小断面大坡度斜井有轨运输系统优化选型计算探讨

摘要：甘肃省引洮供水二期工程是解决城镇生活和工业用水、农村人畜饮水、农业灌溉和生态用水的大型调水工程。文章通过工程实例，对小断面、大坡度斜井的有轨运输设备进行合理选型计算，可有效降低安全风险及施工成本，提高工效，对同类工程施工具有一定的参考意义。

关键词：小断面；大坡度；斜井；有轨运输系统；选型计算 文献标识码：A

中图分类号：TV513 文章编号：1009-2374（2017）06-0030-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.015

1 工程概况

甘肃省引洮供水二期工程是以已建成的九甸峡水利枢纽为水源，从洮河流域调水到甘肃省中部严重干旱缺水的11个国家重点扶贫县，解决该地区极其困难的城镇生活和工业用水、农村人畜饮水、农业灌溉和生态用水的大型调水工程，工程分两期进行，其中一期工程已建成投入运营。

引洮供水二期主体12标段位于甘肃省定西市通渭县及白银市会宁县境内，总干渠位于水头梁22#隧洞1#平洞（汪家曲斜井）控制段末～23#隧洞进口（油房沟）控制段末之间，渠系桩号为总干渠42+362.67～50+134.96，标段渠线长7772.29m，工程规模为大（2）型，断面形式为城门洞型，净断面尺寸3×3.4m（B×H），设计纵坡1/1250，设计流量13.6m?/s。

其中，22#隧洞2#斜井原设计长410m（斜距），坡度50.9%（26.9°），经现场调整后，斜井长442m（斜距），坡度39.7%（倾角21.66°），垂直高度163m，与主洞交角为左下角29.328°，断面形式为城门洞型，净断面尺寸4.26×3.75m（B×H），承担主洞单向掘进2667m的施工任務。

2 方案对比及确定

因2#斜井属小断面大坡度斜井，洞内运输难度大、安全风险高且承担主洞大量的施工任务，因此安全高效的斜井出渣运输系统是解决进度、安全问题的关键。

目前国内水工隧洞斜井出渣运输方式主要有无轨出渣运输、有轨出渣运输和无轨装渣有轨运输等几种，其中小断面（特指开挖面积为10～30m2或跨度为3～5.5m）洞室出渣宜采用有轨运输方式。

采用有轨运输一般分为机车牵引和绞车牵引两种方式，装渣设备又分为矿斗装渣和行驶托板托运出渣车等方式，根据2#斜井工期要求并结合现场安全情况，斜井段出渣采用绞车牵引矿斗有轨运输方式；进入主洞后，采用绞车牵引托板托运出渣车方式，这样避免主洞段弃渣多次倒运，其中斜井段出渣系统示意图见图1出渣系统示意图：

3 机械设备选型及计算

根据设计文件描述，2#斜井段地质情况为γ4花岗岩，围岩类别为Ⅱ、Ⅲ类居多，局部地段为Ⅳ类。根据总工期要求，斜井段需保证每天2个循环，其中每循环进尺2m左右考虑，斜井段运输系统包括轨道拟采用43kg/m型钢轨，下铺宽220mm厚160mm枕木，轨距90cm；绞车牵引矿斗出渣运输，矿斗选用3m3专用矿斗，大坡度履带刮板扒渣机装渣，运输系统设备能力选型计算如下：

3.1 钢丝绳选型计算

3.1.1 绳端受力分析计算：

根据计算可知，选定绞车功率为132kW>126.7kW，满足要求。

综上所述，需配备功率为132kW绞车牵引3m3专用矿斗，钢丝绳为6×7+FC合成纤维芯钢丝绳，其公称直径为26mm才能满足现场施工需求。

4 结语

饮水隧洞普遍具有断面小、不利于大型机械施工等特点，而坡度大、断面小的斜井更是增加了施工难度和安全风险，因此对现场机械配置进行合理选型是提高工效，降低安全风险及施工成本的最佳途径，通过对现场机械配置详细计算后投入使用，经现场验证效果良好，安全、进度满足施工要求，达到了预期效果。

参考文献

[1] 煤矿安全规程[S].北京：煤炭工业出版社，2001.

[2] 一般用途钢丝绳（GB/T 20118-2006）[S].北京：中国标准出版社，2006.

[3] 水工建筑物地下开挖工程施工规范（SL378-2007）[S].北京：中国水利水电出版社，2009.

作者简介：邓浩（1981-），男，湖南澧县人，中铁二十局集团第三工程有限公司工程师，研究方向：公路、水利施工。

（责任编辑：黄银芳）