CN111828086A - 一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其施工方法 - Google Patents

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CN111828086A CN202010751138.0A CN202010751138A CN111828086A CN 111828086 A CN111828086 A CN 111828086A CN 202010751138 A CN202010751138 A CN 202010751138A CN 111828086 A CN111828086 A CN 111828086A
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郭沙沙
孙斌
梁月炼
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Abstract

本发明公开了一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其施工方法，其大坡度斜井机械化配套施工设备，包括改装开挖台车，所述改装开挖台车包括PC160挖掘机底盘总成、斜井开挖平台和驾驶仓，所述驾驶仓位于PC160挖掘机底盘总成的一侧外壁上，其大坡度斜井机械化配套施工设备的施工方法，包括以下步骤，S1：施工准备：1)矿井提升机选型；2)矿用提升机布置与安装；3)架设卸碴栈桥；4)施工中风、水、电、人行步道布设；5)轨道铺设。本发明提出临时轨道和永久轨道相结合的轨道布设安装方法，因斜井坡度较大，传统轮式开挖台车在井内行走不安全，本工法将开挖台架焊接到PC160挖掘机底盘上，实现安全行走。

Description

一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其施工方法
技术领域
本发明涉及有轨运输斜井施工技术领域，尤其涉及一种大坡度斜 井机械化配套施工设备及其施工方法。
背景技术
随着施工技术的成熟，施工机械化的提升，近二十几年来无论铁 路建设，还是公路建设在线路中长大隧道所占的比重越来越大。长大 隧道为解决隧道内的通风问题，一般会修建斜井或竖井来解决这种问 题。目前国内对于有轨运输斜井的施工经验还不是很丰富，相关技术、 规范尚不完善，传统施工方法、机械配置无法满足日趋紧迫的施工工 期要求。
进行大坡度斜井施工时，不能采用传统斜井施工中的无轨出碴。 因斜井的坡度比较大，装载机的出碴效率较低、设备损耗大，还会产 生大量的废气，在斜井中不易排出，会极大的损害施工工人的健康。 为此，项目部通过综合技术攻关，对大坡度斜井施工技术进行技术创 新，改装部分斜井施工设备，提出了大坡度斜井有轨施工机械化的组 合施工工法，达到安全、高效、快速掘进大坡度斜井的目的，突显大 坡度斜井机械化配套施工在安全、技术、经济、环保等方面的优越性， 取得了良好的经济效益和社会效益。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种大坡度斜井机 械化配套施工设备及其施工方法。
本发明提出的一种大坡度斜井机械化配套施工设备，包括改装开 挖台车，所述改装开挖台车包括PC160挖掘机底盘总成、斜井开挖平 台和驾驶仓，所述驾驶仓位于PC160挖掘机底盘总成的一侧外壁上， 且PC160挖掘机底盘总成包括履带组件、底盘、油压泵、分配阀和低 速电机，所述履带组件对称分布在底盘的底端两边外壁上，且油压泵 的端部连接有油管，所述油管的端部连接有分配阀，所述低速电机的 输出端和油压泵的端部相连接，所述斜井开挖平台包括钢立柱、纵钢 梁和防滑钢筋网片，且钢立柱、纵钢梁之间通过纵横交错形成固定结 构，且防滑钢筋网片的底端外壁固定连接在钢立柱、纵钢梁的固定连 接面外壁上。
