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象山铁路隧道斜井有轨运输溜车分析及防控措施 -赵喜斌

  摘要:防止溜车是斜井有轨运输施工及运输安全管理的重中之重,在新建龙岩至厦门铁路象山隧道斜井有轨运输施工中,通过运

  输管理实践,总结分析了有轨运输斜井溜车的各种原因,提出相应的针对性防控措施,确保了斜井有轨运输的安全。

  关键词:有轨运输;斜井;溜车;防控措施

  中图分类号:TD262.1 + 2 文献标志码:B 文章编号:1672-741X(2008)05-0601-04

  Analysis Of Mining Car Sliding Problems And Countermeasure For Track-Bound

  Transportation System In Inclined Shafts In Xiangshan Railway Tunnel

  Zhao Xibin,Guo Defu

  (Longxia Railway ZD-ⅠProjectmanagement Department Of China

  Railway Tunnel Group Co.,Ltd.,Longyan364000,Fujian,China)

  Abstract:The prevention of mining car sliding is the key of track-bound transportation system in inclined shaft sna the key of safety management. according to the experience of the track-bound transportation system in inclined shafes in Xiangshan tunnel of longyan-xiamen railway, the author analyses the sliding factors and puts forward corresponding prevention measures so as to ensure the safety of track-bound transportation system in inclined shaft.

  Key words: track-bound transportation system; inclined shaft; mining car sliding; prevention measures


  0 引言

  收稿日期:2008-07-01;修回日期:2008-08-14

  作者简介:赵喜斌(1968—),男,河南省洛阳人,1990年毕业于兰州交通大学铁道工程专业,工学学士,高级工程师。主要从事隧道与地下工程方面的工程项目管理及施工技术研究工作。

  随着科技进步和铁路又好又快发展,铁路设计速度目标值大幅提高,隧道设计长度越来越长。在长大隧道施工中,常通过增设辅助坑道来增加工作面,以实现“长隧短打”,并改善隧道的通风、排水等条件,从而达到加快进度、缩短工期的目的。斜井作为辅助坑道可以开创新的工作面,是一种很好的辅助施工措施,在特长隧道施工中得到广泛使用[1]。有轨运输斜井由于可以采用较陡的纵坡,所以能较好地适应地形条件并减少斜井长度。我国近年修建的龙潭、乌鞘岭、彭水等特长隧道都采用了有轨运输斜井作为辅助坑道[2-4]。随着国民经济的发展,长大隧道的建设将越来越多,采取“长隧短打”的施工方法在我国还将被经常采用。特长隧道又往往是全线最重要的控制性工程,而有轨斜井在长大隧道施工中常常承担着繁重的运输任务。溜车是斜井有轨运输中最主要的风险因素,如何防控溜车事故的发生是有轨运输斜井施工及运输安全管理的“重中之重”。结合龙厦铁路象山隧道2#、3#和4#斜井的施工经验,总结分析了斜井有轨运输溜车的各种原因,通过采用先进仪器、增加技术保证措施、强化操作管理等手段提出了相应的防控措施,为今后的斜井有轨运输防溜车保安全提供了经验。


  1 工程概况

  新建龙岩至厦门铁路属国家重点工程项目,设计时速200km,客货共线。其中象山隧道是全线最长的双洞单线隧道和最重要的控制性工程,起于福建省龙岩市新罗区曹溪镇三坑村,止于漳州市南靖县和溪镇乐土村,左洞长15898m,右洞长15917m,最大埋深830m。隧道设有5座斜井,其中2#-4#斜井采用有轨运输,其斜长分别为508.7、905.65和894.28m,坡度分别为22°、23.08°和23.04°。

  象山隧道通过地区地质条件极其复杂,工期异常紧迫,施工组织及安全管理的难度很大,斜井有轨运输施工及运输安全管理尤为突出,也是影响象山隧道工期和成本最主要的客观因素之一,故对斜井有轨运输安全管理提出了较高的要求,而“防止溜车”又是安全管理中最重要的工作。

  2#-4#斜井采用的提升机为3m直径和2.5m直径的2种国内较为先进的矿用双滚桶提升机,轨距均为900mm,主要技术参数及用途为:

