成贵铁路高瓦斯隧道设备配置方案

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1、高瓦斯隧道设备配置方案本方案以成贵铁路 11 标高坡隧道 2#横洞为例，阐述高瓦斯隧道 有轨运输设备配置。详细内容如下：一、工程概况高坡隧道位于镇雄至毕节之间，全长4568m。其中我标段高坡隧 道2#横洞正洞长2779m,平导长2977m。正洞高瓦斯段长1159m，煤 层瓦斯段1109m，主要岩性为砂岩、泥岩、炭质页岩，铝土岩夹煤层, 隧道穿越含煤系地层在该段不同段落可能遇到1131层煤及煤系， 煤层总厚度最大约48m。横洞断面尺寸为5.1X5.0m，平导断面尺 寸为5.1X5.0m，正洞断面尺寸为12.9X8.68mIII级围岩断面方量 为133m? ,级围岩断面方量141m3, V级断面方

2、量为146 m3，弃碴 49.2万方，涌水量最大4711 m3/d （顺坡）。二、高瓦斯隧道有轨运输设备配置情况1、正洞设备配置方案（见附表 1）高坡隧道2#横洞位于镇雄县黑树镇兰家坡，正洞长2779m，断面 尺寸为12.9X8.68m，石方开挖约383535m3，喷锚支护约27790m3， 混凝土总量约83370m3,为高瓦斯隧道，采用有轨双车道运输，配置 方案具体如下： 开挖根据断面，正洞配备 28 台 YT-28 风动凿岩机钻孔，单台最大耗 风量4.8m3，合计耗风量4.8X 28=134.4m3，配置20m3的空压机7台， 简易钻孔台架1台。超前地质预报超前探孔采用ZY-750D型煤矿

3、用液压钻机 1 套。设备见下图：ZY-750D型煤矿用液压钻机 装运正洞采用有轨双车道运输，以III级围岩每循环进尺3.5m，出碴虚方V=1.5X133X3.5=698m3,采用LWL260防爆型挖装机1台装碴，配置10辆SDB-20梭式矿车，由XK12-9防爆型电机车牵引，将碴土 运至洞外碴场。A、 矿车采用 SDB-20 梭式矿车,牵引动力使用 XK12-9 电瓶车,该车主要参数见表1。表 1 XK12-9/192-1KBT.1 电瓶车技术参数表粘着重量t12轨距mm900轮距mm680起动牵引力kN29.43扌寸续牵引力kN16.48持续速度km/h&7通过最小曲线半径m10机车外型尺寸

4、5100X 1350X 1600mmB、电瓶车最大牵引力Fmax = Pc 屮 1000 (kg)按Pc电瓶车的粘着重量Pc = 121屮粘着系数，隧道屮=0.155计算得 Fmax= 12 X0.155X 1000 = 1860kgC、电瓶车牵引能力Fc = Fmax/(3 +i)W式中电瓶车最大牵引力 Fmax=1860kg3列车的单位阻力，考虑了起动附加阻力，查铁道部牵规3 = 8kg/ti坡度单位阻力，使用浮放道岔时取最大上坡i = 12% 电瓶车自重 W=12t计算得 Fc=1860/(8+12)12=81tD、单台电瓶车可牵引的梭矿数量n=Fc/( Q+q)式中：Fc机车牵引能力。

5、前已算得Fc = 81120 m3 梭矿每节最大载重 Q=40t20 m3梭矿自重q = 20.21计算得：n=81/ (40+20.2)=1 (节) 计算结果表明电瓶车牵引能力满足要求。E、施工正洞与平导的装碴、运输设备根据施工安排，正洞内最远工作面运输距离按 Lmax=3.4km；计算开挖进尺按3.5m,断面积以m2计；每循环最大出碴量：V=1.5X 133X3.5=698 ma；正洞采用260ma/h的LWL260挖装机、SDB-20梭矿车装 1 节 SDB-20 梭矿车用时间：t 二（260X0.6）/20=8min1每循环装完碴用时间： Tw=698/（260X0.6）X60=268