优选地，所述斜井开挖平台的顶部外壁上的纵钢梁端部设有端头 防撞挡块。
优选地，所述驾驶仓的四角处和斜井开挖平台的连接处固定连接 有梁上矮支柱，且梁上矮支柱的另一端和斜井开挖平台的底端纵钢梁 之间设有横梁斜撑。
优选地，所述PC160挖掘机底盘总成的控制端和低速电机相连接。
一种大坡度斜井机械化配套施工设备的施工方法，是按照以下步 骤进行的：
S1：施工准备：
1)矿井提升机选型；
2)矿用提升机布置与安装；
3)架设卸碴栈桥；
4)施工中风、水、电、人行步道布设；
5)轨道铺设；
S2：超前预报：为保证对斜井掌子面前方地质超前预报的准确性， 本工法采用地质雷达、TSP303和超前钻孔三种方式综合运用，以达 到精准预报的目的；
S3：测量定位：采用全站仪对斜井进行测量放样，然后安装激光 定向仪，全站仪检核并调整激光定向仪的位置，使其光束与全站仪放 出的点在同一位置上，利用激光定向仪对***孔精确定位；
S4：钻孔***：采用“定人定位”的方式作业，斜井施工的装药 及联网方式基本与同其他隧道掌子面施工方式相同，不同点在于起爆 方式，由于杂感电流影响，为确保安全，采用抗静电电***起爆，抗 水乳化***光面***；
S5：轨道及设备检查：在每次***完后，应及时检查斜井内安装 的轨道、配置的信号及视频监控***，保证在出碴时施工人员的安全；
S6：扒碴、出碴：对斜井内安装的轨道、监控设备进行查完毕后， 采用挖掘机扒碴，侧翻式矿车装碴，矿用提升机出碴时，在洞外卸碴 点，采用装载机配合自卸车将碴运至指定的弃碴场；
S7：初期支护：为保证施工安全，在出碴完成后，使用湿式喷浆 机喷浆，在斜井施工中，利用湿喷机、喷浆机械手完成了喷浆作业的 机械化作业，完成一个大坡度斜井机械化配套施工循环步骤。
优选地，所述S1的矿用提升机布置与安装中矿用提升机卷筒两 控绳板至天轮之间钢丝绳的内外偏角应小于1°30′，且矿用提升机 的天轮采用固定天轮，所述矿用提升机的钢丝绳与地面夹角不小于 15°。
优选地，所述S1的架设卸碴栈桥步骤中，卸碴栈桥的上轨道钢 轨采用43Kg/m钢轨，20槽钢作为轨枕，间距为80cm，在槽钢上打孔 并采用扣件与钢轨连接固定，且卸碴栈桥上安装护轨和曲轨，所述卸 碴栈桥采用钢筋混凝土墩支撑，净跨距为10m，且卸碴栈桥的桥墩基 础由钢筋混凝土结构的4个圆形支柱和一个混凝土台组成，所述混凝 土基础内配置φ22钢筋，纵横布设，间距为30cm，上下双排，两排 主筋间设φ8箍筋，所述卸碴栈桥的高度与矿用提升机的钢丝绳与天 轮的角度适配，所述卸碴栈桥上架设I32型钢纵梁，且钢轨和曲轨下 各布设一道，所述I32型钢纵梁的两端支座处与墩顶预埋钢板焊接固 定，且I32型钢纵梁下两侧桥墩处设置有I20型钢斜撑，所述I20型 钢斜撑与I32型钢纵梁、墩侧壁预埋钢板之间均采用焊接固定，所述 卸碴栈桥靠近天轮一端设置有防撞挡墙，且防撞挡墙采用钢筋混凝土 结构，高度至提升中线以下20cm，所述防撞挡墙内配置φ22主筋， 间距30cm，主筋间设φ8箍筋。
优选地，所述S1的施工中风、水、电、人行步道布设中，高压 风***采用3台22m3/s空压机、φ150mm送风钢管，高压变电站设置 在提升机绞车房附近，高压变电站设两台800KVA变压器，供水*** 利用高位水池供给，水池蓄水方量为200m3,供水管为φ100mm钢管， 隧道通风管布置在隧道顶部，风机型号为一台2*110KW轴流风机，悬 挂φ1500mm软式通风管，人员上下井采用矿车运输和人员走步道， 施工用人行步道设置在风水管一侧，梯步每级宽度为30cm，长度 100cm，高度10cm，于靠近轨道一侧设120cm高临时栏杆，扶手与竖向钢管连接采用焊接。
