齊傳剛

(中國煤炭科工集團(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、運(yùn)量大、速度快、無污染、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)過幾次折返后將渣土輸送到地面渣場；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。為了充分利用地面渣場的空間，盡量多存儲渣土，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，將渣土布置到渣場指定位置，充分利用渣場空間。

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)。本文所述渣場形式為矩形，要求渣土盡量布滿渣場，提高渣場利用率，減少由于處理渣土而導(dǎo)致的停機(jī)次數(shù)。當(dāng)渣場渣土布滿后，需要及時(shí)清理，因此渣場內(nèi)要滿足清渣車輛經(jīng)過。本文所述隧道左線和右線渣土最終是通過垂直帶式輸送機(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]。為了滿足渣場內(nèi)清渣車輛經(jīng)過，渣場內(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，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)渣場尺寸和帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選型手冊計(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螺栓連接，現(xiàn)場安裝調(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)渣場尺寸和帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選型手冊計(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)場部分安裝圖

通過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)所輸送出來的渣土卸載到地面上指定范圍內(nèi)，充分利用渣場空間，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)是通過手動(dòng)控制來實(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)置限位開關(guān)，避免帶式輸送機(jī)及桁車脫軌。

4 結(jié)論

目前，國內(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空間來最大限度地存儲渣土是每個(gè)地鐵項(xiàng)目施工中都需要解決的問題。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)。