凿岩台车钻孔施工用水管卷盘小车

使用凿岩台车进行钻孔施工，需使用压力水冲洗岩孔。坑道内预设供水管道所供的冲洗用水，经凿岩台车的增压水泵加压到1.0～1.4MPa，压力水经钻杆中心孔进入岩孔底部，可将钻孔过程中产生的碎渣冲出岩孔。待岩孔成形后，还要使用压力水对其进行反复冲洗，直至符合要求，以利于下一步装药作业。

1.制作水管卷盘小车的原因

考虑到爆破作业时飞石、冲击波等破坏力的影响，凿岩台车施工预设供水管道只能敷设至距作业面约80m处。凿岩台车与预设供水管道之间的这段距离，一直使用DN50型消防水带及水带接头组成的临时供水管道。这种临时供水管道虽然具有质量轻、体积小、易安装等优点，但也存在以下2个缺陷：

（1）水带老化快、浪费大、成本高

该种消防水带以橡胶为内衬，外表面包裹着亚麻编织物，每20m为一卷，可承受工作压力为0.8MPa。由于作业环境恶劣、使用频繁，该消防水带使用较短时间后，就会发生橡胶内衬老化、破裂现象，由此导致供水时消防水带表面出现多处漏水。此外，水带接头处也常因密封不严造成漏水。以上2种现象不仅造成水资源的浪费，还增加了施工成本。

按照80m消防水带平均泄露量为0.1L/s、1个作业台班为6h计算，每个作业台班大约损失2.16t水。据不完全统计，在掘进施工高峰期，平均每1.2个月就要更换一组（4卷）水带。按照120元/卷计算，每年需支出4800元，这还不包括更换水带接头的成本。

（2）敷设要求高、工序多、速度慢

消防水带在布放过程中须逐卷展开，中途不允许打结扭曲。若发生扭曲，须打开接头重新连接。消防水带在撤收时须逐段断开，放净残留的水，尽量拉直，然后滚动成卷。由此看出，消防水带布放和撤收要求高，且工序多，操作起来占用时间较长、速度较慢。

为了解决消防水带供水存在的上述缺陷，使凿岩台车钻孔作业符合文明施工和节水要求，我们决定对钻孔施工供水系统进行改进，并设计制作出经济、实用、环保、高效的钻孔施工供水用水管卷盘小车。

2.水管卷盘小车结构和原理

本文介绍的是放置在预设管道端部的水管卷盘小车。该小车在预设管道端部设有液压动力及控制设备，使用水管卷盘小车时，需连接液压动力及控制设备。

（1）结构

水管卷盘小车主要由水管卷轮1、水管输送导向架2、行走架3、支承架4、液压油管接头5、进水管6、万向脚轮7、快速接头8、托辊9、出水管10、盖板（11、26）、弯头12、回转大齿圈13、钢管14、回转体15、支撑肋板16、回转马达钢管（17、18）、回转马达19、钢丝软管（20、21）、驱动齿轮22、回转支承轴套23、回转接头24、钢管25、固定安装板27、限位轴肩28等组成，如图1所示。

出水管10选用内径38mm高强度编织钢丝液压胶管，其外径尺寸为54mm，最小弯曲半径为500mm，可承受工作压力为3.5MPa。

考虑到隧道开挖的跨度以及车辆通行的安全性，经计算，确定水管卷盘小车总宽度为700mm，水管卷轮1内部有效使用宽度为400mm，内圈最小半径为500mm，外圈半径为800mm。出水管10可在水管卷轮1缠绕3～4层，每层可缠绕7圈。出水管10底层长度约为23.2m，中层长度约为25.5m，上层长度约为27.9m。考虑出水管10缠绕时会产生一定程度的松弛，其缠绕3层时的总长度约为80m，可满足施工现场供水需要。

（2）工作原理

水管卷轮1用于承载、存储出水管10，其采用圆管、方管、槽钢等焊接而成。水管输送导向架2用于引导出水管10收、放，其采用由4根托辊组成的方形门架结构，这种结构可减小出水管10收、放时的摩擦力。隧道预设管道供水从进水管6进入钢管25，再经回转接头24、钢管14进入绕在水管卷轮1上的出水管10，最后输送至凿岩台车的增压水泵。

回转马达19是回转运动的动力源，安装在固定安装板27上，其驱动齿轮22与安装在水管卷轮1支撑肋板16上的回转大齿圈13相啮合。液压油从支承架4内部的回转马达钢管（17、18）和液压软管（20、21），进入回转马达19。在液力作用下，回转马达19的驱动齿轮22驱动回转大齿圈13转动，回转大齿圈13带动水管卷轮1中间的回转体15，绕支承架4上的回转支承轴套23作旋转运动，即可实现出水管10的收放。

回转体结构紧凑、体积小，回转马达19、回转大齿圈13、回转接头24等连接件都安装在回转体15内。将盖板11和盖板26拆下后，可对回转体15内的零部件进行安装、调整和检修。采用回转马达19作驱动力，可使出水管10的缠绕更加省时省力。设置万向脚轮7，可使水管卷盘小车移动灵活。

3.水管卷盘的变型

（1）无动力源水管卷盘小车

若不安装水管卷盘小车回转马达19、回转马达钢管（17、18）、液压软管（20、21）和回转齿圈13等零部件，则可以手动收放出水管10。目前工地上使用的大都是无动力源的水管卷盘小车。

（2）随机背负式水管卷盘

在图1基础上稍加改造，将水管卷轮安装在凿岩台车尾部，可使其成为小车附属装置——随机背负式水管卷盘，如图2所示。

随机背负式水管卷盘的水管卷轮1、支承架2等可绕支承轴7旋转。在使用时，向右旋转90°打开支承架2，使定位盘9上的定位孔与安装底座6上的销孔中心位置重合，再穿销固定即可。

随机背负式水管卷盘可安装液压动力装置，其动力源可取自凿岩台车的发动机，其液压回路如图3所示。

此供水方法虽然一次性投入较多，但是极大简化了凿岩台车临时供水程序，减少了跑冒滴漏现象，较大改善了坑道内作业环境。

责任编辑：Quasimodo