6、min每循环需装碴梭矿数量为： 698/20=35 车出碴列车行走时间： t=3.4km/8.7km/hX60=24min2正洞出碴最短时间：T=24 （进洞）+268 （装碴）=292mind一列碴车装完后运、卸、返回用时合计：工T=24+8+24=56min运碴列车数：（56/8+1） =8计算结果表明：正洞为实现连续装碴应配置梭矿组 10 组满足出碴要求，每组由1台12t电瓶车牵引1台20m3梭矿。二次倒碴，采用 ZL50 装载机 1 台装碴， 6 辆奔驰自卸车倒运。防爆设备见下图：防爆型LWL260履带挖掘式装载机防爆型SDB-20梭式矿车防爆型 XK12-9 电机车 喷锚支护采用 6

7、 台 HSP-7FB 防爆型湿喷机进行喷锚作业。 喷锚车台数计算：掌子面一次喷锚最大量：(8.52 m3X0.7 (V级时同时两个台阶 喷锚)+2.8 m3 (临时支护喷锚量)X3m=26.3 m31 台 HSP-7FB 的理论输出量： 7 m3/h。1 台湿喷机所用时间：26.3X (1+0.15)= (7X0.6) X60=432min0.15 为喷锚损耗系数；0.6 为湿喷机正常运作系数。喷锚时间控制在120min中内湿喷机数量：432min* 120 min =4台4台HSP-7FB防爆型湿喷机进行喷锚作业需要120分钟,满足施工要求，另备用2台，合计6台。设备见下图：HSP-7FB防

8、爆型湿喷机根据实际混凝土的用量，搅拌站配置HZS60和HZS90拌合楼各1 套, 1 台 LG856 装载机上料,用 6 台 TSB-6 防爆轨式混凝土输送车运 送混凝土, 1 台 HBT60 防爆型混凝土输送泵泵送, 12m 衬砌台车 1 台。混凝土运输车数量计算：TSB-6时速为10km/h,容量为6 m3。搅拌一车料需要时间：6*1X加in=12mim运输时间：3.4km* 10 X 60min=20min一列混凝土运输车运、装、返回用时合计工T=20+12+20=52min混凝土运输车数：（52*12+1）=66 台 T SB-6 防爆轨式混凝土输送车满足运输需求。 施工通风正洞前期采

9、用压入式通风，正洞设置1台2X 160kw防爆通风机， 配（p 1800mm风管。横通道打通后，依次前移通风机。在正洞适当位 置、横通道连接处、台车处增设SLFJ100-2T防爆射流风机。 电力配置 根据以上设备配置、洞内设备情况、正洞长度及各工序，洞外配 置3台S11-630T0/0.4变压器，洞内配置1台S11-800-10/0.4防爆 型变压器（高压进洞）。2、平导设备配置方案（见附表 2）平导全长2977m，平导断面尺寸为5.1X5.0m，管区内石方开挖 108465m3，喷锚支护约14885m3，混凝土总量约44655m3。平导采用有 轨双车道运输，配置方案具体如下： 开挖根据断面，

10、平导钻孔配 7 台 YT-28 风动凿岩机，单台最大耗风量 4.8m3,合计耗风量4.8 X 7=33.6m3,需要配置型号20m3的空压机2台， 简易钻孔台架1台，超前地质预报超前探孔采用ZY-750D型煤矿用 液压钻机，与正洞共用。 运装平导采用有轨运输。以III级围岩每循环进尺3m,出碴虚方112m3, 采用WZ160防爆型挖装机装碴，SDB-20梭式矿车和XK12-9防爆型电 机车与正洞共用。二次倒碴，采用 ZL50 装载机和奔驰自卸车共用。防爆设备见下图：防爆型SDB-20梭式矿牛 喷锚支护采用2台HSP-7FB防爆型湿喷机进行喷锚作业。设备见下图: 混凝土衬砌根据实际混凝土的用量，

11、搅拌站配置HZS60和HZS90拌合楼、LG856 装载机、TSB-6防爆轨式混凝土输送车、HBT60防爆型混凝土输送泵 与正洞共用，10m衬砌台车1台。 施工通风平导前期配置1台2X75kw防爆通风机、（p 1400mm风管压入式 通风。横通道打通后，采用抽出式巷道式全负压通风系统，平导洞口 段设两道风门，风门后打设风道，风道口安装1台2X160kw煤矿地 面防爆抽出式对旋轴流通风机，在平导适当位置、横通道连接处、台 车处增设 SLFJ100-2T 防爆射流风机。 电力配置根据以上设备配置、洞内设备情况、正洞长度及各工序，洞外配 置1台S11-630-10/0.4变压器，与正洞内配置的S11