  1)3m直径提升机主要用于牵引10m3侧卸式矿车出碴,提升机采用直径37mm的钢丝绳,牵引的矿车自重约9t,装碴约16t,总重25t,即3m提升机的牵引重量为25t。

  2)2.5m直径提升机主要用于牵引4m3轨行式混凝土运输车(一般称为金刚车)运送混凝土;牵引4m3侧卸矿车运送其他材料;牵引人车运送施工人员。由于2.5m提升机的用途多,牵引的车辆共计有3种,施工中采用串车和洞口调换两种方式。在牵引混凝土运输车时牵引力最大,金刚车自重约9t,装混凝土约10t,总重19t。

  斜井将承担自身2308m和隧道正洞13616m的施工运输任务,其艰巨和繁重程度在我国铁路建设史上是少有的。在运输过程中很难做到万无一失,当发生钢丝绳断裂、车辆掉道、车辆相碰撞、调换车辆、安全装置失灵、操作指挥失误等异常时,就可能出现溜车等重大事故。因此,防止溜车是运输安全管理中的首要问题。


  2 溜车原因分析

  2.1 钢丝绳断裂[5]

  钢丝绳是提升运输中最重要的部件,也是有轨运输中最重要的安全隐患。运行时钢丝绳在自身重力的作用下,会落于轨道中心的地辊上而与地辊产生摩擦,其外层钢丝的直径就会变小,甚至会出现断丝。提升机的运输量大,长期疲劳运行也会出现内层钢丝的疲劳、屈服、断裂,当断丝达到一定程度,在突然外力或紧急变速时就有可能出现钢丝绳断裂而导致溜车事故的发生。

  2.2 钢丝绳绳卡损坏

  钢丝绳绳头采用卡子固定连接,卡子在运行过程中会与地辊等发生撞击、摩擦,造成卡子损坏或螺母松动,可能会突然发生钢丝绳抽头而导致溜车事故发生。

  2.3 车辆牵引销子损坏

  车辆与钢丝绳采用销子连接,销子一般采用圆钢加工。在长期使用中销子会出现磨损,在长期突然外力作用下也会因疲劳而出现销子内部损坏,在运行中销子也有可能突然上窜。在这些情况下,车辆都会脱离钢丝绳而出现溜车事故。

  2.4 车辆掉道

  出碴车辆在运行过程中难免会有个别块石因车辆抖动而掉落于轨道附近,其他车辆运行发生碰撞后,就会出现车辆掉道,掉道后很难及时发现而继续牵引钢丝绳,就有可能出现某牵引部件的损坏而导致溜车事故的发生。轨道的养护力度不够时,提升机的长期运行会使轨道道钉、螺丝等松动出现轨距偏差,轨道两侧高低不平,甚至出现钢轨接头等处的损坏,如这些问题不能及时消除,快速运行的车辆就会发生掉道而出现危险。在轨道铺设时要注意轨道上钢轨的型号要统一,同一条轨道上不可出现不同型号钢轨的混连。由于轨道型号的不同,造成两钢轨连接处的突变,车辆在快速运行时,对轨道的冲击荷载较大,尤其在钢轨连接处,易发生车辆掉道。

  2.5 车辆相碰撞

  为方便车辆的快速装卸或受装卸位置的限制,两股轨道在特定位置上会使用道岔。在道岔处操作过程中,因为操作失误和机械故障(尖轨与钢轨不密贴),会出现两车进入同一轨道,如不能及时发现,两快速运行的车辆就会相撞,就有可能导致某连接部件的损坏而出现溜车事故。斜井内有轨运输采用3或4车道,每个车道上均有车辆独立运行。在运行过程中,由于轨道不平顺而导致车辆出现偏斜,在偏斜较大、安全距离不足的情况下,两相向运行的车辆在错车时就会出现碰撞,就有可能导致脱轨翻车、掉道及某连接部件的损坏而出现溜车事故。

  2.6 调换车辆

  车辆在长期使用需要进行维修时,为不影响提升运输,一般会更换一个备用的车辆,而将需维修的车辆进行调换。在有的轨道上,需要多种车辆进行运输,如车辆不采用串车方式连接,就必须经常进行调换。在调换过程中,牵引钢丝绳断开后,就有可能发生溜车事故。

