齊傳剛

(中國(guó)煤炭科工集團(tuán) 上海有限公司, 上海 200030)

0 引言

由于連續(xù)帶式輸送機(jī)出渣系統(tǒng)具有運(yùn)輸距離長(zhǎng)、運(yùn)量大、速度快、無(wú)污染、TBM利用率高等特點(diǎn)，因此TBM后配套連續(xù)帶式輸送機(jī)出渣系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)也是目前TBM后配套出渣系統(tǒng)的重要發(fā)展方向[1-2]。

TBM后配套連續(xù)帶式輸送機(jī)出渣系統(tǒng)主要有兩種方式：一是在始發(fā)井空間允許的情況下利用連續(xù)帶式輸送機(jī)經(jīng)過(guò)幾次折返后將渣土輸送到地面渣場(chǎng)；二是空間狹小時(shí)，利用連續(xù)帶式輸送機(jī)和垂直提升帶式輸送機(jī)組合的方式將渣土輸送到地面渣場(chǎng)。為了充分利用地面渣場(chǎng)的空間，盡量多存儲(chǔ)渣土，減少停機(jī)清理渣土次數(shù)，上述兩種方式都需要配置地面布料輸送裝置，將渣土布置到渣場(chǎng)指定位置，充分利用渣場(chǎng)空間。

本文所研制的地面布料輸送系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水平XY方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，解決地面渣場(chǎng)空間小，需要多點(diǎn)布料的實(shí)際需要。該地面布料輸送系統(tǒng)在中鐵18局青島地鐵一號(hào)線項(xiàng)目中得到了實(shí)際應(yīng)用且運(yùn)行效果良好。

1 方案設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)一套用于承接上一級(jí)垂直提升帶式輸送機(jī)所輸送的渣土，然后再將渣土輸送到地面指定地點(diǎn)的輸送系統(tǒng)。本文所述渣場(chǎng)形式為矩形，要求渣土盡量布滿渣場(chǎng)，提高渣場(chǎng)利用率，減少由于處理渣土而導(dǎo)致的停機(jī)次數(shù)。當(dāng)渣場(chǎng)渣土布滿后，需要及時(shí)清理，因此渣場(chǎng)內(nèi)要滿足清渣車輛經(jīng)過(guò)。本文所述隧道左線和右線渣土最終是通過(guò)垂直帶式輸送機(jī)輸送到地面，垂直帶式輸送機(jī)運(yùn)量為800 t/h，帶速為2.5 m/s。

1.2 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)地面渣場(chǎng)的形式和布料要求，采用X和Y方向布料的形式能夠有效解決[3-4]。為了滿足渣場(chǎng)內(nèi)清渣車輛經(jīng)過(guò)，渣場(chǎng)內(nèi)需設(shè)置一定高度的支撐框架，X和Y方向的布料帶式輸送機(jī)安裝在支撐框架上，可使清渣車輛通過(guò)，又可增加存渣量。地面布料輸送系統(tǒng)總體方案布置俯視圖如圖1所示。

圖1 地面布料輸送系統(tǒng)總體方案示意圖

2 地面布料輸送系統(tǒng)的組成部分及工作原理

根據(jù)地面布料輸送系統(tǒng)總體方案，設(shè)計(jì)完成的總體布置圖如圖2所示。

2.1 地面布料輸送系統(tǒng)的組成部分[3]

2.1.1 水平Y(jié)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)

水平Y(jié)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)布置在垂直帶式輸送機(jī)下方，用于承接垂直帶式輸送機(jī)輸送的物料,其主要由電動(dòng)滾筒、機(jī)身前架、機(jī)身后架和尾部螺旋張緊裝置組成。機(jī)身前架和后架之間通過(guò)鉸接方式連接。機(jī)身段全程設(shè)置導(dǎo)料槽，上托輥組全部采用緩沖托輥組。該帶式輸送機(jī)通過(guò)連接架與桁車連接，與桁車一起水平Y(jié)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于垂直帶式輸送機(jī)運(yùn)量為800 t/h，帶速為2.5 m/s，根據(jù)渣場(chǎng)尺寸和帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選型手冊(cè)計(jì)算水平Y(jié)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)主要參數(shù)如表1所示，結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

1-垂直帶式輸送機(jī);2-水平Y(jié)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī);3-水平X方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī);4-桁車;5-地面支撐框架。

表1 水平Y(jié)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)主要參數(shù)

1-電動(dòng)滾筒;2-機(jī)身前架;3-機(jī)身后架;4-機(jī)尾螺旋張緊裝置。

2.1.2 水平X方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)

水平X方向往復(fù)運(yùn)帶式輸送機(jī)主要由電動(dòng)滾筒、機(jī)身前架、機(jī)身后架和尾部螺旋張緊組成。機(jī)身前架和后架之間通過(guò)螺栓連接，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)整好以后將前后架焊接成整體。上托輥組全部采用緩沖托輥組。機(jī)尾設(shè)置一定長(zhǎng)度的導(dǎo)料槽，并配置擋架防止撒料。電動(dòng)滾筒可雙向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)頭尾均可卸料，滿足X方向多點(diǎn)布料的要求。機(jī)架上配置一套帶制動(dòng)功能的減速電機(jī)，驅(qū)動(dòng)該帶式輸送機(jī)在桁車軌道上面X方向往復(fù)移動(dòng)。根據(jù)渣場(chǎng)尺寸和帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選型手冊(cè)計(jì)算水平X方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)主要參數(shù)如表2所示，結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