优选地，所述S1的轨道铺设中有轨施工主要在于轨道的布设， 斜井开挖过程中轨道主要分为临时轨道跟永久轨道，每根钢轨应安装 至少两组防爬设备，每对钢轨应有三根轨距拉杆、托索轮及安全闸等 轨道辅助设备应与轨道一并铺设。
本发明中的有益效果为：
1.电力驱动，卸料快速：本套工法采用有轨运输矿车提升运输， 电力驱动，相较于传统使用渣土车无轨出碴，减少了对斜井内环境的 污染，改善了工人作业环境。同时有轨运输出碴更加迅速，运输安全， 卸料快速。
2.机械化组合，合理经济：在设备选型、布置和安装中，按照合 理的作业工序流程，使绞车房、天轮架、卸碴栈桥、运输轨道、矿车、 挖掘机、开挖台车等作业设备科学配置，提升了机械化程度，使组合 更加合理、经济。
3.设备改装，增强适用性：考虑到斜井坡度大，一般的轮式开挖 台车和喷浆机已不能满足施工需求，为此将135挖掘机底盘替换到开 挖台车上，履带式行走替换轮式行走。同时将喷浆机的轮式行走改装 成轨式行走，方面砼运输和斜井衬砌喷浆支护。通过适当的改装，提 高了斜井施工配套机械的适用性，加快了施工进度。
4.可视化监控，信息化施工：在运用现代信息技术手段，在斜井 内安装视频监控，并设立24小时值班制的监控指挥室，对斜井内部 情况进行实时监控，确保提升矿车在提升过程中的施工安全。
5.引入PLC控制，提升矿井提升机性能：为提升斜井施工作业的 经济效益和社会效益，解决出在使用矿井提升机时速度调节难题，本 工法特地引进PLC(可编程控制器)来满足斜井施工中出现多种复杂 的情况，使人机交互界面得到更好的创新，完成对提升机的实时控制， 保证施工安全。
6.操作性强，易于推广，本套工法针对性强，掘进、装碴、出碴 设备性能好，操作技术成熟且简单，便于作业人员掌握，易于推广。
综上所述，本工法是将目前国内在斜井施工方面的机械整合与适 当改装，形成一套完备的大坡度斜井机械化配套施工体系。
与传统隧道斜井无轨运输出碴相比，本工法提出了临时轨道和 永久轨道相结合的轨道布设安装方法，在掌子面后方30m的范围采用 临时轨道，已经完成段采用永久轨道，随着斜井开挖，永久轨道逐渐 替换临时轨道。
和以往的斜井有轨运输施工的轨道铺设相比，本工法采用的是成 品煤矿专用钢筋混凝土轨枕，在钢轨之间使用轨距拉杆进行连接后整 体浇筑成道板混凝土，将临时轨道做成永久轨道。因斜井坡度较大， 传统轮式开挖台车在井内行走不安全，本工法将开挖台架焊接到135 挖掘机底盘上，实现了安全行走。
为解决斜井内施工时产生的废气，斜井内的施工机械采用电力驱 动，利用气腿凿岩机和开挖台车进行掌子面开挖，利用电力驱动有轨 运输矿车进行出碴，利用轨道布置技术和道床修筑技术来保证运输安 全。
运用现代信息化技术，在斜井内安装信号和视频的安全监控装置，保 证隧道内施工人员的安全。
采用挖掘机在掌子面扒碴，运送给矿车进行出碴，运输矿车提升 采用PLC电控自动化控制***控制，矿车在上下行采用信号及视频监 控进行协同指挥，在绞车房的牵引下至洞外卸碴。
通过对斜井施工设备的整合与改装，形成了大坡度斜井机械化配 套施工工法，提升了机械化施工程度，完善了国内在大坡度斜井施工 中机械化成套运用的空白，为后面大坡度斜井施工提供了参考，具有 广泛的推广意义。
附图说明
图1为本发明提出的一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其 方法的方法流程图；
图2为本发明提出的一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其 方法的绞车卷筒、天轮布施结构示意图；
图3为本发明提出的一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其 方法的绞车卷筒、天轮平面结构示意图；
