深井波状挡边垂直提升输送机应用和设计

赵飞云，曹彦斌，于春丽，颜振宇，王兆凯

(衡阳运输机械有限公司，湖南 衡阳 422002)

1 工程项目概况

该工程位于广东省佛山市顺德区勒流街道，采用地下隧道双线并排方式输水工程，设计输水流量为80 m3/s，长约7.54 km隧洞区间采用盾构法施工，采用双隧道盾构机连接隧道连续输送机、转载输送机、垂直提升输送机方式出渣。LG06#工作井见图1。LG06#垂直提升机的设计主要参数见表1。

图1 LG06#工作井

表1 LG06#技术参数

2 输送机的布置

根据工程的实际工作环境，左右路隧洞连续胶带机处于提升胶带机的正左侧，将渣土运至隧道洞口，再卸到与至垂直相交的水平转载胶带机上，物料通过水平转载胶带机将渣土转运到垂直提升机上，提升机的尾部接转载胶带机的出渣物料，垂直提升机采用“S”形布置，包括井上水平段、井下水平段、垂直段。井上、下水平段通过凸凹弧段机架连接，以实现波状挡边垂直提升输送带圆滑过渡，头部卸渣至工作井外渣土坑。整个输渣过程由连续胶带机+转载胶带机+垂直提升机。如图2所示。

图2 深井提升胶带机布置方式

3 深井提升胶带机的主要部件构造方式

3.1 驱动、滚筒和托辊

为保证垂直提升胶带机的启制动过程平稳、可控，本机采用变频调速软启制动装置，控制胶带机按理想的启制动曲线启动和制动；减速器(带风扇+逆止器)驱动设置在头部，采用单点浮动支撑。传动滚筒采用陶瓷包胶，增大滚筒表面摩擦力，防上胶带沾水后打滑,其它滚筒与通用胶带机滚筒一致采用光面；托辊按静、动载荷及寿命计算，直径选用D133 mm,平行托辊组，回程胶带面采用复式下托辊组，有效地保护好胶带，双侧设置上下挡辊，有效的防止胶带跑偏。

3.2 尾部结构

垂直提升胶带机的尾部处于工作井底，尾部机架落在尾部平台上，平台设双侧走道、栏杆，以便于工作人员检修与巡视。垂直提升机采用尾部螺旋拉紧装置方式张紧, 物料经导料槽落到垂直提升机下水平段上，导料槽正下方布置缓冲托辊组，垂直提升机下水平段与垂直段之间采通过与凹弧段机架连接，胶带通过机架上的二组改向压带轮后成垂直提升，回程段通过一组改向滚筒后成垂直提升。防止积水与物渣倒流，尾轮前胶带非工作面设一道空段高分子清扫器，以保证胶带干净整洁，延长胶带使用寿命。如图3所示。

图3 尾部结构

3.3 垂直段结构

垂直段采用钢制机护罩密封，每3 m设一组支架固定井壁上；护罩每6 m设一检修平台，二侧开检视门，门内设有复合式夹带辊，防止垂直胶带晃动，在护罩的正面设有带护笼式垂直爬梯，既实现垂直段各平台互通，又可防水、防尘、防掉渣，安全可靠。如图4所示。

图4 垂直段结构

3.4 头部与清扫装置

垂直提升机头部位于工作井洞外地面头部平台上，头部平台设有双侧走道及保护栏杆；胶带机双侧安装挡水板；机架上安装防雨罩，上水平段与垂直段之间通过凸弧段机架连接，胶带通过7组小改向滚筒圆弧过渡，头轮延伸至渣土坑上方经头部漏斗内卸料。为彻底清除胶带机上的残留物料，保护好胶带，托辊、滚筒等设备，在上水平回程段设有3组高压多角度喷水清扫器，2组振动清扫器，1组空段清扫器，平台上方安装了V形接水板，残留物料经高压冲刷、振动、多次冲刷清扫下来的物料掉落于接水板上，流向渣土坑内。有效地达到了防尘、防水、防污染效果，保护工作周边的环境。如图5所示。

图5 头部与清扫装置

3.5 输送带

波状挡边输送带是由基带、波状挡边和横隔板组成，波状挡边粘接在基带的两侧，横隔板按一定间距粘接在两侧挡边之间。基带是平形带，带体比普通带具有更大的横向刚度。两侧挡边为波状，当输送带绕过滚筒或过渡段时，挡边上部可以自由伸展或压缩，从而实现大倾角输送[1～3]。此项目应用的输送带挡边为“S”型挡边，基带为ST1600(8+6), 挡边高300 mm 横隔板长度640 mm, 隔板高280 mm隔板间距317.5 mm,空边205 mm横隔板 为“TCS”型。如图6所示。

图6 输送带示意

3.6 电气及安全保护装置

安全保护装置是在输送机工作中出现故障能进行监测和报警的设备，正常运行，防预机械部分的损坏，保护操作人员的安全，便于集中控制和提高自动化水平[4]，本机头部、尾部增加了胶带跑偏监测装置；当跑偏监测装置动作时，能及时发出信号并报警、停机；胶带机运行中设置了声光报警装置，警视工作当中人群勿靠近；胶带机双侧布置了双向拉绳开关；增高胶带防撕裂开关；此项目跟隧洞盾构机、连续机、转载机、垂直提升机同步进行工作，特在盾构机主控制室内配置1台操作箱，箱内装配有1台10寸工业级触摸屏，整个工作系统就能在主控制室内操作起停；监视胶带机正常运行状况，能达到全线集中智能远程、联锁可控。

4 结语

垂直提升输送机吸收了斗式提升机、埋刮板输送机、普通带式输送机的优点，克服了上述机型的缺点，可在0～90°范围内倾斜输送物料，大大节省占地面积[2]，在隧道施工出渣运输系统中具有显的应用优势；减少了隧道出渣时多次转载对环境污染。该工程是中国电力建设集团公司旗下的水电八局施工总承包,经各方专家通过参观评审一致通过,此机已经在工地上带载运行(图7)，配合盾构机掘进速度，降低劳动强度、提高生产效率、大大缩短了整个工程工期。保障了隧道建设工程快速、高效、安全、环保。它将成为超深井盾构施工输送机出渣系统的重点发展方向。

图7 现场垂直提升输送机带载正式运行