溫福平,張俊卿

(淮河能源控股集團 張集煤礦，安徽 淮南 232174)

煤礦采掘接替矛盾一直是礦井難以有效解決的主要矛盾之一，尤其是巖巷，傳統(tǒng)巖巷機械化程度低、施工安全性和作業(yè)環(huán)境差，勞動強度大，單進少(平均月單進只有約75 m)，且用工多、成本高。為了適應(yīng)礦井的安全高效生產(chǎn)，淮南礦業(yè)集團立足于技術(shù)、裝備、管理升級，積極探索推進巖巷機械化，并聯(lián)合沈陽北方重工集團、中煤礦山建設(shè)集團、安徽理工大學(xué)大膽借鑒國內(nèi)外隧道、地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)，共同創(chuàng)新、研發(fā)、設(shè)計、制造了煤礦用TBM掘進機。該設(shè)備由刀盤(刀盤直徑4.53 m)、驅(qū)動、護盾、大梁、撐緊推進機構(gòu)、后支撐機構(gòu)和后配套拖車等主要構(gòu)件組成，設(shè)有出渣系統(tǒng)、防塵系統(tǒng)、支護系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等，主機全長50 m(含二運73 m長)，總重量350 t。該設(shè)備于2014年、2015年在張集煤礦14131高抽巷、14151高抽巷成功應(yīng)用，兩條巷道共計施工2 040 m，月綜合單進397 m，大大提高了施工效率，縮短了工期。但在拆除時卻遇到了難題，在市政工程中，盾構(gòu)機的拆除都是在施工巷道的尾部施工一個與始發(fā)井同樣深度的接收井，利用接收井將盾構(gòu)機解體拆除。而張集煤礦井深600 m，施工接收井成本太高，提升也不安全(個別零部件重達34 t)，因此，在TBM掘進機施工到位后，如何拆除設(shè)備是一個不可回避的難題。

1 后退式拆除方案的提出

在第一條巷道14131高抽巷施工到位后，針對TBM掘進設(shè)備的拆除，我們請了相關(guān)的專家進行了經(jīng)多方論證，對傳統(tǒng)的盾構(gòu)機拆除方案進行了優(yōu)化，即利用炮掘法施工一條轉(zhuǎn)運聯(lián)巷，然后在14131高抽巷尾部(刀盤的正前方)施工一個拆機硐室(相當(dāng)于盾構(gòu)機的接收硐室)，把拆機硐室與其他巷道相連，通過轉(zhuǎn)運聯(lián)巷將解體的TBM零部件打運出去(見圖1)。

圖1 14131盾構(gòu)機回收路線

在14131高抽巷利用優(yōu)化后的傳統(tǒng)盾構(gòu)機拆機方案把TBM掘進機順利拆除，但成本仍然很高，不但多施工了一條76 m的轉(zhuǎn)運聯(lián)巷，并且增加了26 d的拆除工期(施工轉(zhuǎn)運聯(lián)巷時間)。因此，尋找一種更為簡捷經(jīng)濟的拆除方式勢在必行。經(jīng)過張集煤礦技術(shù)人員的多方調(diào)研和論證后提出采用后退式拆除方式，即在設(shè)備自掘巷道的后方刷擴拆機硐室，然后利用該設(shè)備的側(cè)支撐和后支撐后退到拆機硐室，然后進行解體，并通過自掘巷道的運輸系統(tǒng)把解體后的零部件運出施工巷道。

2 具體實施方案

2.1 后退式拆機方案的設(shè)計

在第二條巷道14151高抽巷施工到位后，在TBM掘進機主體(5臺拖車后方)采用炮掘方式施工拆機硐室(圖2)，該硐室設(shè)計分為兩段，第一段硐室設(shè)計斷面較大，長度為12 m，寬度為6.5 m，高度為6.5 m，主要為拆除刀盤以及刀盤的平放、盾體和主驅(qū)動的拆除硐室。第二段硐室長度為7.8 m，寬度與自掘巷道寬度一致，高度為6 m，主要為拆除環(huán)形梁、過度梁、滑動梁、鞍架、撐靴以及后支撐的拆除。同時在施工硐室期間，提前布設(shè)和施工起吊錨索以保證設(shè)備拆除期間的安全起吊。拆機硐室施工結(jié)束后，由操作人員操作設(shè)備后退到拆機硐室，在拆機硐室對該設(shè)備進行解體，最后利用自掘巷道的打運系統(tǒng)(單軌吊)把解體后的零部件轉(zhuǎn)運出去。

2.2 后退式拆機方案的實施

拆機工作分三個主要階段：準(zhǔn)備工作階段、拆機作業(yè)階段和拆畢整理階段。

圖2 14151高抽巷拆機硐室示意(mm)