图4为本发明提出的一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其 方法的风、水、电、人行步道布设结构示意图；
图5为本发明提出的一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其 方法的改装开挖台车主视结构示意图；
图6为本发明提出的一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其 方法的改装开挖台车侧视结构示意图；
图7为本发明提出的一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其 方法的挡车栏阻车器原理示意图。
图中：1履带组件、2驾驶仓、3分配阀、4油压泵、5低速电机、 6无缝钢管、7钢立柱、8纵钢梁、9梁上矮支柱、10端头防碰撞挡 块、11横梁斜撑、12防滑钢筋网片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例，而不是全部的实施例。
一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其方法，其中施工设备包 括改装开挖台车，改装开挖台车包括PC160挖掘机底盘总成、斜井开 挖平台和驾驶仓2，驾驶仓2位于PC160挖掘机底盘总成的一侧外壁 上，且PC160挖掘机底盘总成包括履带组件1、底盘、油压泵4、分 配阀3和低速电机5，履带组件1对称分布在底盘的底端两边外壁上， 且油压泵4的端部连接有油管，油管的端部连接有分配阀3，低速电 机5的输出端和油压泵4的端部相连接，斜井开挖平台包括钢立柱7、 纵钢梁8和防滑钢筋网片12，且钢立柱7、纵钢梁8之间通过纵横交 错形成固定结构，且防滑钢筋网片12的底端外壁固定连接在钢立柱 7、纵钢梁8的固定连接面外壁上，斜井开挖平台的顶部外壁上的纵 钢梁8端部设有端头防撞挡块10，驾驶仓2的四角处和斜井开挖平 台的连接处固定连接有梁上矮支柱9，且梁上矮支柱9的另一端和斜 井开挖平台的底端纵钢梁8之间设有横梁斜撑11，PC160挖掘机底盘 总成的控制端和低速电机5相连接。
其中施工方法包括以下步骤：
(1)矿井提升机选型
按施工高峰期满负荷考虑，每天出石方量Qm3来计算，石方容重 2.5T/m3。
基本参数：斜井倾角α，斜井长Lm，每天出石方量Qm3。
工作制按每天2班，每班净提升出碴时间8小时；每班出石方量 m3。每班其余4小时为运送物料辅助提升时间。
选择提升速度：V＝m/s。
提升方式：双钩提升；提升容器：侧翻自卸矿车；
提升钢绳：d＝36mm，q1＝4.78kg/m。
一个提升循环用时：T＝L/V+t1(辅助时间)，一般取t1＝120s；
每小时提升次数：n＝60/T次
每班提升次数：N＝8n次
每次提升量Q(T)
最大静张力
最大静张力差
式中：L——斜井长(m)；
q1——钢丝绳每米重量(kg)；
Q——运送物料总重(T)；
Qm——矿车总重(T)；
α——斜井倾角(°)；
f1——矿车运动时阻力系数f1＝0.015；
f2——钢丝绳运动阻力系数f2＝0.2
根据以上公式计算得出：
最大静张力：Fmax(KN)
最大静张力差：F差(KN)
根据计算所得最大静张力及最大静张力差值，参照产品技术参数 确定斜井矿用提升机的型号。
(2)矿用提升机布置与安装
矿用提升机卷筒两控绳板至天轮之间钢丝绳的内外偏角应小于1° 30′，这样才能满足钢丝绳在缠绕过程中能自然排绳，不产生背绳和 咬绳，摘钩和挂钩方便，也能防止矿车在斜井口出轨掉道。天轮采用 固定天轮，钢丝绳与地面夹角不小于15°，以保证矿用提升机运行 时提升力达到最佳效果。
参照图2-3，根据上述原则，确定绞车卷筒、天轮、洞口相对位 置。
(3)架设卸碴栈桥