  2.7 安全设施未发挥作用

  在车辆运行的终点一般都会设置防过卷开关等安全装置,装置外安装强制停车的阻车器。当安全装置失灵而又操作不当时,车辆就会直接碰撞于阻车器。在钢丝绳牵引方向上出现这种情况时,如阻车器牢固而又没有及时发现,就有可能拉坏牵引部件而出现溜车事故。在洞口一般都要设安全挡车门,在车辆停止后,关闭挡车门,防止车辆自溜进入洞内发生事故。当挡车门损坏或未及时关闭时,就有可能出现安全事故。车辆上设有断绳保护装置,一般为落地抓钩,抓钩连接于车辆的牵引头处,在正常情况下抓钩搭放于钢丝绳上,在钢丝绳等损坏而使车辆出现溜车后,抓钩就会借助重力落下而钩住轨枕,阻止矿车下溜。但在抓钩损坏、抓钩与车辆连接不牢固、道心内道碴完全覆盖住轨枕等情况下,抓钩就会失去作用,无法阻止车辆的下溜。

  2.8 操作失误

  在轨道上临时进行矿车检修、作业、调车等情况时,由于提升机司机和信号工的失误或没有听清、看清信号等,在不具备车辆运行的条件下拉动车辆,造成牵引部件的损坏而可能出现溜车事故。


  3 防控措施

  针对以上8种主要情况,对斜井有轨运输施工加强了管理,并在技术上采取了一系列行之有效的防控措施和办法,把出现溜车的可能性最大限度地降到最低,以保证施工及运输的安全。

  3.1 加强对钢丝绳的检查

  钢丝绳每天必须由专职的检测人员进行检测,检测有人工法和仪器法两种。人工法以人工查看钢丝绳外观断丝情况和用游标卡尺测量钢丝绳直径为主;仪器法为采用TCK-BX和TCK-RC系列钢丝绳自动探伤仪来自动检测钢丝绳的各参数。两种方法必须配合使用,现场操作以仪器法为主,人工法为辅,两种方法互相映证,确保检测的准确。在钢丝绳受到突然停车等猛烈拉力的时候,必须进行检查。当钢丝绳的磨损和断丝达到报废标准后,要及时更换,不得再继续使用。

  3.2 重视绳卡的日常检查

  必须使用经技术监督部门检测合格的重型钢丝绳卡子,确保卡子的质量。卡子的使用要规范,一个绳头布置不得少于6个,卡子间的距离应按卡子直径的6倍控制,拧紧度以压钢丝绳三分之一为宜。在使用过程中,必须坚持每天对卡子进行检查,查看是否松动或损坏,确保不出现钢丝绳抽头。

  3.3 严防销子脱

  销子的直径和穿孔的直径要相配合,间隙不宜过大,避免在牵引时销子与孔壁频繁相撞而出现损坏。在销子的上方一定要设置门锁,防止销子上跳。销子的日常检查一定不能忽视,要仔细查看磨损和损坏情况,发现问题要及时更换。在车辆的牵引头附近要设置一个备用销子,在钢丝绳绳头上同样多绑一小段安全钢丝绳,安全钢丝绳与备用销子连接,如出现牵引销子失效,备用销子就可以紧急将车拖住,避免出现溜车事故。

  3.4 车辆掉道的防治

  在提升机运行期间,专职的巡道工坚持巡道,巡道工要配置对讲机等通讯设备,以便及时联系。在提升机运行线路上每隔一段安装一台摄相头,对轨道进行适时监控,发现安全隐患及时排除,减少车辆掉道的可能,即使车辆掉道,也能及时发现并紧急停车,避免出

  现溜车。安排专业的养道人员,配备相应的养护、检测工具,在运行间歇及时对轨道进行养护维护,确保轨道几何尺寸的正确。要保证轨道的铺设质量,同一轨道上一定要采用同一型号的钢轨。要减少车辆运行中的冲击,车辆最好要有减震装置。由于木枕富有弹性,在有条件时,可优先采用木枕而尽量不用钢枕。

  3.5 车辆相碰撞的消除

  要使车辆不相撞,就必须保证两辆车不能同时在一条轨道上相向运行,这主要是要加强道岔处的管理。在允许的地方,要尽量使用套线道岔,避免扳道引起的安全隐患。在无法使用套线道岔的地方,要加强道岔的管理,要有专人检查巡视道岔,避免道岔处出错而导