12、-800-10/0.4防 爆型变压器（高压进洞）共用。三、隧道通风方案及设备配置 根据高坡隧道 2#横洞高瓦斯地质情况，总体通风方案采用巷 道式通风，为确保排放瓦斯通风效果。通风方案如下：第一阶段：在施工横洞时配备1 台轴流风机采用压入式通风。 第二阶段：进入正洞及平导施工时配备2 台轴流风机采用压入式 通风向主动平导分别供风，此阶段供风至第一个联络通道贯通此阶段 风机需送风约1000 米。第三阶段：即正洞与平导间联络道连通之后，平导开辟第一个正洞工作面，采用巷道式通风，将横通道口布置的风机移至正洞内，平导(D3K340+371.46)处设一直径1.8m,深度47.5m的通风竖井，安放抽出式风

13、机做回风巷道。为避免污风回流，平导与横通道密封。第四阶段：正洞与平导间第3个联络道连通之后,风机移动至第 三个横通道50 米处,第2 个联络道密封。此方案风机最长供风距离 约1500米。如下图所示高坡隧道2#横通道第三阶段施工密封门射流风机匚二1主风机污风一新鲜空气竖井排烟通道污风射流风机1新鲜空气二主风机高坡隧道2#横通道第四阶段施工横洞HD2K0+476匸分一 2# 横洞压风机通风量确定 正洞通风机选型正洞所需压入式风量：按洞内最小允许风速计算：Q=60VS1式中：V保证洞内稳定风流之最小风速，根据国内实际情况,高瓦斯取 0.3m/s；S开挖断面积，正洞V级围岩S=146m2。Q =60V

14、S=60X 146X0.3=2628m3/min。1按洞内同一时间最多人计算： Q =3KN式中：3每人每分钟供风标准，ma/minK隧道通风系数，包括隧道漏风和分配不均匀等因素, 取 K=1.25 ；N隧道内同时工作的最多人数，取100人。按同时起爆炸药量计算7 o 7 8 3GALO)二-0 *340x (146x100)2 t30式中：G一次爆破所用最大装药量，正洞III级围岩一次爆破装药量G=340Kg,施工中据实调整；L烟炮抛掷长度(m/), 1.2X(15+G/5) 0A开挖断面积t通风时间，一般为2030min，取30min.上式按每千克炸药产生的 CO=40 L/Kg ，对于煤

15、层应取 100L/KgQ3=1081X2.5=2702m3/min根据以上计算结果，取最大值 2702m3/min 为隧道正洞压入式供 风风量。横通道风机送最长风距离按1500米计，风管按1.8米。考虑风 管百米漏风率1.5%，则风机提供的风量应为：Q =Q / (1-0 ) l/100=2702/ (1-0.015) 15oo/1oo=3389m3/min. 机 需 隧道内通风阻力计算风流克服管路产生的摩擦阻力与局部阻力之和。经过计算：摩擦阻力 P =1.2X6.5Xa XLX (Q/60)2 /d5=3988pa阻其中a风阻系数，取0.0025L隧道通风长度，1500米d配用风管直径，1.

16、8米计算.通风管路局部阻力计算：187pa返回污风隧道摩擦阻力：452pa隧道内通风阻力计算： 4629pa。 压入式风机选择根据计算，单台风机应提供的风量 3389m3/min 和风压 4629Pa， 对应风机性能曲线，选择我们生产的SDFNM4/2X160KW （防爆型） 通风机。其性能为：风量19363772m3/min，风压10176472Pa； 配套风管1.8米直径。风速验算：按取风机最大风量3772m3/min采 用III级成洞断面S=100 验算，最大风速为3772三100三 60=0.62m/s ；因0.62m/sV1m/s，在隧道正洞顶部可能形成瓦斯层 流，现场采取在新鲜风流