卸碴栈桥上轨道钢轨采用43Kg/m钢轨，[20槽钢作为轨枕，间 距为80cm，在槽钢上打孔并采用扣件与钢轨连接固定，同时在卸碴 栈桥上安装护轨和曲轨。栈桥采用钢筋混凝土墩支撑，净跨距为10m， 桥墩基础由钢筋混凝土结构的4个圆形支柱和一个混凝土台组成，混 凝土基础内配置φ22钢筋，纵横布设，间距为30cm，上下双排，两 排主筋间设φ8箍筋，栈桥高度根据矿用提升机钢丝绳与天轮角度确 定。栈桥上架设I32型钢纵梁，在每道钢轨和曲轨下各布设一道，纵 梁两端支座处与墩顶预埋钢板焊接固定，为保证纵梁安全稳定，在每 道纵梁下两侧桥墩处设置I20型钢斜撑进行支承加固，斜撑与纵梁间 及墩侧壁预埋钢板间均采用焊接固定。
为防止矿车提升时制动失控掉道，需在卸碴栈桥靠近天轮一端设 置防撞挡墙，挡墙采用钢筋混凝土结构，高度至提升中线以下20cm， 挡墙内配置φ22主筋，间距30cm，主筋间设φ8箍筋。
(4)施工中风、水、电、人行步道布设
参照图4，施工风水电分为供风、供水、供电三个***，高压风 ***配3台22m3/s空压机、φ150mm送风钢管；高压变电站设置在 提升机绞车房附近，设两台800KVA变压器；供水***利用高位水池 供给，水池蓄水方量为200m3,供水管为φ100mm钢管；隧道通风管布置在隧道顶部，风机型号为一台2*110KW轴流风机，悬挂φ1500mm 软式通风管。人员上下井采用矿车运输和人员走步道，施工用人行步 道设置在风水管一侧，梯步每级宽度为30cm，长度100cm，高度10cm， 于靠近轨道一侧设120cm高临时栏杆，扶手与竖向钢管连接采用焊接。
(5)轨道铺设
有轨施工主要在于轨道的布设，斜井开挖过程中轨道主要分为临 时轨道跟永久轨道。每根钢轨应安装至少两组防爬设备，每对钢轨应 有三根轨距拉杆、托索轮及安全闸等轨道辅助设备应与轨道一并铺设。
1)临时轨道
临时轨道是随着掌子面的进尺不断接长，临时轨道采用采用轨距 拉杆固定钢轨距离，[20替代混凝枕木，将2m，4m，6m三种不同长 度的钢轨组合整体的轨排。隧道每循环开挖***后轨道班组根据进尺 长度选择相应长度的轨排连接安装。依次循环。掌子面30m附近采用 临时轨道，其余成洞段采用永久轨道。
临时轨道要求:必须与永久轨道线路位置一致，在安放临时轨排 前地板必须平整密实，确保临时轨道运行左右钢轨线形平顺，杜绝跑 车事件发生。临时轨与永久轨连接必须紧扣减少缝隙，防止运行过程 中掉轨。
2)永久轨道
轨道铺设顺序：轨道道床均为整体式道床，斜井仰拱浇筑完成后 铺设轨枕。
轨道防滑装置采用Φ22×1500mm锚杆将轨枕锚固于底板基岩上， 间距8米。在井口，井底停车处设置阻车器，以防矿车在停车时因绞 车***刹车失灵而溜车。轨道采用双线，随开挖进度依次铺设。钢轨 采用43kg/m；枕木采用200×160×3000钢筋混凝土枕，间距800mm； 安装地辊处采用16号槽钢轨枕，轨道与钢枕用螺栓连接，16米设置 一个地辊，地辊安装高度距轨面40mm。
5.2.2超前预报
为保证对斜井掌子面前方地质超前预报的准确性，本工法采用地 质雷达、TSP303和超前钻孔三种方式综合运用，以达到精准预报的 目的。使用TSP303对隧道掌子面前方200米的范围进行超前预报， 达到中短距离超前预报目的，然后使用SIR-4000地质雷达对掌子面 前方40米的范围进行近距离、高精度、大范围的探测，根据雷达波 形图来初步判定整个掌子面后面40米范围的地质情况；最后再使用 电动潜孔钻进行超前钻孔，对掌子面前面30米的范围进行超前预报。 通过使用上面三种超前预报设备，形成了中短距离、大断面、线面结 合的超前预报方式，将三者的预报结果进行相互验证，极大地提高的 超前预报的准确性，降低了施工风险，保证了施工人员的安全。
5.2.3测量定位