  致车辆相撞。要使车辆在错车时不出现相碰撞,还须保证轨道的质量和错车位置的安全距离。轨道在铺设后,要有专业的检测工具和专职的人员进行养护,要达到轨道的平、顺、直、实。两车辆错车的安全距离要满足相关规范的要求,同一提升机的主副车辆的错车安全距离

  不小于30cm,不同提升机的两相邻车辆的安全距离不小于50cm[6]。

  3.6 调换车辆的安全

  车辆调换一般要在光线充足的洞口进行,频繁调换车辆时要有调车线,调车线不能直接对着井口,这样即便发生溜车,车辆也不会进入洞内。在没有调车线的轨道上,一般用吊车等直接将车辆吊离轨道,再将另一个车辆吊上轨道。在整个吊车过程中,要先将钢丝绳与车辆在安全地方连接牢固,以防吊车过程出现问题而发生溜车。在轨道上一定要用阻车器,将出现的溜车车辆挡住。虽然能采取一些措施,但频繁调换车辆还是存在着极高的安全风险,最好能在施工中加以避免。由于象山隧道的2#-4#斜井均设计为3车道,其中2股道采用双滚筒提升机提升出碴,只有一股道用来运送材料、人员、用具等,这就要在这股道上频繁调换车辆。为避免风险,将斜井的开挖断面进行加大,使之能够满足有轨运输4车道的净空尺寸,这样,多个车辆就可以通过串车来实现运输,避免了频繁调换车辆带来的重大安全风险。

  3.7 安全设施的管理

  对于防过卷等安全装置,在每个作业班接班后,要先检查防过卷开关是否正常,在确认过卷开关正常后方能运行提升机。防过卷开关要由专职的电工进行维修保养,要真正起到作用。洞口的挡车门要有专人负责启闭,在车辆停止后及时关闭。发现损坏要及时维修,保证随时能使用。车辆的抓钩要与车辆连接牢固,连接部位必须用专制的销子,不得用铁丝等简单绑扎。抓钩在使用中如出现变形等损坏时要及时修复。轨道道心的道碴要经常清理,做到轨枕高于道碴,不得出现道碴完全覆盖轨枕的情况。

  3.8 加强操作人员的管理

  提升机系统的操作是一个特殊的工作岗位,对所有操作人员均要进行严格的岗前培训,并取得相应的操作资格证书后方能进行操作。

  建立健全有轨运输斜井安全管理体系,完善各项管理制度及相适应的奖惩机制,严格贯彻落实各项管理制度和规定,要科学规范、严谨细致、扎实认真,不可存在侥幸心理。所有的操作人员要责任明确,各负其责,所使用的工具等落实到人。主管人员在日常操作过程中要进行巡检。

  日常操作中遇到一些小的故障、事件等要及时总结,指出并认识到问题的关键,拿出相应的纠正措施并及时整改。

  在提升机运行时,车辆下方不得安排人员作业。在轨道上进行维修和检查时,要设专人进行守望,发现情况及时躲避或疏散。严格交接班制度,工作人员交接班时要清楚详细情况,要说明注意的问题。采用多种信号制度[7],信号以电铃+指示灯为主,辅以对讲机、电话等,在未听清楚信号和出现异常情况时可以及时联系,避免事故发生。


  参考文献:

  [1] 窦忠孝,苟彪,彭万平.对乌鞘岭特长隧道斜井施工的思考[J].铁道工程学报,2006(4):59-63.

  [2] 刘永红.陡坡斜井施工方法初探[J].现代隧道技术2004,41(2):34-40..

  [3] 贾玉芳.大断面、大角度斜井有轨运输施工技术[J].西部探矿工程,2007(8):134-136

  [4] 雷升祥.彭水隧道斜井优化设计与施工[J].铁道标准设计,2003(5):40-42

  [5] 陈忠立.浅谈隧道施工斜井有轨运输预防溜车的安全对策[J].建筑安全,1998(3):32-33..

  [6] TB10204-2002铁路隧道施工规范[S].北京:中国铁道出版社,2002:50.

  [7]TB10401.1-2003 铁路工程施工安全技术规规[S].北京:中国铁道出版社,2003.


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