17、巷中局部安设防爆射流风机，冲淡吹散层流 中的瓦斯。 平导、2# 横洞施工所需风机 平导所需压入式风量按洞内最小允许风速计算： Q=60VS1式中：V保证洞内稳定风流之最小风速，根据国内实际情况， 高瓦斯取 0.3m/s；S开挖断面积，S=40m2oQ =60VS=60X40X0.3=720ma/mino按洞内同一时间最多人计算：Q=3KN2式中：3每人每分钟供风标准，ma/minK隧道通风系数，包括隧道漏风和分配不均匀等因素, 取 K=1.25；N隧道内同时工作的最多人数，取100人。 按同时起爆炸药量计算：7 q 7 8Q3 二 3G(ALO)二 訥90X (40X 35) 2式中：G一次爆

18、破所用最大装药量，一次爆破装药量G=90Kg,施工中据实调整；L烟炮抛掷长度(m/), 1.2X(15+G/5) 0A开挖断面积t通风时间，一般为2030min，取30min.上式按每千克炸药产生的 CO=40 L/Kg ，对于煤层应取 100 L/KgQ3=158X2.5=396ma/min根据以上计算结果，取最大值720m3/min为隧道平导压入式供风 风量。横通道风机送最长风距离按2000米计，风管按1.4米。考虑风 管百米漏风率1.5%，则风机提供的风量应为：Q =Q / (1-0) l/100=720/ ( 1-0.015) 15oo/1oo=974m3/min.机 需 隧道内通风阻

19、力计算风流克服管路产生的摩擦阻力与局部阻力之和。经过计算：摩擦阻力 P =1.2X6.5Xa XLX (Q/60)2 /ds=1445pa阻其中a风阻系数，取0.0025L隧道通风长度，2000米d配用风管直径，1.4米计算.通风管路局部阻力计算：36pa返回污风隧道摩擦阻力：1974 pa隧道内通风阻力计算： 3455pa。 压入式风机选择根据计算，单台风机应提供的风量974ma/min和风压3455Pa，对 应风机性能曲线，选择我们生产的SDFNq 11.5/2 X75KW (防爆型)通 风机。其性能为：风量11712285m3/min，风压7244629Pa；配套 风管1.4米直径。风速

20、验算：按取风机最大风量2285ma/min采用成 洞断面S=30 验算，最大风速为2285*30*60=1.2m/s ；因1.2m/s 1m/s，满足隧道内通风需求不需要局部通风机。 竖井抽风机选择。 抽出式风机风量应满足压入式风机风量总和即Q = K(Q + Q ) =1.25X(3389+974)=5453 m3/min。抽供 1 供 2K隧道通风系数，包括隧道漏风和分配不均匀等因素，取K=1.25；平导内风速为并按风速验算：根据隧道施工规范要求规定风速在全断面开挖时不小于0.15 m/s，坑道内不小于0.25 m/s，但不大于6 m/s。则风量应满足：0.25X60XS WQ W6X60

21、XSj 抽 j式中： S 平导巷道过风断面， 30m2；j 通风负压通风负压摩擦阻力采用下式计算：h 1 s P -q 2 %叽式中：a通风阻力系数，（kg.S2/m4）；取0.005L巷道长度，（m）； q通过巷道的风量，（ms/s）； s巷道净断面，（m2）； p巷道净周长，（m）；h=989pa，总通风阻力计算： h =1.2X h=1186a。 总经过计算，抽出式风机应满足风量为5453m3/min，通风阻力为1186Pa。风机型号：FBCZNQ20/160kw。其性能为：风量 22006340m3/min,风压 4901640Pa。布置示意如图：高坡隧道竖井通风布置图射流风机选型及安

22、装 射流风机放置进风巷道，加快洞内压入式风机吸入空气。射流风机所需的风量为：Q二VXSXK式中：V为隧道风速m/s；机S隧道成型断面积m2, K为局部损失系数，取1.1。Q =0.3X146X机1.1=48.2ma/s。风机型号选择SSFNQ12.5/55KW，其基本参数为：风量 53.2m3/s，风速 32.2m/s,推力 2450N,功率 55KW。 射流风机安装，射流通风机架用16号工字钢焊接，高度2米, 放置于隧道侧边，先将通风机架与预埋钢板焊接牢固后，再将通风 机安装在机架上面。为了防止通风机和配电柜发生意外，在风机和 配电柜上方搭护栏。风机间距500米。四、轨道布置 采用有轨运输兼