在做完超前预报后，采用全站仪对斜井进行测量放样。放样时近 掌子面的位置架设仪器，后视上一个基本导线点，水平角转至设计中 心线方向，用正倒镜法于掌子面上放出两点，坡度符合设计坡度，然 后标出一条方向线。在掌子面后方20m的距离，安装激光定向仪。待 激光定向仪安装完毕后，打开激光定向仪按激光定向仪射出的激光束 的位置，用全站仪检核并调整激光定向仪的位置，使其光束与全站仪 放出的点在同一位置上，接着利用激光定向仪对掌子面的***孔进行 精确定位。
5.2.4钻孔***
因斜井坡度太大，不能使用轮式凿岩台车进行钻孔。斜井中的采 用人工钻孔作业极易受作业环境限制，在斜井掌子面处作业面积小， 钻孔方向不易控制，容易造成超欠挖。对此，项目部在经过仔细调研 后，提出了“定人定位”的方式，就是固定钻孔作业人员在斜井的固 定位置进行作业，实现了对超欠挖和扩挖体型的有效控制。
因斜井的坡度大，普通的轮式开挖台车不能再斜井内正常行走， 为保证工程进度和施工质量，项目部在PC160挖掘机底盘的基础上， 焊接了开挖台架，在开挖台架不同的位置设置空心圆筒，便于钢筋穿 过，然后在钢筋上面铺设钢筋格栅，并用钢丝固定牢固，形成更加适 用于斜井的改装开挖台车，改装示意图参照图5-6。
为保证斜井内的空气质量，保护工人的施工健康，在开挖台后安 装配电箱，使用电力驱动的履式开挖台车。在施工时将改装后的履式 开挖台车左右展开，施工完成后收拢，驶离斜井施工掌子面，为挖掘 机后续出碴提供施工区域，解决了隧道因施工区域过小，施工设备间 相互矛盾的问题。采用电力驱动，克服了大坡度斜井对开挖钻孔的影 响，还保证了斜井内施工环境。当改装开挖台车到达掌子面前的指定 位置后搭设施工钢筋格栅，钻孔班组手持气腿凿岩机进行人工钻孔。 凿岩机手采用安全带悬吊操作，避免突然短杆造成伤亡事故。炮眼方 向用测角仪检验，严格控制掏槽眼及周边眼的方向，使其***后的成 井坡角与设计相符合，同时，每次打眼前必须对好中腰线。为避免炮 眼堵塞，每打好一个炮眼后，在眼口堵塞一标志物，便于***顺利完 成。
斜井施工的装药及联网方式基本与同其他隧道掌子面施工方式 相同，不同点在于起爆方式，由于杂感电流影响，为确保安全，采用 抗静电电***起爆，抗水乳化***光面***。
5.2.5轨道及设备检查
在每次***完后，应及时检查斜井内安装的轨道、配置的信号及 视频监控***，保证在出碴时施工人员的安全。矿用提升机采用PLC 电控自动化控制***，上下行驶采用信号及视频监控***进行协调指 挥。斜井口和洞外卸碴台等区域安装带夜视功能的一体化圆球式摄像 机，斜井底与斜井口之间、斜井口与提升机房司机操作台之间，装设 信号箱和直通电话。视频监控指挥室24小时值班，保证施工安全。
挡车栏阻车器是采用PLC程序控制，轴编码器以及传感器进行定 位，当矿车运行到指定的打开(或关闭)位置时，传感器将信号输送 给PLC，PLC指挥电动机旋转，电机带动挡车栏上升(或下降)。原理 图参照图7。
5.2.6扒碴、出碴
对斜井内安装的轨道、监控设备进行查完毕后，采用挖掘机扒碴， 给侧翻式矿车装碴，斜井底信号工在检查轨道无安全隐患后，向斜井 口信号工发出开车信号，斜井口信号工检查轨道无安全隐患后，给矿 用提升机司机发开车信号，矿用提升机司机根据所发信号选择对应的 档位进行开车，经矿用提升机提升至洞外卸碴点。停车时，提升机司 机根据信号工发出的信号进行停车。
矿用提升机出碴时，设专职信号员加强斜井口、斜井底与矿用提 升机房的联系，在斜井口设阻车器，专人管理，阻车器经常处于正位 关闭状态，放车时方可打开；车身设断绳脱钩保险器，以备发生断绳 脱钩时，抓钩自动落下，钩住轨枕，不使矿车下滑；采用不摘钩方式， 将钢丝绳与矿车固定连接，避免脱钩的可能。
在洞外卸碴点，采用装载机配合自卸车将碴运至指定的弃碴场。
5.2.7初期支护
