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www.7966.com>产品百科>硬岩掘进机在软岩隧道施工的应用

硬岩掘进机在软岩隧道施工的应用

文章来源:【www.7966.com】标签为:掘进机硬岩掘进机软岩隧道| 发布时间::2014-03-18

说到硬岩掘进机在软岩隧道施工的应用,首先,先说说软弱围岩地带施工的特点软弱围岩有云母石英片岩、蚀变闪长岩、闪长玢岩及断层破碎带。其中,秦岭隧道局 部不良地段为蚀变闪长岩、闪长玢岩及断层破碎带;而磨沟岭隧道局部不良地质段为蚀变闪长岩、闪长玢岩及断层破碎带;而磨沟岭隧道整体则以围岩强度更低的云 母石英片岩及断层破碎带为主。这类围岩尽管因强度低而对刀具的磨损较小,但其完整性差,断层节理裂隙发育、自稳性差,易产生塌方,从而加大了操作使用和施 工的难度。如果掘进参数选择不当,会使坍塌程度加剧或造成掘进机损坏事故。大量的塌方也会影响掘进机的通过性能而无法正常掘进。同时,软弱围岩容易使掘进 机的掘进姿态产生变动,掘进方向易产生偏差。
其次,掘进参数该如何选择
  (1)工作模式
  TB880E掘进机有三种工作模式:自动推力控制、自动扭矩控制和手动控制。自动推力控制知用于均质硬岩,自动扭矩控制适用于均质软岩。而软弱围岩的 不良地质情况较为复杂多变,且多为不均质围岩。所以手动控制尽管对操作人员的要求有所增加,但它能适应复杂多变的地质情况,有经验的操作人员可通过各种反 馈信息判断出刀盘前方地质的最新状况,及时地调整掘进参数以适应多变的地质状况,这对没有进行过准确可靠的地质预测,或是地质预测有偏差时,其优点更为突 出。
  (2)胶带机的防滑与防断
  刀盘前方的围岩若出现坍时,胶带机的负荷就很大,当负荷超过一定程度后会使胶带机打滑或停止运转,由于3#胶带机比1#、2#胶带机长得多,引现象更 有可能发生。特别是在3#胶带机向溜碴槽传送时,因为是由水平输送变为斜坡输送,石碴过多会落入3#胶带机的内侧,有可能导致3#胶带机胶带撕裂或扯断的 事故。这种现象在3#胶带机压力超过12Mpa时就有可能发生。由于围岩的坍塌具有一定的突发性,胶带机的运行速度为2m/s,而主控室监视器对胶带机输 送系统的观察仅限于1#、2#胶带机的交接部位和2#、3#胶带机的交接部位以及溜碴槽的卸碴情况,当了现胶带机有问题并作出反应时,胶带可能已经撕裂二 三十米了,所以不应通过直接观察3#胶带机的压力来进行控制,否则将会滞后。而应在1#、3#胶带机的压力特别是1#胶带机的压力由12Mpa上升到 14Mpa时,就降低推进速度;在1#胶带机的压力变动范围较大时,应停止推进甚至至退后,上旋转刀盘进行出碴,以确保胶带机的安全。
  (3)刀盘转速的选择
  刀盘有两种驱动方式:电驱动和液压辅助驱动。电驱动有高低两种转速:5.4r/min和2.7r/min;液压辅助驱动转速则在0~1r/min范围内,可根据需要进行控制调节,用于刀盘脱困。
  对掘进机本身而言,高速较为有利,这是因为:掘进速度=刀盘转速×贯入度。在相同的掘进速度情况下,刀盘转速高速时的贯入度是低速时的一半,与贯入度 成正比的刀盘扭矩、推进力相对较小;因此,主电机的工作电流和刀具的承载负荷也就相应地较小,在掘进机反馈参数信息允许的前提下可提高掘进速度。
  但刀盘转速在高速时对软弱围岩的扰动较大,有可能造成围岩失稳而坍塌,同时高速时出碴较快,会增大胶带机的工作负载。因此,在软弱围岩的地质情况下, 刀盘转速主要选用低速。但为使掘进机充分地发挥效能,在条件允许的情况下还应尽量地选用高速,这应作为对刀盘推进力和出碴情况来进行判断。经验表时,在低 速时,60%掘进速度的工况下,若推进力上升到10MN且出碴量稳定均匀时,可改用高速;而当高速时,60%掘进速度的工况下,推进力下降至5MN以下或 出碴量不稳定时,则应改用低速。
  在刀盘被卡或低速时因塌方出碴量仍然较大时,可选用液压辅助驱动,在0~1r/min的范围内调整其转速。
  (4)刀盘推进力的选择
  推进力在满负荷时为17.7MN,为保护刀具应将其控制在15MN以下,低速时,当推进力超过10MN时,则可选用高速。刀盘推进力一定时,推进缸的推进压力为一定值,故不作考虑。
  (5)刀盘扭矩和主电机电流的选择
  刀盘扭矩由主电机产生,应控制在80%以下。主电机最大允许电流为410A,故主电机工作电流应控制在320A以下。
  (6)撑靴压力的控制
  撑靴为刀盘提供支撑力。撑靴压力越高,摩擦力越大,支撑越稳固。但在软弱围岩状态下,如果撑靴压力过高,会将围岩撑垮而造成支撑不良,故撑靴压力受围 岩条伯的限制,但同时软弱围岩对刀盘产生的反作用力(即刀盘推力)也不会太大,也就是说所需的撑靴压力不必太高,一般选用20-22MPa即可。如果撑靴 部位条件不好,8对撑靴无法全部撑出,这时,不能盲目地提高撑靴压力。如此时刀盘推力较大,可通过降低掘进速度来减少推力,使之不会出现因超过撑靴提供的 支撑反力而造成撑靴打滑。
最后,注意掘进方向的控制
  由于软弱围岩为刀盘护盾及撑靴提供的支撑反力较小,掘进过程中掘进机的姿态容易发生变动,其方向控制与硬岩隧道施工时相比容易产生偏差,可通过下面的方法来进行控制:
  首先,应避免撑靴打滑,由于软弱围岩为撑靴提供的支撑反力本身就不大,撑靴打滑更会使开势恶化,大幅度的方向变化往往是由于撑靴打滑引起的,所以应绝 对避免撑靴打滑。当撑靴位置的条件允许时,可提高撑靴压力来提高摩擦力;当撑靴位置的条件不允许时,可通过降低掘旱灾速度来控制(在前面已经提到);另 外,对因撑靴位置的围岩出现坍塌而使个别撑靴无法撑出时,应喷身和灌注混凝土,待混凝土凝固后再将撑靴撑出。
  其次,由于刀盘区域由刀盘、主轴承、护盾和刀具以及液压组件所构成的自重可达数百吨,将使实际掘进方向比预测掘进方面有偏下的趋势,且围岩强度不同造 成的方向偏差也不相同。对这种现象,我们采用称之为"预修正控制"的方法,即根据前几个掘进循环所表现出的偏差量来相应增大轴向仰角,使主机预先有一个向 上掘进的趋势,来低消其自重所造成的方向偏差。