基本介紹
- 中文名：隧洞出碴
- 外文名：mucking
- 所屬領域：交通工程
- 工作過程：裝碴、運碴和棄碴
- 運輸方式：無軌運輸和有軌運輸
- 運輸系統：列車軌道、無軌車輛運輸系統
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基本介紹
將爆碎的石碴運出隧道並棄置的作業。出碴作業對隧道掘進速度有很大的影響。要充分考慮圍岩條件、當地條件、隧道開挖斷面的大小、長度、坡度、開挖方法、開挖方式、石碴狀況等條件，決定出碴處理的機械和設備。
出碴處理，一般分為裝碴、運碴和棄碴等作業，但主要是運碴。運輸方式有無軌運輸和有軌運輸2種。近年，隨著快速施工的發展，貨櫃運輸、管道運輸等也已提上了日程。
決定運碴方式時，除考慮石碴性質外，要比較研究裝碴機、運送機械、各種設施之間的配套，編制安全而合理的出碴計畫。同時，也要根據出碴方式，一併研究通風容量、通風方式等問題。
石碴性質主要是指：破碎的石碴大小、硬度、吸水後的變化、容積增加的比例等。石碴的性質受到開挖方式、圍岩條件的影響。反過來，石碴的大小及其混合比例、硬度及吸水後的變化又與裝碴機、運送方式、臨時設備、二次破碎設備等的決定有關。而石碴容積的增加與決定出碴處理設備的容量有關。石碴除容積增加外，也會因超挖及變形而增加。
選定出碴處理機械時，應考慮各種機械的處理能力及適合石碴性質的機構。
運輸系統
在掘進機掘進的隧道內，可以用的出碴運輸系統有：列車軌道運輸系統、無軌車輛運輸系統、帶式輸送機運輸系統、壓氣輸送系統和漿液輸送系統。
列車軌道運輸
隧道內石碴和材料最普通的運輸辦法是軌道運輸，這種系統是用多組列車在有站線的單軌道或有渡線的雙軌道上運行。目前多數創造掘進機開挖速度新記錄的隧道所使用的都是軌道運輸系統。石碴由裝在掘進機刀盤上的鏟斗或鏟臂從工作面前提升起來，卸到掘進機的帶式輸送機上，轉運到掘進機後的輔助輸送機上再卸進斗車內運至洞外。
這是最常用的系統，有下列優點：安裝設備簡單、適應性強、故障比較少。在直徑較大的隧道中，有利於使用較多的調車設備，能做到接近連續地接受從掘進機後卸出的石碴，因而提高了掘進機的利用率和隧道的進度。
除上述優點外，列車軌道運輸系統還可滿足同樣重要的需要，即將人和材料運入洞內。那種系統是一種經過考驗的、簡單的、多用途的設備。如考慮選用另一種差不多的系統時，這種系統就必須是優點差不多，另外在經濟上或保障方面還有好處。
無軌車輛運輸
無軌車輛運輸，由於適應性強和短巷道內使用方便，因而在礦山開挖中廣泛使用，特別是用在坡度不大的傾斜巷道施工條件下。如果用於隧道，則隧道的長度將是選用列車軌道運輸還是車輛無軌運輸的主要依據，無軌運輸系統都是用於短隧道的開挖，因為在這種隧道內鋪設軌道系統是不經濟的。
帶式輸送機運輸
多數掘進機都有一台裝在機身內的輸送機，再用一台輔助輸送機掛在掘進機後，在掘進時由掘講機拖帶前講。
如用輸送帶來出碴，安裝時則應做到留有一條開闊的通道，以便運送人員和材料到工作面。如隧道直徑夠大，輸送機可沿一側起拱線，懸吊在拱部或以支架支承。輸送機的支撐架隨著隧道掘進而接到運輸系統內。輸送機的運輸是連續的，可按掘進機最高生產能力來設計，輸送機運用時，很少能超過其能量的60%，但是又必須具備這種能力，以便地質條件允許達到最大利用率時能高速出碴。
帶式輸送機的優點是可靠、維修費低和能力大，但不具備軌道運輸系統的適應性和機動性。在適合掘進機開挖的好地層中，它是做到連續出碴的較好辦法。