23、顾无轨运输的方式布置轨道：钢轨采用 P43 轨， 碎石道床，轨枕采取埋入式，既有助于掘进（钻眼、装运）、支护（拌、 运、锚、网喷）、衬砌（拌、运、灌、捣）等三条机械化作业线的实 现，又不影响车辆进出。 轨道布置正洞轨道平面布置按双线制，通过衬砌台车设一组站线，到发线 有效长度为37.5m,道岔为六号道岔。洞内临近开挖面的门架台车用 最外侧两根钢轨，在距掌子面2030m处铺设对称式浮放道岔，让空 车驶入装碴线，装满后进入重车线驶出洞外。洞内和洞外运碴列车可 以按重载先行、空车进入站线避让行驶。轨枕采用方木与槽钢交替铺设方式，按1440根/km布置。方木断面16X16；槽钢使用16型。轨枕的长度有

24、两种。一般地段轨枕长1500 mm,便于抽换整修。但道岔区段以及停放门架台车路段，轨枕 长 3400mm 。单开道岔选用6#道岔，定型道岔图号BS93-331-943-04。渡线 道岔选用 9#，型号 ZDX943-6-3022。平导采用双线轨道运输。矿车装运卸1 循需耗时 72min， 120min 时间只能完成1循环。选用与正洞相同梭矿车，容量20m3,出碴量 101.22 m3需5列矿车组。正洞出碴、进料车多，为保证运输能力及各工序的正常施工，除 了扳道及调度和通讯措施外，洞内道岔咽喉区的控制充分利用列车运 行图进行分析，控制轨行车辆的运行。出碴矿车运行示意如图 :掌子面109砼罐车输送

25、泵衬砌台车87挖装出洞二T543216正洞出碴矿车运行图（14出洞,5卸碴,6、7 装,810进洞）挖装平导出碴矿车运行图（1卸碴, 2进洞, 3装碴） 运碴列车道与衬砌台车布置衬砌台车走行轨布置在最外侧，钢轨为P43,轨道长30m。地泵停留在距衬砌台车最近的停车站线附近，轨行式运输车停靠在站线上 向供应混凝土。 行车调度方案为使施工运输高效运作，整个车辆调配由工程总调度统一指挥进 洞、出洞。洞内设专职调度员和扳道员，调度车辆运行。调度员通过 有线和无线通讯设备随时和总调度联系，指挥扳道员开通运输轨道、 协调各个工作面的车辆调配，把运输干扰降低到最小程度。为了充分发挥出碴车辆的运输效率，在爆破

26、通风排烟之后，将开 挖面所需的运碴车组开进掌子面后方存车线待备，并把牵引机调到尾 端，用推进方式进入开挖工作面，装满的碴车随即开往洞外卸碴会车 站，牵引机车调头，由拉变推将梭矿车推至卸碴码头卸碴。隧道施工不断向前延伸，不同施工阶段，由于运距远近变化，开 辟的工作面也有所不同，为合理配置运输能力，将隧道分两个阶段：出碴第一阶段：2#横洞口至2000m之内，正洞工作面配备6组矿 车进行运碴。衬砌配备 4 台混凝土运输车。出碴第二阶段：大于2000m时，正洞工作面配备10组矿车进行 运碴。衬砌配备 6 台混凝土运输车。 轨道的延伸与改移施工一段时间后，单线轨道向前逐渐延伸，错车时间加大，影响 到出碴

27、速度，所以须将单线轨道继续向前延伸。浮放道岔及渡线适时 前移，后方闲置的渡线逐渐拆除。浮放道岔前移的办法是，用牵引机 车将整组道岔拖移至预定位置，重新固定，调整到正常使用要求。 充电设计A 充电房设计龙门吊的选择：充电房的主要功能是为电瓶车蓄电池充电，只需要考虑电瓶组的起吊重量5t,加安全系数采用8t的龙门吊即可。充电台座数量：按照所有电瓶箱数量综合考虑设计，可先设置10 个台座,施工过程中根据实际使用数量增设台座。充电房轨道布置：电瓶车连续工作6h后就要充电，调换电瓶，此 时又不能同出碴运输发生冲突,因而充电房轨道同弃碴线轨道并列布 置,并尽量靠近洞口。B 充电机设计充电机是给15t电瓶组充