为保证施工安全，在出碴完成后，使用湿式喷浆机喷浆。湿式喷 浆机在施工作业时大大降低了机旁和喷嘴外的粉尘浓度，消除了对工 人健康的危害；生产率高；回弹度低；湿喷时，由于水灰比易于控制， 混凝土不化程度高，故可大大改善喷射混凝土的口质，提高混凝土的 匀质性。喷浆料由洞外搅拌机拌制，运送至斜井洞口后注进改装后的 轨式喷浆机。
为了适应在斜井内的施工环境，对喷浆机进行了改装，增加了可 以在轨道上行走的机座，便于喷浆机可以利用矿用提升机在轨道上行 驶。将2台喷浆机沿轨道两侧分别摆放，摆放要紧凑、合理，便于工 人上料。矿车的长度和高度应满足4人在车上铲装2台喷浆机为宜。 本工法中设置2个轨道2个矿车，在其中一个矿车上的料用完后，可 以换至另外一台矿车，两台矿车交叉作业，缩短了停工时间，保证一 次喷浆顺利进行，确保了初期支护的质量。搅拌好的物料由搅拌机卸 料口经过振动筛网供入喷射机料斗中，由拨料器拨动注入转子的直通 料腔中随转雨旋流到出料口处。作业时，由运送车运送至斜井洞口， 然后直接倒进大料斗，大料斗由液压缸顶起，当大料斗抬升至必定高 度后，拌合料在自重效果下滑落到分料斗，拌合料在重力和振荡器效 果下经过筛网抵达喷浆机接料斗内；圆筒仓内设有外加剂，外加剂在 重力和增压器效果下，经过螺旋泵均匀地送到筛网上与喷浆料充沛混 合而进入接料斗内，外加剂由流量传感器操控其流量在这里从气室通 入压缩空气，把物料吹入出料弯头，在此由旋流器引入另一股风压， 呈多头风螺旋状态把物料吹散、加速，并使其旋转、浮游，进入输料 管，到达喷头再添加少量补充水分(***时)或液体速凝剂(湿喷时)喷射出去。在斜井施工中，利用湿喷机、喷浆机械手完成了喷浆作业 的机械化作业。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并 不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范 围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大坡度斜井机械化配套施工设备，包括改装开挖台车，其特征在于，所述改装开挖台车包括PC160挖掘机底盘总成、斜井开挖平台和驾驶仓(2)，所述驾驶仓(2)位于PC160挖掘机底盘总成的一侧外壁上，且PC160挖掘机底盘总成包括履带组件(1)、底盘、油压泵(4)、分配阀(3)和低速电机(5)，所述履带组件(1)对称分布在底盘的底端两边外壁上，且油压泵(4)的端部连接有油管，所述油管的端部连接有分配阀(3)，所述低速电机(5)的输出端和油压泵(4)的端部相连接，所述斜井开挖平台包括钢立柱(7)、纵钢梁(8)和防滑钢筋网片(12)，且钢立柱(7)、纵钢梁(8)之间通过纵横交错形成固定结构，且防滑钢筋网片(12)的底端外壁固定连接在钢立柱(7)、纵钢梁(8)的固定连接面外壁上。
2.根据权利要求1所述的一种大坡度斜井机械化配套施工设备，其特征在于，所述斜井开挖平台的顶部外壁上的纵钢梁(8)端部设有端头防撞挡块(10)。
3.根据权利要求2所述的一种大坡度斜井机械化配套施工设备，其特征在于，所述驾驶仓(2)的四角处和斜井开挖平台的连接处固定连接有梁上矮支柱(9)，且梁上矮支柱(9)的另一端和斜井开挖平台的底端纵钢梁(8)之间设有横梁斜撑(11)。
4.根据权利要求1所述的一种大坡度斜井机械化配套施工设备，其特征在于，所述PC160挖掘机底盘总成的控制端和低速电机(5)相连接。
5.如权利要求1所述的一种大坡度斜井机械化配套施工设备的施工方法，其特征在于大坡度斜井机械化配套施工设备的施工方法是按照以下步骤进行的：
S1：施工准备：
1)矿井提升机选型；
2)矿用提升机布置与安装；
3)架设卸碴栈桥；
4)施工中风、水、电、人行步道布设；
5)轨道铺设；
S2：超前预报：为保证对斜井掌子面前方地质超前预报的准确性，本工法采用地质雷达、TSP303和超前钻孔三种方式综合运用，以达到精准预报的目的；