目前已有一些新型的皮帶輸送機，提高了對曲線的適應性，其中轉彎式的輸送機可以用於有曲線的隧洞。
壓氣輸送
斷面大的隧道，大量（物質）可設定有效的軌道或輸送機系統來運輸。如隧道直徑變小，則石碴的運輸量和安裝出碴運輸系統的淨空也隨著減小。當出碴系統的能力減小時，掘進機的停機時間也會由於出碴設備的效率不高或能力不足隨之增多。如隧道長度增加，就會成為嚴重問題。
壓氣輸送系統已在礦山中採用，但在隧道中則只是試驗和有限使用。高效、連續和經濟的壓氣輸送系統，在加拿大、英國和美國已經過試驗並已投入使用。從在隧道內有限使用的結果表明，這種系統能有效地運輸直徑達到15 cm的石碴，水平距離遠達750 m，或在有一定水平運距且垂直升高300 m的情況下，每小時最大運量為300 t。在長隧道中，當隧道向前推進時，可採取一系列獨立系統串聯起來使用。
壓氣輸送系統由4個基本單元組成：鼓風機和電動機、加料器、管路和卸碴池。
操作時，由鼓風機和電動機供應壓縮空氣，壓縮空氣則從液壓驅動的裝料器中帶走由掘進機的輸送機卸入的石碴，可在這個系統的裝料器前裝一台破碎機。石碴通過管路用壓氣輸送到碴池。管路是用下列配件安裝起來的：特別設計的耐磨彎頭（有轉彎必要時），快速聯接器、球形接頭（以適應微小的彎曲）和液壓伸縮管（用以延長管路）。管子和伸縮管的長度應是運輸軌道一節鋼軌長度或者掘進機行程長度的倍數。石碴卸在洞外卸碴池中，池中備有必要的消音和滅塵設備。
考慮因素
隧洞出碴是一項繁重的和關係到隧洞開挖速度的工作。因此，如何提高出碴工效是隧洞開挖工作中的一個重要問題。為了提高出碴工效，隧洞開挖前，應考慮以下各項有關出碴問題的因素：
(一)棄碴場地應離洞口較近，以縮短運輸距離。
(二)棄碴場地地面高程應低於洞口高程，避免運輸重車爬坡和卸碴時扒碴。
(三)棄碴場地的面積大小應能堆放該開挖段的全部石碴，避免中途改變棄碴場地和轉移運輸線，有用的石碴和棄碴應分別堆放。
(四)堆放棄碴場地和出碴線路與其他工程施工不應互相干擾。
放炮前在靠近工作面的地方鋪上厚5毫米的鐵板或採用翻碴藥包，把爆炸下來的石翻鬆和翻離工作面，這可以提高裝碴工效，從而加快下一循環的打眼工作進行。
出碴系統
(一)出碴系統的組成
全斷面岩石掘進機的出碴系統由主機部分的溜碴槽、主機膠帶機和主機後部的轉載碴斗、轉載膠帶機、後配套上的轉載碴斗和長膠帶輸送機組成。
(二)出碴的特點
1．由於岩碴是通過刀盤上的鏟斗自落入溜碴槽，刀盤轉速較慢，鏟斗又是間隔分布，因此，落人膠帶機的石碴具有不連續、不均勻的特點。
2．又因為岩石軟硬、完整性不一致，所以單位時間內的破岩量不一。因此，膠帶輸送機的運碴量也是時多時少而不均一。
3．由於地下裂隙水、刀盤噴水等原因，岩碴中一般帶有水分而形成岩漿。這種岩漿相當於低強度等級混凝土，凝固結塊後較難剷除。
(三)出碴系統配置的注意點
根據上述出碴的特點，選用的膠帶機應具有如下特點：
1．採用深槽膠帶機，以避免岩碴撒落。
2．採用雙金屬刮板或雙犁式清掃器以刮清岩碴。
3．採用優質高拉伸強度多層膠帶以減少洞內修補或更換膠帶的時間。
4．膠帶機托棍採用金屬浮動密封以防岩漿的滲人。
5．膠帶機轉載部分設攝像機以便操作員通過電視監視隨時了解掌子面岩質情況。
6．膠帶機的輸碴量要大於刀盤的最大破岩量。
7．沿膠帶機布置水系統，以便停機前徹底清洗。
另外，由於膠帶機是掘進機中最長的部件，它是控制掘進機開挖彎道時的主要因素之一。
