减速器及电机、制动装置、深度指示器、配电及控制系统和润滑系统部分组成；其简要技术参数如下：提升速度可达2.5米/秒，最大提升距离520米，针对磨溪一号隧道斜井坡度，其有效提升重量可达14吨；

提升系统在洞口主要包括绞车房、天轮台、卸碴桥三部分，具体布置如下图

提升方式有如下几种配置方式：

1、一套单钩提升；

2、一套双钩提升；

3、两套单钩提升；

当斗车的容积、最大提升速度和斜井深度取相同值时，双钩的提升能力比单钩高15%～40%，两套单钩提升能力又会比一套双钩高35%～80%，提升能力的增长率则随井筒加深而下跌，一般斜井深度为200～300米，应优先采用一套双钩提升，虽然两套单钩提升的能力会超过一套双钩提升；但是，设备投资和施工前的准备工作都会增加，同时所需要的隧道断面尺寸也将增大。

提升机设置深度自动显示器，并有防过卷装置，且能自动示警。提升机房与斜井井口值班室和井底调度室之间，必须建立可靠的专用声、光、电信号联系确保安全。

提升钢丝绳：

钢丝绳是提升系统的主要组成件，钢丝绳分渡锌和光面，钢丝渡锌后可防止生锈和腐蚀，但强度有所下降，这种钢丝绳常用于磨察提升；光面钢丝绳则可用于缠绕式提升，使用时应定期涂油，以防锈蚀，延长钢丝绳的使用寿命，一般采用6×7即6股7丝钢丝绳粗且耐磨。

（三）天轮

天轮直径按煤矿安全规程中的凿井阶段的标准选用：

1、当钢丝绳在天轮上围轮角大于90度时，天轮与钢丝绳的直径比不小于60。

2、天轮与钢丝绳中最粗钢丝绳的直径比应不小于900。

3、选用天轮所允许的最大钢丝绳总破断力应大于钢丝绳的实际最大钢丝总破断力。

4、当钢丝绳仰角大于35度时，应按实际受力情况验算天轮轴的强度。

三、斜井提升轨道布置

双钩提升机的轨道布置如图所示。

一般要求：

1、运输设备与斜井墙间宽度不小于0.3米.

2、井口和井底变坡点设置竖曲线R1、R2。

3、竖曲线半径R1、R2=15～30米，实际施工时可将半径取大值。

4、井底车场两个相邻道岔间的距离F≥2a（轨距）+2倍提升机车辆轴距

5、岔尾连接曲线半径R按通行车辆轴距和运行速度而定，当速度≤1.5米/秒时为7倍轴距；速度为1.5～3.5米/秒时为10倍的轴距；速度≥3。5米/秒时为15倍轴距，一般为15～25米。

6、井底车场线间距S1=车辆宽度+0.7米

7、井身线间距S2=车辆宽度+0.2米

当采用单钩提升时，井底平坡段车场轨道布置不便、井身内仅在靠井底处设局部双线和道岔，其余均为单线。

轨道的防爬措施：

轨道线路由于斗车（设备）起动、制动、过钢轨接头时的冲击力及车辆运行等均可能引起钢轨爬行、滑落，为保持钢轨的纵向稳定，必须设防爬设备和措施，一般采用固定钢轨法，同时铺设双轨时采用整体道床，轨枕间距合理，每隔一定距离设轨矩固定拉杆，使车辆运行平稳、不掉车、不跑车，同时清理轨道掉碴时方便。

一般斜井宽度应满足B=a+2A1+c+t

式中 B—斜井净宽度，系指直墙内侧的水平距离，m;

