耗時分析原理在煤礦斜井施工中的應(yīng)用*

郗征，陶莎

(咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系，湖北咸寧437100)

一、耗時分析理論建立及其重要性分析

1．耗時分析的依據(jù)理論

耗時分析的原理是對施工各工序工作任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)分解并作出各工作的詳細(xì)邏輯施工明細(xì)，應(yīng)用所羅列的詳細(xì)邏輯施工明細(xì)繪制網(wǎng)絡(luò)圖，通過對時間參數(shù)的分析，確定關(guān)鍵作業(yè)線路。耗時分析的研究是以項目管理學(xué)作為基礎(chǔ)理論，采用管理學(xué)中關(guān)鍵鏈項目管理理論、甘特圖法以及關(guān)鍵路徑法來進(jìn)行研究。1997年以色列物理學(xué)家Goldratt在約束理論(TheoryofConstraints，TOC)的基礎(chǔ)上提出了關(guān)鍵鏈法(CriticalChainMethod，CCM)，為項目進(jìn)度管理提供了一種全新方法［1］。關(guān)鍵鏈項目管理理論是分析各工序的耗時制約因素，通過反饋與修改循環(huán)控制模式來優(yōu)化施工工序。而甘特圖法是按時間順序檢查各分部施工工序，但不能確定各分部工序在總工序中所占權(quán)重。關(guān)鍵路徑法可以在確定影響施工耗時的關(guān)鍵分部工序的同時，運(yùn)用技術(shù)手段進(jìn)行工序耗時優(yōu)化。

2．耗時分析對綜掘作業(yè)線優(yōu)化分析研究

應(yīng)用耗時分析中的網(wǎng)絡(luò)圖分析結(jié)果，制定各個施工工序的最優(yōu)施工方法、最佳施工持續(xù)時間，在各個工序最優(yōu)施工的基礎(chǔ)上進(jìn)行平行交叉作業(yè)的技術(shù)優(yōu)化處理，建立一個施工循環(huán)持續(xù)時間最短標(biāo)準(zhǔn)化施工工法。以建立新的標(biāo)準(zhǔn)化施工工法指導(dǎo)下一階段施工，在應(yīng)用該工法施工的過程中對所建立的新標(biāo)準(zhǔn)化施工工法進(jìn)行驗證，為進(jìn)一步優(yōu)化新的標(biāo)準(zhǔn)化施工工法提供新的一線資料。

二、依托項目

魏墻礦井位于鄂爾多斯盆地次級構(gòu)造單元——陜北斜坡的中南部，整體向北西傾斜的單斜層，傾向約278°，平均傾角小于1°的單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)主要為厚表土段、風(fēng)化基巖段、基巖段?；鶐r段為疊置地層，無斷裂及褶皺，局部地段發(fā)育有寬緩的短軸狀向斜、背斜及鼻狀隆起等次級構(gòu)。主斜井的施工坡度為14°，斜井現(xiàn)場地質(zhì)類型主要為砂巖泥巖，選擇EBZ260H懸臂式掘進(jìn)機(jī)作為施工掘進(jìn)主要工具，該機(jī)型施工坡度為±18°，截割硬度/MPa≤110，可以較好的滿足了工程現(xiàn)場施工的需要。

三、施工耗時分析及優(yōu)化

1．斜井開挖的施工工序

煤礦主斜井施工總工序包括:綜掘機(jī)掘進(jìn)、出矸、清理掌子面拱腳、鋪設(shè)軌道、架設(shè)通風(fēng)管、施噴混凝土、打錨桿、打錨索、施做鋼模板、澆筑二襯混凝土。本文選取影響綜掘作業(yè)六個工序中的綜掘機(jī)掘進(jìn)作為主要研究內(nèi)容，其施工工序分項為:機(jī)器啟動－開挖－掏渣－清理刮板－開挖工序循環(huán)。