表2 水平X方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)主要參數(shù)

1-電動(dòng)滾筒;2-帶制動(dòng)器減速電機(jī);3-機(jī)身前架;4-機(jī)身后架;5-機(jī)尾螺旋張緊裝置。

2.1.3 桁車

桁車主要由前后桁架、主動(dòng)車輪組和從動(dòng)車輪組組成。在桁車兩端各配置一套帶制動(dòng)功能的減速電機(jī)，減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)桁車在地面行走框架軌道上水平方向往復(fù)移動(dòng)。桁車與水平Y(jié)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)剛性相連，帶動(dòng)水平Y(jié)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)一同移動(dòng)。桁車主要參數(shù)如表3所示，結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

表3 桁車主要參數(shù)

2.1.4 地面支撐框架

地面支撐框架是由型鋼通過(guò)螺栓連接以及焊接組成。地面行走框架上面鋪設(shè)三條用于桁車行走的軌道。地面支撐框架結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。

1-帶制動(dòng)器減速電機(jī)Ⅰ;2-主動(dòng)車輪組(兩套);3-桁架;4-從動(dòng)車輪組;5-帶制動(dòng)器減速電機(jī)Ⅱ。

圖6 地面支撐框架結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 各組成部分之間的關(guān)系

地面布料系統(tǒng)各組成部分之間的關(guān)系為：桁車可以在地面支撐框架軌道上水平方向往復(fù)移動(dòng)；桁車上面是水平X方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)，其與桁車一起水平Y(jié)方向往復(fù)移動(dòng)，其自身可以在桁車的軌道上X方向往復(fù)移動(dòng)；水平Y(jié)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)安裝在垂直提升帶式輸送機(jī)地面支撐框架的軌道上，通過(guò)連接框架與桁車連接，隨同桁車一起水平Y(jié)方向往復(fù)移動(dòng)。

2.3 工作原理

桁車在其兩端各配置一套帶制動(dòng)功能的減速電機(jī)，減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)桁車在地面行走支撐框架軌道上水平Y(jié)方向往復(fù)移動(dòng)，Y方向移往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)與桁車剛性相連，在桁車的帶動(dòng)下跟隨桁車一同運(yùn)動(dòng)。桁車上面布置一條X方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)，該帶式輸送機(jī)配置一套帶制動(dòng)功能的減速電機(jī)，驅(qū)動(dòng)該帶式輸送機(jī)在桁車軌道上面X方向往復(fù)移動(dòng)。具體工作過(guò)程為：垂直提升帶式輸送機(jī)所輸出的渣土先卸載到Y(jié)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)上，然后Y方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)再將渣土卸載到X方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)上，X方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī)在桁車的帶動(dòng)下可以水平Y(jié)方向以及水平X方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終將渣土卸載到地面指定位置。如果不需要水平X方向卸料，可以將水平X方向布置的帶式輸送機(jī)移動(dòng)到桁車軌道的最右端，這樣就可以實(shí)現(xiàn)單方向(Y方向)卸料。具體地面布料輸送系統(tǒng)總裝三維圖如圖7所示,現(xiàn)場(chǎng)部分安裝圖如圖8所示。

1-水平Y(jié)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī);2-水平X方向復(fù)運(yùn)動(dòng)帶式輸送機(jī);3-桁車;4-地面支撐框架。

圖8 現(xiàn)場(chǎng)部分安裝圖

通過(guò)上述地面布料輸送系統(tǒng)就可以將垂直提升帶式輸送機(jī)所輸送出來(lái)的渣土卸載到地面上指定范圍內(nèi)，充分利用渣場(chǎng)空間，且便于地面運(yùn)渣車輛將渣土及時(shí)運(yùn)出。

3 控制方式

實(shí)際工作中，水平X、Y方向移動(dòng)的帶式輸送機(jī)與TBM后配套連續(xù)帶式輸送機(jī)出渣系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)控，起動(dòng)順序?yàn)樗絏方向移動(dòng)的帶式輸送機(jī)→水平Y(jié)方向移動(dòng)的帶式輸送機(jī)→垂直提升帶式輸送機(jī)(或連續(xù)帶式輸送機(jī))→左(右)線連續(xù)帶式輸送機(jī)→TBM，停機(jī)順序相反。水平X、Y方向移動(dòng)的帶式輸送機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)手動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)卸料點(diǎn)位置的不同，手動(dòng)控制減速電機(jī)的起停，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)水平X、Y方向的移動(dòng)。各行走軌道上均設(shè)置限位開(kāi)關(guān)，避免帶式輸送機(jī)及桁車脫軌。

4 結(jié)論

目前，國(guó)內(nèi)多個(gè)城市都在進(jìn)行城市地鐵項(xiàng)目的施工及規(guī)劃，TBM后配套連續(xù)帶式輸送機(jī)出渣系統(tǒng)是地鐵隧道施工中最有效的出渣方式，具有深遠(yuǎn)的發(fā)展前景和重要的研究意義。由于城市地鐵項(xiàng)目地面的施工空間有限，在有限的空間里如何有效地利用渣場(chǎng)空間來(lái)最大限度地存儲(chǔ)渣土是每個(gè)地鐵項(xiàng)目施工中都需要解決的問(wèn)題。本文所研制的地面布料輸送系統(tǒng)有效地解決了此類問(wèn)題，并在實(shí)際應(yīng)用中得到了驗(yàn)證。該地面布料輸送系統(tǒng)的成功研制，為今后類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。