LWL-80型履帶式挖掘裝載機在小斷面隧洞開挖中的應用

馮建江

(葛洲壩集團第二工程有限公司，四川成都 610091)

1 工程概況

老撾會蘭龐雅水電站位于老撾南部Bolaven高原的Houay Lamphan Gnai 河流上。電站初擬裝機容量為88 MW。主要建筑物有攔河壩、溢洪道、入庫引流系統、引水系統及電站廠房等。

引水系統總長約6.6 km，主要由引水隧洞和壓力管道組成，其中引水隧洞長4200 m，馬蹄形斷面，洞徑為2.6 m×3.4 m，由低壓隧洞、高壓鋼管隧洞組成。

引流系統包括5條支流:H.Pouy、H.Dam、H.Hid、H.Mount、H.Lamphan noy。引流隧洞分5段設計，首尾相連，最終匯入水庫。引流隧洞為無壓隧洞，城門洞型，隧洞開挖尺寸為2.6～3.2(m)×3～3.4(m)不等，總長度5200 m。

(1)引水隧洞圍巖類別。

引水隧洞沿線巖體基本為微風化細砂巖、泥質粉砂巖和粉砂質泥巖，屬于軟弱相間巖體，巖體較完整，圍巖穩定性主要受巖體強度控制。圍巖為細砂巖洞段穩定性較好，一般為Ⅲ類圍巖，約占50%;圍巖為泥質粉砂巖和粉砂質泥巖洞段穩定性較差，為Ⅳ～Ⅴ類圍巖，其中Ⅳ類圍巖約占38%，Ⅴ類圍巖約占12%。巖石抗壓強度見表1。

(2)引流隧洞圍巖類別。

引流隧洞沿線巖體基本為微風化細砂巖、泥質粉砂巖和粉砂質泥巖，部分洞段為玄武巖，巖體較完整，圍巖穩定性主要受巖體強度控制。圍巖為細砂巖洞段穩定性較好，一般為Ⅲ類圍巖，約占40%;圍巖為泥質粉砂巖和粉砂質泥巖洞段穩定性較差，為Ⅳ～Ⅴ類圍巖，其中Ⅳ類圍巖約占38%，Ⅴ類圍巖約占22%。巖石抗壓強度見表1。

表1 巖石抗壓強度表

2 LWL-80型履帶式挖掘裝載機性能

LWL-80型履帶式挖掘裝載機是一種連續生產的高效率出渣設備，主要用于鐵路隧道施工、礦山平巷掘進、引水洞和國防洞窟施工中的裝載作業。適用于斷面為2.2 m×2.2 m 以上的巷道。該機器的最佳工作條件是:巖石的普氏硬度f≤12，塊度≤450 mm。LWL-80型履帶式挖掘裝載機靠履帶推進鏟取巖石并通過鏟斗將石料扒進自身的刮板輸送機，輸送機從尾部將巖石卸入自卸汽車、梭式礦車或其它轉載設備上。利用反鏟挖掘臂扒取遠處的巖石，也可以用鏟斗清理工作面。其主要技術參數見表2。

3 設備選擇背景及使用情況

3.1 設備選擇背景

(1)老撾會蘭龐雅水電站工程為EPC 總包項目，合同總工期60個月。隧洞開挖總長度約10 km，均為中小斷面隧洞，單端掘進隧洞最長2.5 km，施工布置非常困難。除去后期的隧洞襯砌時間，隧洞開挖有效施工時間僅有16個月，施工工期非常緊張，因此，必須提高開挖的機械化程度，才能有效保證施工進度要求。LWL-80型履帶式挖掘裝載機是由機械手與輸送機相接合、采集和輸送功能合二為一、采用電動液壓控制系統的生產裝置，具有能耗小、效率高的特點，可以大大地提高隧洞掘進作業的進度，有效提高單進水平。

表2 LWL-80型履帶式挖掘裝載機技術參數表

(2)引水隧洞及引流隧洞均屬于淺埋深隧洞，特別是引流隧洞，最小埋深僅為20 m，地質條件相對較差，Ⅲ類以下圍巖占隧洞總長的50%，安全問題比較突出，爆破完成后必須排險。相對于其它設備來講，LWL-80型履帶式挖掘裝載機的反鏟機構完全滿足排險要求，可以安全高效的完成排險工作。

(3)小斷面隧洞空間狹小，隨掘進深度的增加，排煙困難，不適合油動設備洞內作業。隧洞設計斷面及圍巖類別能夠滿足LWL-80型履帶式挖掘裝載機要求，且LWL-80型履帶式挖掘裝載機是采用電動液壓控制系統的生產裝置，節能環保，不會加劇洞內空氣質量惡化。另外，其自行速度達到0.4 m/s，能夠滿足正常的移動讓車，非常方便。

3.2 應用效果分析

(1)安全可靠性方面。

LWL-80型履帶式挖掘裝載機系統采用電動全液壓傳動，結構緊湊，推進力大，扒取范圍廣，可以全斷面裝巖，不留死角，基本不需人工輔助清理工作面;操作輕松簡便，性能可靠，維修方便，同時具有優良的人性化設計，有座椅、駕駛棚，從而極大地減輕了工人的勞動強度，提高了掘進出渣的安全可靠性。系統通過液壓傳動扒取石渣，通過履帶行走機構移動，操作時，司機坐在駕駛室內，輕松方便，安全風險低。設備自2011年5月份投入使用以來，未出現機電事故和人身傷害事故。

(2)生產進度保證方面。

履帶式挖掘裝載機系統有效地提高了出渣速度。按照施工方案，隧洞開挖每一個循環產生的洞渣約10 m3左右，使用履帶式挖掘裝載機配合農用車，裝滿一車僅需5～10 min。每天可以保證2～3個開挖循環，完成掘進3.5～5 m，自引水隧洞低壓平洞段開工以來，單端掘進進尺830 m，平均月完成洞挖92.2 m，有力地保證了進度計劃的實現。

4 結語

(1)LWL-80型履帶式挖掘裝載機具有優良的人性化設計，液壓系統采用風冷，配有座椅、駕駛棚，有行程超限、油溫超高、油路堵塞、電機過載等報警系統，極大地減輕了工人的勞動強度。

(2)其在隧洞掘進出渣時可以實現全機械作業，從而大大提高了出渣效率及隧洞掘進單進水平。

(3)LWL-80型履帶式挖掘裝載機系統作為新型的隧洞出渣裝運設備，在安全、效率方面的優勢突出，是一種高效的機械化掘進出渣設備，在小斷面隧洞開挖中值得推廣。