三臂凿岩台车自调节气雾排渣技术在长大深埋隧道中的应用研究.pdf
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1、价值工程1 工程概况新建高原铁路某隧道 2 号斜井:斜井长 555m,坡度i=-5.2%,洞口高程 3583m;进入主洞后,向小里程方向施工 2182m,向大里程方向施工 3670m,隧道最大埋深1319m,为长大深埋隧道,隧道断面类型 DP-4000-郁a2复合式衬砌断面(见图 1)。本隧道谱系机械化配套工装,采用全断面法施工,主要配备了三臂凿岩台车、锚注一体机、拱架安装台车、湿喷机械手、多功能钻机等。其中掌子面钻爆开挖采用高原型全电脑 ZYS113G 三臂凿岩台车钻眼,三臂凿岩台车在钻孔过程中,钻孔单臂排渣耗水量达 65-100L/min,用水量过大;因反坡施工泥水易堵塞底板眼,增加钻孔、
2、装药工序时间;积水长时间浸泡围岩不仅影响掌子面稳定且严重影响现场文明施工。基于以上情况,进行了三臂凿岩台车钻孔自调节气雾排渣技术的应用研究。2 应用背景2.1 三臂凿岩台车在隧道工程施工中,三臂凿岩台车的应用能够较大程度的提高施工效率,为隧道安全提供保障。随着国内装备制造技术的发展,国产化三臂凿岩台车技术逐渐成熟,使用三臂凿岩台车进行长大深埋隧道钻爆开挖已成为隧道凿岩技术发展的重要趋势。与人工钻爆相比,三臂凿岩台车施工作业环境大大改善;作业安全系数明显提高;钻孔质量明显提高;降低装药量、显著提高光面爆破效果;劳动力投入大大减少、劳动强度降低、施工效率有所提高;可同时满足超前锚杆、系统锚杆钻孔等
3、明显优势。2#斜井使用一台高原型全电脑 ZYS113G 三臂凿岩台车进行掘进施工。车身长 17.6m,宽 2.9m,高 3.6m,整机重量 52t,整机功率 325kW,钻杆长 5.3m,钻深 5m 左右,钻头为可拆卸式,有 45mm、67mm、76mm,根据需要可合理配置。ZYS113G 全电脑三臂凿岩台车具有智能定位、自动钻孔、3D 轮廓扫描、地质钻探与分析、远程监测、故障诊断等功能,主要特点有自动化、信息化程度高、工作范围大、钻臂定位准确、方便并且可以随时调整,安装有自动保护的防卡钎装置,安全性能高。2.2 气雾排渣三臂凿岩台车钻孔施工时,通常采用高压风钻进、高要要要要要要要要要要要要要
4、要要要要要要要要要要作者简介院杨瑞(1988-),男,安徽六安人,本科,工程师,研究方向为机械设备及自动化。三臂凿岩台车自调节气雾排渣技术在长大深埋隧道中的应用研究Research on the Application of Self Regulating Aerosol Slag Removal Technology of Three ArmRock Drilling Trolley in Long and Deep Buried Tunnels杨瑞 YANG Rui(中铁十四局集团第三工程有限公司,济南250000)(China Railway 14th Bureau Group Thir
5、d Engineering Co.,Ltd.,Ji忆nan 250000,China)摘要院随着隧道施工机械化的不断提升,三臂凿岩台车被广泛应用,其钻孔方式采用高压风高压水进行钻进、排渣,而对于缺水地区,或遇水不稳定岩层,无法直接采用三臂凿岩台车钻孔施工。通过优化三臂凿岩台车水路及电路系统,进行自调节气雾排渣,既能节约成本,又能适应不同环境、不同围岩下的隧道钻爆作业。Abstract:With the continuous improvement of tunnel construction mechanization,three-arm rock drilling jumbos have b
6、een widelyused.Their drilling method uses high-pressure wind and water for drilling and slag discharge.However,for areas lacking water or unstablerock formations when encountering water,it is not possible to directly use three-arm rock drilling jumbos for drilling construction.Byoptimizing the water
7、way and circuit system of the three-arm rock drilling jumbo and self regulating the air mist slag discharge,it can notonly save costs but also adapt to tunnel drilling and blasting operations in different environments and surrounding rocks.关键词院三臂凿岩台车;长大深埋隧道;气雾排渣;自调节Key words:three arm rock drilling
8、jumbo;long and deep buried tunnels;aerosol slag removal;self-regulation中图分类号院U455.3+2文献标识码院A文章编号院1006-4311(2023)23-104-03doi:10.3969/j.issn.1006-4311.2023.23.034图1 DP-4000-郁a2复合式衬砌断面图初期支护二次衬砌236010254毅59忆15义0203线路中线隧道中线内轨顶面2919237220220237915衬砌断面1颐100附注:2919Value Engineering图4自调节气雾排渣装置工艺原理图调节阀凿岩机球阀气
9、分流装置外接气源台车水源雾化装置调节阀水分流装置压水降温排渣,高压水消耗量大、同时从掌子面抽排至洞外消耗大量电力资源、同时易造成环境污染。而纯采用气排渣又会导致灰尘污染大,影响作业人员身体健康。三臂凿岩台车钻孔施工中采用自调节气雾排渣利用了水雾与粉尘碰撞、凝集、黏附、静电吸附等综合作用提高尘沉重量与表面积的比值,从而达到降尘和消尘的目的,同时也降低了水资源的消耗,减少浪费。钻孔气雾排渣对水雾量要求非常高,特别是 45mm 的钻孔,水量大易造成卡钻,水量小粉尘大,而掌子面围岩是复杂多变的,单独使用一种水量往往无法完成整个掌子面钻孔排渣,因此采用气雾排渣技术需要能够实时无级调节水量。一般的气雾排渣
10、系统,大多采用水和高压气直接混合形成水雾,水雾易受负载波动的影响,形成的水雾不均匀、不稳定,也容易导致卡钻;且现有系统水量大多无法调节,即使水量能无级调节,也只能依靠人工判断,但由于人工调节影响滞后,极易造成卡钻,影响钻孔效率。3 自调节气雾排渣主要工艺及控制要点3.1 系统组成及工艺原理QWP45 气雾排渣系统装置是一种自调节型气雾排渣系统(见图 2),其可根据围岩情况进行自适应调节,解决水雾不均匀、不稳定,容易导致卡钻的问题。QWP45 自调节型气雾排渣系统包括电气控制系统(1)、钻孔参数检测装置(2)、三臂凿岩台车钻机(3)及水雾除尘系统(4)(见图 3)。水雾除尘系统是装置中主要系统,
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