降低斜坡道掘进运输成本探讨

摘要：文章首先针对斜坡道施工运输距离长、道路维护困难、运输成本高等问题，阐述了通过优化施工工艺改善运输条件，从而达到降低运输成本的目的；其次介绍了采取的措施和控制要点，提出了注意事项和应用结论。

关键词：斜坡道；掘进运输；运输成本；巷道支护；无轨设备 文献标识码：A

中图分类号：TD803 文章编号：1009-2374（2016）29-0133-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.29.061

1 概述

受坡度制约，斜坡道一般设计较长，在掘进过程中，有施工工期长、运输距离远、道路维护困难等特点。随着无轨设备在斜坡道施工中的应用和普及，斜坡道施工速度不断提高，施工工期相应缩短，然而由于巷道路况不好而引起的运输设备保养费用居高不下、道路维护困难、维护成本高等问题一直没有很好解决。

金诚信莱芜项目部在斜坡道施工过程中，打破先施工主体巷道、最后铺设混凝土地坪的施工惯例，调整为逐月铺设混凝土地坪的方式，并且通过调整施工工序，减少甚至避免铺设混凝土地坪凝固时间对施工进度的影响，并通过采取措施保证混凝土质量。通过调整，装渣点后方巷道基本都是永久混凝土地坪，排渣车在混凝土路面上行驶，既保证了行驶速度，又有效降低了轮胎损耗、卡车保养、路面维护成本。

2 工程概况

2.1 概况

莱钢集团莱芜矿业有限公司谷家台铁矿主斜坡道全长4887m，坡度为-15%，缓坡段坡度为-5%。主斜坡道为三心拱直墙式断面，净宽4.5m，净高4m，净断面16.601m2。为便于装渣，每隔160m设一个调车硐室，调车硐室长度为12m。

2.2 支护方式

0～120m段采用明槽开挖施工方式，支护方式钢筋砼；120～1098m段为软岩层，支护方式为钢拱架+钢筋水泥背板+喷砼联合支护；1098m以后为基岩段，采用锚网喷支护。

2.3 支护材料

2.3.1 软岩段。软岩段及过地质构造段岩石破碎时采用U29钢拱架+钢筋网+钢筋水泥背板+喷射混凝土联合支护。钢棚采用U29型钢分片加工，间距1000mm左右（根据现场岩性确定），连接处搭接长度500mm，每个搭接部位采用3付U型卡配以M24mm螺丝固定。

2.3.2 基岩段。钢筋网：钢筋网采用Φ6.5mm的圆钢焊制，网片规格为3200×2300mm，网格为100×200mm，连接方式为搭接，搭接长度为100mm，搭接部位用14#铁丝连接，连接点间隔300mm均匀布置。

锚杆：锚杆采用Φ42×1800mm管缝锚杆，托板规格为150×150×6mm；间排距1000×1000mm，矩形布置，正常段每排布置7根。

喷砼：喷射混凝土厚度为100mm，强度等级C20。

铺底：厚度250mm，混凝土强度C25。

3 水文地质情况

0～120m段为第四系冲击层，主要由砂层、卵石层、泥岩组成，其中砂层、卵石层渗透性较好，泥岩渗透性较弱，施工过程中涌水量达到65m?/h。120～1098m段以泥岩、泥质砂岩、卵石层为主，岩石硬度系数f=1.1左右。里程1098m以后为闪长岩，岩石硬度系数f=8～10。闪长岩属坚硬脆性岩石，硬度系数f为8～10，可钻性差，可爆性好，当岩体中裂隙、节理大规模发育，在巷道掘进爆破时极易产生较大量的岩石崩落，爆破效果较差，且顶板容易滞留浮矸，造成安全隐患。

4 施工方案

4.1 主体工程掘支施工方案

主斜坡道基岩段施工采用气腿式凿岩机全断面一次起爆、3.5m3铲运机装渣、12t自卸卡车运输机械化配套施工方案，“两掘一喷”平行作业模式，每循环进尺2.6m左右。施工程序为：第一掘进班组凿岩爆破通风检撬浮石出渣锚网支护第二掘进班组凿岩爆破通风检撬浮石出渣锚网支护支护班接班喷射迎头喷射后方巷道、掘进班工作面凿岩平行作业。

4.2 月进度计划安排

主巷每月掘支时间25天，进尺160m；混凝土地坪施工时间2天，凝固时间3天。

4.3 混凝土地坪施工时间安排

斜坡道每隔160m设计一个调车硐室，每月施工进尺基本为160m左右，每月进行一次混凝土地地坪施工作业。

当主巷掘进至调车硐室前方20m左右时停止掘进，进行后方巷道混凝土地坪施工。地坪施工范围为调车室装渣点后方巷道，装渣点至工作面段地坪不施工，防止铲运机在铲运、装渣过程中对铺设混凝土地坪造成破坏。

5 施工工艺

斜坡道每隔160m设计一个调车硐室，当主巷掘进至调车硐室前方20m左右时停止掘进，进行后方巷道混凝土地坪施工。地坪施工范围为调车室装渣点后方巷道，装渣点至工作面地坪不施工，防止铲运机在铲运、装渣过程中对铺设混凝土地坪造成破坏。

