1设计原理
1.1避险车道宽度的设计黄陵二号煤矿防爆无轨胶轮车宽度为2.0m,副二斜井井筒净宽度为5.2m,避险车道设计宽度取2.5m,避险车道段为单行段,正常车道宽度为2.7m,能够满足车辆的正常通行。1.2避险车道床体深度的设计砂床具有一定的深度是保证材料完全发挥其滚动阻力的必要条件。为了取得较好的减速效果,借鉴国内山区高速公路避险车道的设计(床体深度一般不小于0.9m),结合本矿实际,防爆无轨胶轮车最大载重(包括自重)取6吨。因此床体深度设计为500mm。
3避险车道结构组成及设计原理
2.1主体结构的设计紧急避险车道主体结构由过渡缓冲区、制动砂床、防撞缓冲体三部分组成。2.1.1过渡缓冲区为确保车辆平缓减速,避险车道前设置缓冲过渡区,长度10m,垫层逐渐增厚,最终增至500mm厚。2.1.2制动砂床制动砂床为车辆减速的主体部分,砂床垫层厚度0.5m,长度为18m。2.1.3防撞缓冲体在避险车道制动砂床的端部增设强制减弱装置,采用高速公路避险车道上使用的消能桶,根据车辆前部尺寸,消能桶高度选用80cm,桶径75cm,消能桶内装松质沙土,最终使失控车辆得到减速制动。避险车道靠巷道帮侧挂设废旧轮胎,增加对车辆的保护,废旧轮胎通过膨胀螺栓与墙体固定。2.2其它2.2.1排水由于避险车道位于副二斜井基岩段,避险车道床体内容易出现砂岩裂隙水,并且冲洗井筒会产生流水,流水汇集杂物流入砂床将会充填豆砾石垫层的缝隙,从而降低避险车道的效果。完备的排水系统是保证制动砂床充分发挥作用的重要保障,为解决以上问题,提出三个创新设计:一是,采用在避险车道前侧施工截水沟,截水沟尺寸:宽100mm×深100mm,避险车道截水沟与副二斜井水沟联通,防止了污水、杂物进入砂床;二是,小水仓的设计施工,为了将不慎流入床体的水以及底板裂隙水及时排出,在避险车道末端施工一个小水仓,通过水沟将小水仓与制动砂床联通,小水仓四周砌一道120mm砖墙,并进行水泥抹面,抹面厚度20mm;三是,制动砂床床体的混凝土加固,为了防止裂隙水的渗出,在床体四周施工混凝土隔断墙,同时为了确保避险车道路面平整度,便于流水,避险车道下施工100mm混凝土地坪。2.2.2避险车道的加固为了确保避险车道的牢固可靠,避险车道床体开挖后,在床体两帮部各施工一排金属锚杆加固,然后进行钢筋混凝土浇筑加固。2.2.3帮部保护装置的安设及美化避险车道靠巷道帮侧挂设废旧轮胎,增加对车辆的保护,废旧轮胎通过规格M16—400mm膨胀螺栓与墙体固定。轮胎挂设高度根据车辆具体尺寸而确定,然后进行刷漆美化。2.2.4避险车道交通标志的设置一是,避险车道引道的设计,为了确保车辆的正常行驶,特设计了引道,引道配设道钉、警示柱、黄色警示线、警示牌。二是,警示标语的设计,为了引起车辆驾驶员的注意,在避险车道前后各100米、200米悬挂醒目的标示。避险车道前10米悬挂“一号紧急避险车道”和“二号紧急避险车道”。2.2.5救援服务设施当失控车辆驶入紧急避险车道,为了使车辆顺利脱救出来,必须配套救援服务设施。结合本矿实际,利用钢丝绳牵引,矿多功能车进行拖拉,能够成功的将失控车辆拖拉出来。2.2.6特殊条件下的钢板的铺设为了满足特殊条件下的运输需要,特殊情况时,在避险车道垫层上铺设1cm厚的钢板,使车辆能够平稳安全的行驶。正常运输情况下,避险车道上不铺设钢板。
3施工组织
1)施工时将预先画出施工区域,人工使用切割机将巷道内的沥青路面破开。2)沥青路面破开清除后,使用切割机开挖截水沟将巷道右帮的水沟与巷道左帮的水沟相联通。3)截水沟施工完后对已浇筑的混凝土路面进行二次切割,避险车道过度缓冲段长度10米,施工坡度-2°52′,缓冲段施工完毕后水平施工制动沙床床体,(二次切割后混凝土地坪清除后使用人工风镐进行破底作业)床体施工深度600mm。4)制动沙床床体开挖完毕后,在床体两帮部各施工一排金属锚杆加固,床体底板以上250mm位置处,锚杆间距700mm,金属锚杆规格φ20-2500mm,每根锚杆使用1节K2335、1节Z2360型树脂锚固剂锚固。5)帮部加固工程施工完毕后施工帮部钢筋混凝土墙体,厚度200mm。6)床体帮部加固完毕后施工制动沙床床体底部混凝土地坪,混凝土必须经常洒水养护,保持湿润,养护时间7~10天。7)混凝土浇筑工程施工完毕后施工避险车道末端小水仓。8)回填制动砂床垫层。达到混凝土凝固期后开始进行豆砾石充填,砾石平均直径为1—3cm,制动砂床厚度为500mm。9)回填完毕后使用废旧轮胎通过膨胀螺栓与巷道固定。
4避险车道效果的测验
紧急避险车道施工完毕后进行了测验,利用我矿WC3FB型———防爆柴油机无轨胶轮车进行测验,无轨胶轮车整车质量3600kg(空载),由于车辆本身原因以及斜井限速,车辆速度最快为40Km/h,因此分别以5Km/h、10Km/h、15Km/h、20Km/h、25Km/h、30Km/h、35Km/h的速度进入避险车道进行了实际测验。经过以上七次实际测验,车辆完好无损,并且当车辆最大下陷深度不超过15cm时,可以凭借车辆自身牵引能力驶出制动砂床。当车辆最大下陷深度超过15cm时,车辆无法驶出制动砂床,通过利用钢丝绳牵引,矿多功能车进行拖拉,能够成功的将失控车辆拖拉出来。根据车辆驾驶员的感受,当以不超过35Km/h的车速驶入制动砂床时,均能控制车辆方向,但是制动砂床垫层的均匀性对控制车辆方向有一定影响。经过以上实际测验,推测以40Km/h的速度进入避险车道,停车制动距离为16m,失控车辆极限车速为60Km/h,停车制动距离23m,满足紧急状态下的避险要求。
5结束语
经过实践测验,副二斜井紧急避险车道的创新设计牢固可靠,效果良好,能够满足紧急状态下的避险要求,在一定程度上缓解了二号煤矿辅助运输安全的压力,并为相同条件下避险车道的设计施工提供参考依据及途径。
作者:仲照海 单位:陕西黄陵二号煤矿有限公司
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