a—非人行道侧设备与直墙间的距离，《煤矿安全规程》规定：a≮0.3m；

A1—运输设备的最大宽度；

c—人行道的宽度, 《煤矿安全规程》规定： 从巷道渣面1.6m的高度内,c≥0.8m； 

t—在双轨运输隧道中,两列对开列车最突出部分间的距离, 《煤矿安全规程》规定：t≮0.2m;在矿车摘挂钩地点, t≮1.0m。

四、井口卸碴斜坡栈桥及漏斗布置

附图是井口卸碴斜坡栈桥和漏斗布置图

（一）在布置井口斜坡栈桥时应满足以下要求：

1、栈桥卸碴跨内桥下净空应满足矿车卸碴和装车漏斗布置的要求。

2、栈桥卸碴段的线路倾角应满足6～12度。

3、栈桥的卸碴孔距斜井口有一定距离以满足下放大型施工设备堆放材料和装车的场地要求，一般以大于30米为宜。

4、为防止过卷，除在距卸碴位置矿车前轮前1米处安装过卷开关外，同时在卸碴孔的前方应设防过卷段过卷段长4～6米。

5、尽量将天轮设在栈桥的端部。

6、栈桥上应设栏杆。

7、在竖曲线上至少应布置3个￠300㎜的地滚（在斜井井身每10米左右设一个￠150㎜左右的地滚），它主要对提升钢丝绳起减少磨察，延长钢丝绳的使用寿命的作用。

（二）在布置卸渣漏斗时应满足以下条件：

1、漏斗口尺寸以1.2～1.5米为宜。

2、漏斗口尺寸的纵向长度应比矿车车厢长度在斜坡时的水平投影至少长1.0米。

3、漏斗内宜有部分存渣，侧卸式矿车翻出的石碴则落在石碴上，经缓冲后再经漏斗口落入汽车。

4、漏斗口底比汽车或装载车后的碴底应高出0.2～0.3米。

5、漏斗的左右侧和底部（除漏斗口外）应铺设挡碴板。

五、临时提升及有关施工准备

由于大型提升机的耗电量大，临时供电无法满足其要求，因此在正式提升设备使用前均有临时过渡提升，临时提升及有关准备工作如下：

（1）井口场地平整好后，在施工斜井洞口环节时就因应安排井口斜坡栈桥施工。

（2）部分栈桥建成后采用JK型提升机及相应的侧卸式矿车进行单钩提升。

（3）如在斜井施工期正式提升设备可投产使用，则利用正式提升设备进行临时提升。

（4）斜井开挖进入隧道正洞具备使用大型设备时，则停止掘进，下放大型机械设备及换装，换装包括以下工作：

 1．安装正式的（隧道正洞施工使用）通风管，高压风水管，排水管，电力电缆，通讯线。

 2．按设计要求铺设井身及车场线路，道岔和大小地滚，并维修至标准。

 3．将斜井人行道整至标准。

  六、提升组织及操作

（1）、提升组织

每班的劳动力组织如下：

提升司机2人，其中1人操作，1人监视，随时互换

井口信号工1人，兼管洞口阻车器

井下信号工1人，兼井底把钩工，负责井底摘挂钩

井下道岔搬道工1人

以上每班5 人，按3班制配人

（2）操作

双钩提升的操作顺序如下：

1、电瓶车顶进一列侧卸式矿车，停重车线。

2、重车摘钩挂提升钩，信号顺序：把钩工（搬完道岔）   井身信号      井口信号工       提升司机开始提升；空车下放，重车提升，此时电瓶车司机将重车顶到挂钩位置，然后将电瓶车开致空车线。

3、重车上提，空车下放就位后，井下进行摘挂钩井口栈桥侧卸矿车进行倒渣（汽车停在漏斗口下）信号顺序:  把钩工     井底信号工     井口信号工        提升司机开始提升。

4、继续提升，当前一列重车提升完成后，另一列重车已停放在重车线上，空列车走开另一列重车开始提升。

（3）提升速度控制

选用的提升机最大速度不应超过5米/秒。

七、安全要求:

斜井井筒断面布置、轨道布置提升设备选择和使用应符合《铁路隧道设计规范》、《铁路隧道施工技术安全手册》、《铁路隧道施工规范》等有关规定，未尽部分应参考《煤炭工业设计规范》、《煤矿安全规程》等有关部分。

（一）提升时的安全要求如下：

（1）提升司机及信号工必须培训，考试合格方可使用，参与斜井施工人员必须先进行教育。

（2）提升设备使用前必须按规定进行空车试运转，无载荷运转、负荷试验、超负荷试验、并通过上述试验检查工作制动的可调性、安全制动时的减速度是否符合有关规定，各部分机电连锁的可靠性，以及减速器、液压站油温、油升有无异常情况。在试运行检查结束后并确定整个提升系统合格，安全可靠，才能投入使用并定期检修，防过速过载装置必须保持良好。