S3：测量定位：采用全站仪对斜井进行测量放样，然后安装激光定向仪，全站仪检核并调整激光定向仪的位置，使其光束与全站仪放出的点在同一位置上，利用激光定向仪对***孔精确定位；
S4：钻孔***：采用“定人定位”的方式作业，斜井施工的装药及联网方式基本与同其他隧道掌子面施工方式相同，不同点在于起爆方式，由于杂感电流影响，为确保安全，采用抗静电电***起爆，抗水乳化***光面***；
S5：轨道及设备检查：在每次***完后，应及时检查斜井内安装的轨道、配置的信号及视频监控***，保证在出碴时施工人员的安全；
S6：扒碴、出碴：对斜井内安装的轨道、监控设备进行查完毕后，采用挖掘机扒碴，侧翻式矿车装碴，矿用提升机出碴时，在洞外卸碴点，采用装载机配合自卸车将碴运至指定的弃碴场；
S7：初期支护：为保证施工安全，在出碴完成后，使用湿式喷浆机喷浆，在斜井施工中，利用湿喷机、喷浆机械手完成了喷浆作业的机械化作业，完成一个大坡度斜井机械化配套施工循环步骤。
6.根据权利要求5所述的一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其方法，其特征在于，所述S1的矿用提升机布置与安装中矿用提升机卷筒两控绳板至天轮之间钢丝绳的内外偏角应小于1°30′，且矿用提升机的天轮采用固定天轮，所述矿用提升机的钢丝绳与地面夹角不小于15°。
7.根据权利要求5所述的一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其方法，其特征在于，所述S1的架设卸碴栈桥步骤中，卸碴栈桥的上轨道钢轨采用43Kg/m钢轨，20槽钢作为轨枕，间距为80cm，在槽钢上打孔并采用扣件与钢轨连接固定，且卸碴栈桥上安装护轨和曲轨，所述卸碴栈桥采用钢筋混凝土墩支撑，净跨距为10m，且卸碴栈桥的桥墩基础由钢筋混凝土结构的4个圆形支柱和一个混凝土台组成，所述混凝土基础内配置φ22钢筋，纵横布设，间距为30cm，上下双排，两排主筋间设φ8箍筋，所述卸碴栈桥的高度与矿用提升机的钢丝绳与天轮的角度适配，所述卸碴栈桥上架设I32型钢纵梁，且钢轨和曲轨下各布设一道，所述I32型钢纵梁的两端支座处与墩顶预埋钢板焊接固定，且I32型钢纵梁下两侧桥墩处设置有I20型钢斜撑，所述I20型钢斜撑与I32型钢纵梁、墩侧壁预埋钢板之间均采用焊接固定，所述卸碴栈桥靠近天轮一端设置有防撞挡墙，且防撞挡墙采用钢筋混凝土结构，高度至提升中线以下20cm，所述防撞挡墙内配置φ22主筋，间距30cm，主筋间设φ8箍筋。
8.根据权利要求5所述的一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其方法，其特征在于，所述S1的施工中风、水、电、人行步道布设中，高压风***采用3台22m3/s空压机、φ150mm送风钢管，高压变电站设置在提升机绞车房附近，高压变电站设两台800KVA变压器，供水***利用高位水池供给，水池蓄水方量为200m3,供水管为φ100mm钢管，隧道通风管布置在隧道顶部，风机型号为一台2*110KW轴流风机，悬挂φ1500mm软式通风管，人员上下井采用矿车运输和人员走步道，施工用人行步道设置在风水管一侧，梯步每级宽度为30cm，长度100cm，高度10cm，于靠近轨道一侧设120cm高临时栏杆，扶手与竖向钢管连接采用焊接。
9.根据权利要求5所述的一种大坡度斜井机械化配套施工设备及其方法，其特征在于，所述S1的轨道铺设中有轨施工主要在于轨道的布设，斜井开挖过程中轨道主要分为临时轨道跟永久轨道，每根钢轨应安装至少两组防爬设备，每对钢轨应有三根轨距拉杆、托索轮及安全闸等轨道辅助设备应与轨道一并铺设。
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