2.2.1 準(zhǔn)備工作階段

拆機準(zhǔn)備工作是一項系統(tǒng)的工作，主要包括：硐室施工、拆機設(shè)備、工具和材料、拆機人員組織和技術(shù)準(zhǔn)備等。

2.2.1.1 拆機硐室

1) 拆機硐室根據(jù)主機大件拆機的要求，設(shè)計硐室平面凈空高度：H=7.6 m，凈寬度W=6 m。

2) 在拆機硐室內(nèi)設(shè)置起吊錨桿、錨索。

2.2.1.2 拆機設(shè)備、機具和材料的準(zhǔn)備

1) 起吊葫蘆：30 t×4，吊鉤相對地面最大有效起升高度h=8 m。

2) 工具：專用液壓拉伸工具；液壓扭矩扳手，常用工具錨鏈；各種吊帶。氧、乙炔割炬；專用拔銷工具；以及大錘、撬棍、等。

3) 材料：拆機材料包括清洗油、液壓管堵頭、砂布、方木、膠管等材料。

2.2.1.3 拆機的人員組織

1) 組織管理體系。根據(jù)拆機的工作方式， 在統(tǒng)一管理協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，分系統(tǒng)、分部位、分時段按專業(yè)分工進行TBM掘進機拆機的組織管理和安排。

2) 拆機期間的工作制度：按三班制安排，分白班、中班、夜班。在拆機現(xiàn)場進行交接班，做好記錄。專業(yè)分設(shè)機液、電氣兩個大組。

2.2.1.4 拆機的技術(shù)準(zhǔn)備

該掘進機是一大型綜合性的施工設(shè)備。只有進行設(shè)備、管線、結(jié)構(gòu)件等編碼標(biāo)識工作，才能保證優(yōu)質(zhì)、高效完成拆機工作，才能保證再次組裝的質(zhì)量。因此，必須進行編碼標(biāo)識工作。編碼標(biāo)識將按照電氣、液壓潤滑和設(shè)備結(jié)構(gòu)件，進行有關(guān)的各項工作。

1) 電氣系統(tǒng)的編碼標(biāo)識，按原電氣系統(tǒng)設(shè)計的代碼標(biāo)示規(guī)則進行編碼和標(biāo)識。對兩段接頭的型式、線長不同者，應(yīng)該標(biāo)出進出線端，并在纏繞時予以規(guī)定標(biāo)明對應(yīng)進出端。

2) 液壓潤滑系統(tǒng)的編碼標(biāo)識，根據(jù)有關(guān)系統(tǒng)的原理設(shè)計和實際布管情況，分系統(tǒng)進行編碼標(biāo)示。同時標(biāo)明管線的順序號及其出口、入口端。

3) 設(shè)備、結(jié)構(gòu)件的標(biāo)識，按設(shè)備名稱編碼標(biāo)示；按結(jié)構(gòu)件所在部位進行編碼標(biāo)示。

2.2.1.5 拆機人員培訓(xùn)

1) 拆機前標(biāo)識培訓(xùn)。分系統(tǒng)地講解系統(tǒng)關(guān)系；分系統(tǒng)的編碼規(guī)則；不同組件、零部件的標(biāo)識方式、方法要求；編碼標(biāo)識的檢查核對方式、方法要求。

2) 拆機實施前進行交底培訓(xùn)。了解拆機計劃。為保證從拆機到存放期間的各種工作順利進行，拆機工作必須按照拆機計劃實施。

重申拆機工藝操作要求，以及安全注意事項。

2.2.2 拆機作業(yè)階段

拆機分為五個基本時段，即：管線拆除階段；主機拆除運輸階段；設(shè)備橋拖拉拆機；后配套拖車拆運階段；拆機設(shè)備的拆機。

1) 管線拆解。管線拆解是拆機的基礎(chǔ)，步進到拆機位置時，須將電纜、液壓管、風(fēng)、水管線和膠帶機的膠帶進行拆解。以利于主機與設(shè)備橋分離和后配套拖拉拆機。

2) 解體主機大件并運輸，主要順序及內(nèi)容：刀盤解體—側(cè)護盾—頂護盾及指形護盾—爬梯—主電機—變速箱—主驅(qū)動主軸承—鉆機鋼環(huán)梁解體—前部錨桿鉆機及管路支架—風(fēng)管橋—主推進油缸—主推進油缸鉸接耳—左右側(cè)撐靴—頂部保護罩—后支撐及除塵風(fēng)機—滑到梁—過渡梁—鉆機梁—一段主梁—后配套拖拉及拆機。

3) 后配套主要拆機內(nèi)容和步驟。1～5號拖車，拆除拖車按5～1號拖車倒序拆除。先將后配套設(shè)備一次拆除運輸至存放點，并碼放整齊做好防護措施。

2.2.3 拆畢整理階段

1) 設(shè)備、部件的存放核對。核對設(shè)備及構(gòu)件數(shù)量，整理編碼標(biāo)識及存放位置記錄。

2) 整理損壞設(shè)備及構(gòu)件的狀態(tài)和處理結(jié)果文檔。

3) 重復(fù)使用設(shè)備所必須的配件、規(guī)格、數(shù)量清單。

4) 對報廢部件、臨時性構(gòu)件處理。

5) 報廢報損設(shè)備部件細目匯總。

3 結(jié) 語

TBM掘進機后退式拆除方式是盾構(gòu)機、TBM掘進機在煤礦應(yīng)用的一個升華。采用該方式拆除盾構(gòu)機施工相對簡單，相對于14131高抽巷的拆除方式可以節(jié)省一條轉(zhuǎn)運聯(lián)巷，大大降低了施工成本、縮短了拆除工期，提高了整體工效。