（3）和提升有关设备（铁轮、钢丝绳、矿车和钢丝绳的连接装置等）在使用前必须有合格证或者经试验检定，使用后必须定期检验。

（4）线路和地滚经常保持良好。

（5）按规定设挂设器。

（6）矿车内不许乘人。

（7）提升时上下人员应到避车洞内。

（8）、矿车在提升时掉道应先开动提升机将已松的钢丝绳缠紧后才进行处理上轨。

（9）、严格按照规定速度提升，严防矿车因在栈桥上开始下溜速度慢，提升机运转快而松线，产生矿车经过竖曲线后速度加快而造成蹬线，短线事故。

（10）、斜井卸碴桥上的过卷限位开关和电动葫芦上上行限位开关必须经常保持良好。

（11）、提升机在运转中发现下列情况之一时，应立即断电以常用闸进行中途停机经检查处理后再开机。

1、电流过大，速度太慢。

2、制动器系统压力表指示的压力不足。

3、提升机声响不正常。

4、钢丝绳松弛或卷筒上乱线。

5、出现不明信号。

6、速度超过规定值，而限速过保护又不起作用。

（12）、提升机在运转中发现下列情况之一时，应立即断电，以保险闸制动停机，经检查处理后再开机。

现紧急停机信号或在加速过程中出现意外信号。

2、主要部件失灵。

3、接近井口尚未减速。

4、其它严重的意外事故。

二）、三管两线管理：

从安装以及日常使用的测量调整，确保三管两线不侵入运输线，避免因三管两线造成运输车辆抵触事故发生。

三）人员行走管理：

斜井人行道踏步宽仅75ｃｍ，施工人员上下时稍向护栏伸入一点就侵入运输线，这是极不安全的；在斜井行走安全管理措施中要求：当运输线开始运输时，洞内外信号就鸣哨示警，斜井内所有通行人员均进入设于人行道一侧的避车洞避让。

四）、斜井井底车场管理：

任何人员、车辆不得在车场随意停留，其次摘挂钩作业由专人负责，关键道岔的搬道作业应有专人负责。

五）、斜井运输线管理：

斜井运输线因矿车落渣造成安全隐患，可采取“装渣预防、信号检查、日常清理”等措施，确保运输线无轨道堵塞物，相关斜井运输的辅助设备如：钢丝绳、地滚轮、矿车行走轮、插销、牵引杆等日常使用中应认真维修保养，加长设备使用寿命，消除安全隐患。

八、信号管理

斜井坡度大，长度长，如果没有可靠的信号联络方式，施工将处于及其不安全的状态，在斜井隧道施工中信号控制可采取下列方法：

1、建立信号铃控制系统：

分别在绞车房、斜井洞口、斜井底这三个关键点设置信号铃，通过制度建立，人员培训实现信号管理。

2、建立内部程控电话

建立内部程控电话，分别在绞车房、斜井洞口、斜井底、队长办公室等安装程控电话分机，加强洞内外的联系，确保各个关键部位和各主要部门能及时沟通和有效处理问题。

九  工程实例   磨溪一号隧道斜井

磨溪一号隧道位于重庆市涪陵区天台乡境内，全长2976米,是渝怀铁路的重点工程之一。隧道进口位于悬崖峭壁上,无进洞条件，为此增设了斜井,由斜井打入正洞Dk138+110点后分别向进、出口方向施工;斜井全长299.5米,倾角24度25分,平面夹角40度。

根据现场条件，斜井提升采用2JTP—1.2型绞车双钩提升，洞口卸渣采用6 M3曲轨斗车不摘钩卸渣，洞内五台电瓶车牵引，进、出口方向的月掘进速度均在125米，进口贯通后，出口方向月掘进速度均在160米以上，每月的衬砌保持在一百五十米以上，若现场采用较大功率的装渣设备则速度还可以加快。