5.1 混凝土工艺要求

采用32.5R普通硅酸盐水泥，中粗河砂，粒径为10～30L碎卵石，水采用洁净水，不含酸、碱及油污。混凝土在搅拌过程中掺加J85早强剂，掺加用量为水泥重量的4%。

砼配合比：以试验室提供配比试验报告为准。

5.2 准备工作

5.2.1 铺底前，按照腰线将底板开挖至设计深度，必须彻底清理底板淤泥、积水、杂物、活石。

5.2.2 混凝土用原材料必须有出厂合格证或经试验室复试合格方准使用，对水泥还需在使用时检查出厂日期，包装或散装号，严禁使用出厂日期超过3个月的水泥或存放变质结块的水泥。

5.2.3 准备好施工器具检修、保养工作。

5.3 混凝土浇筑

在斜坡道硐口设搅拌站，站内设1台JS-500型强制式搅拌机，一台PLD-800型电子计量自动配料机。搅拌好的混凝土经过同力卡车运输至工作面使用。铺底过程中使用平板振动机进行振捣作业。浇筑工作连续进行，间歇时间不得超过混凝土初凝时间，超过时要先用风镐凿成毛面，用水冲净，铺上一层水泥浆，然后再行浇筑。

浇筑完成后经过24小时凝固时间后人员方可进入，每天安排专人进行洒水，养护天数不少于14天。

5.4 混凝土地坪抗压强度验算

混凝土浇筑完凝固72小时后方准车辆运行。经试验，添加早强剂的C25混凝土3天抗压强度可达到60%及C15。

混凝土路面承载力（按3天强度C15计算）：

Fcd=0.7・βh・Ftd・Um・H

式中：

Fcd――混凝土最大集中返力

βh――对于厚度小于300mm时，取1

Ftd――轴心抗拉应力（C15取0.91MPa）

Um――高度换算比=2・（a+b）+4H，a=20cm，b=60cm（a、b分别为轮迹宽、长）

H――厚度

代入数值计算得出：3天C15混凝土路面的极限车辆承载力为40.57吨。

现场使用同力卡车额定总质量为32吨，故此C25混凝土路面3天凝固期后能承受同力卡车满载运行。

6 控制要点

6.1 质量

6.1.1 钻眼时底眼角度严格按设计角度进行，防止巷道底部超挖造成浇筑混凝土用量增大。

6.1.2 铺设混凝土地坪前要清理至设计深度，必须彻底清理底板淤泥、积水、杂物、活石，直到实底。

6.1.3 混凝土浇筑过程中原材料添加、搅拌、运输、振捣、养护等严格按要求进行。

6.1.4 地坪质量要求：（1）标高：腰线下地坪表面距离，尺量最大值、最小值，允许偏差：-30～+50mm；（2）表面平整度：用2m靠尺，尺量检查，允许偏差：≤10mm。

6.2 工序安排

如何消化掉铺设地坪后3天时间混凝土凝固期的工作影响是问题的根本所在，铺设永久混凝土地坪后提高了运输速度，一定程度上也加快了施工速度，通过合理调整施工工序，也能减少影响，避免出现窝工现象。

本斜坡道正常施工采用“两掘一喷”平行作业模式，在预计快到铺设地坪时间节点时，对工作面锚网支护后只进行初喷（30～50mm）作业，可以节约支护时间，适当加快掘进速度。复喷成巷可在混凝土地坪3天凝固期时间段进行。这就要强调在铺设地坪前一定要将喷射混凝土材料提前运送至工作面，3天的凝固期虽然车辆不能运行，但人员可在工作面使用提前储备的支护材料进行巷道复喷成巷工作。

6.3 车辆运输范围

6.3.1 铺设完混凝土地坪3天后，运输卡车可以在地坪上进行运行，调车硐室装渣点至工作面未铺地坪段为铲运机运行范围，铲运机禁止行驶混凝土路面，防止对混凝土路面造成破坏。

6.3.2 禁止车辆超载、超速。

6.3.3 对于掉落到路面上的浮矸及时清理，避免对车辆、路面造成损坏。

7 结语

斜坡道施工采用逐月铺设永久混凝土地坪施工工艺能明显改善路面状况，铺设地坪后路面平整，没有凹凸不平处，运输过程中不存在洒落渣石、杂物等现象，能明显提高车辆运行速度、缩短出渣时间，加快施工速度，并且有效降低了轮胎损耗、卡车保养、路面维护成本，运输安全也有很大保障。

莱芜项目部斜坡道工程采用逐月铺设混凝土地坪施工工艺，月成巷进尺160m左右，并且不留尾工，铺设的混凝土地坪无压坏破损现象，一次性通过工程竣工

验收。

参考文献

[1] 混凝土结构工程施工质量验收规范（GB 50666-2011）[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.有色金属矿山工程质量验收规范（GB 51036-2014）[S].2014.