28、电的专用设备,额定直流电流80A,电压 调压范围0290V。实际使用充电电流调在60A左右,每组电瓶的充 电时间为1015h。配套设备、材料选配依据：15T直流牵引电机车运行依靠128只 额定电压为2V的牵引式蓄电池串联而成后，带动直流电机进行运转。 也就是说日常运行材料是蓄电池。选配好电瓶车和矿车以后,可以根 据运距对蓄电池进行配置。机车与蓄电池配置比例确定：一般一组性能良好的蓄电池可以保 证机车运行 1014 个小时，而放电完毕后的蓄电池正常充电一次需 要1416小时，也就是说一组运行终了，正好有一组充电终了且冷 却到规定温度可以投入使用。照这样计算那么一台电机车需要配置2 组蓄电池才能满

29、足机车不间断运行。而在实际使用中在运距不超过 3000m 的情况下蓄电池可以增加使用时间，因为在短距离内机车长时间大电流放电时间短，蓄电池容量下降慢所以可以较长时间运行。所以蓄电池配置为：运距 3000m时，电机车：蓄电池=1： 1.5。由于 高坡2#横洞最大运距约为3.4km,可适当增大。二O四年三月六日附表 1：高坡隧道 2#横洞正洞主要设备配置表项目 名称设备名称设备型号单 位数 量单位功率 （耗风）总功率（耗风）工作 地点备注超前地质 预报煤矿用液压钻机ZY-750D台118.5KW18.5KW掌子面开挖 设备风动凿岩机YT-28台284. 8m3/min134 4m3/min掌子面开

30、挖台架自制台1掌子面装运 设备挖装机（防爆）LWL260台190KW90KW正洞挖掘机（防爆）斗容1 m3台175KW75KW仰拱与平 导共 用梭式矿车（防爆）SDB-20台1037KW370KW正洞电机车（防爆）XK12-9台10正洞装载机ZL50台1洞外装碴奔驰自卸车台6洞外倒碴支护 设备湿喷机（防爆）HSP-7FB台67.5KW45KW喷锚用8m3/min48m3/min搅拌机JS750套137.5KW37.5KW喷锚料二衬 设备衬砌台车12m台160KW60KW衬砌与平 导共 用装载机ZL50台1拌合站拌合楼HZS60套1120KW120KW拌合站拌合楼HZS90套1160KW160K

31、W拌合站砼输送车（防爆）TSB-6台618.5KW74KW洞内砼输送泵（防爆）HBT60台190KW90KW洞内风水电 设备通风机（防爆）2*160套1320KW320KW压入式空压机20 m3台770KW770KW空压站发电机300KW台2洞外变压器S11-630-10/0.4台3洞外变压器（防爆）S11-800-10/0.4台1高压进洞与平导共用其他 设备简易栈桥自制套1仰拱用防水板铺设台架自制台1防水板铺设附表 2：高坡隧道 2#横洞平导主要设备配置表项目 名称设备名称设备型号单 位数 量单位功率 （耗风）总功率 （耗风）工作 地点备注超前地质预报煤矿用液压钻机ZY-750D台118.5

32、KW18.5KW掌子面与主 洞共 用开挖 设备风动凿岩机YT-28台74.8m3/min336m3/min掌子面开挖台架自制台1掌子面装运 设备挖装机（防爆）WZ160台145KW45KW平导挖掘机（防爆）斗容1 m3台175KW75KW仰拱梭式矿车（防爆）SDB-20台337KW74KW平导电机车（防爆）XK12-9台3平导支护 设备湿喷机（防爆）HSP-7FB台27.5KW15KW喷锚用8m3/min16m3/min二衬 设备衬砌台车10m台160KW60KW衬砌砼输送车（防爆）TSB-6台218.5KW74KW洞内砼输送泵（防爆）HBT60台190KW90KW洞内风水电 设备通风机（防爆）2*75套1150KW150KW压入式通风机（防爆）1*160套1160KW160KW抽出式射流风机SLFJ100-2T台255KW110KW横通道空压机20 m3台2110KW220KW空压站变压器S11-630-10/0.4台1洞外变压器（防爆）台高压进 洞与主 洞共 用其他 设备简易栈桥自制套1仰拱用防水板铺设台架自制台1防水板铺设