通過現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)綜掘機(jī)掘進(jìn)施工工序影響主要在于斜井坡度是14°，在EBZ260H懸臂式掘進(jìn)機(jī)的功能參數(shù)中施工坡度為±18°，綜掘機(jī)開挖較容易，但筆者在現(xiàn)場調(diào)研階段正趕上斜井掘進(jìn)段位于富水地質(zhì)條件下，這就造成綜掘機(jī)開挖后風(fēng)化巖石呈現(xiàn)稀泥狀，掌子面向綜掘機(jī)后部扒渣困難，影響綜掘機(jī)向前推進(jìn);泥漿中部分堅硬石塊帶動到綜掘機(jī)鏈條部位，造成綜掘機(jī)鏈條卡住，影響到綜掘機(jī)繼續(xù)工作，現(xiàn)場清理鏈條時間一般為30－60分鐘。綜掘機(jī)司機(jī)技術(shù)熟練程度也是影響施工綜掘機(jī)掘進(jìn)速度的一個重要方面。

2．綜掘機(jī)掘進(jìn)作業(yè)線施工耗時分析

為了保證各施工工序時間優(yōu)化目標(biāo)，要找出各工序間的耗時浪費(fèi)工序，同時對各施工工序進(jìn)行合理的進(jìn)度安排，編制出工序銜接網(wǎng)絡(luò)圖。網(wǎng)絡(luò)圖的編制可以直觀的看出各工序間的關(guān)系，進(jìn)而確定關(guān)鍵鏈，通過對關(guān)鍵鏈的優(yōu)化達(dá)到初步耗時分析的目的。網(wǎng)絡(luò)圖各工序是由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和對各工序的參數(shù)附加共同構(gòu)成，各工序之間的前后關(guān)系通過箭頭表示。綜掘機(jī)掘進(jìn)的活動關(guān)系如表1，對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示:

表1綜掘機(jī)掘進(jìn)活動關(guān)系

關(guān)鍵路徑即各施工工序按邏輯關(guān)系耗時最長線路疊加，以網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖作為基礎(chǔ)，直觀表示出各工序單位耗時。對綜掘機(jī)掘進(jìn)的活動制定的網(wǎng)絡(luò)耗時如圖1所示:

圖1綜掘機(jī)掘進(jìn)網(wǎng)絡(luò)耗時圖

根據(jù)圖1可知，綜掘機(jī)掘進(jìn)有兩條邏輯關(guān)系路徑，A→C→D→E→F→G→H和A→B→E→F→G→H，耗時長度分別為570分和558．5分，第一條線路耗時較長，根據(jù)關(guān)鍵路徑定義，確定第一條線路為關(guān)鍵路徑。

3．關(guān)鍵路徑各工序耗時分析

綜掘機(jī)掌子面開挖線路優(yōu)化可以有效降低施工時間，線路優(yōu)化可以有效降低由于機(jī)器移動產(chǎn)生的耗時，同時為扒碴的實現(xiàn)提供較為充足的時間，從而進(jìn)一步降低施工總耗時。通過現(xiàn)場試驗，綜掘機(jī)截割頭采用由下至上，在兩側(cè)進(jìn)行修邊的施工方法可以最大限度降低機(jī)器移動耗時，其線路如圖2所示。

4．綜掘機(jī)掘進(jìn)施工平行作業(yè)

圍巖的硬度指標(biāo)直接決定了綜掘機(jī)的開挖速率，但扒碴必須在掌子面進(jìn)行，為了施工安全的需要，扒碴工序的進(jìn)行必須要在綜掘機(jī)完全停止工作的狀態(tài)下進(jìn)行，同時配合小型挖掘機(jī)視線平行作業(yè)。在綜掘機(jī)開挖過程中，出碴與綜掘機(jī)掘進(jìn)在時間關(guān)系上為晚開始、晚結(jié)束，出碴在時長上要大于綜掘機(jī)掘進(jìn)的時長，施工中綜掘機(jī)掘進(jìn)與出碴進(jìn)行混合平行作業(yè)交替進(jìn)行。在斷面開挖即將結(jié)束時，出碴完成時間較長，且要對掌子面危石進(jìn)行清理，這段時長之內(nèi)可以進(jìn)行地面混凝土的拌合及施工機(jī)具的準(zhǔn)備工作，為完成下一混凝土噴射工序做準(zhǔn)備。

圖2斷面截割路線圖

四、結(jié)論與展望

本文介紹了耗時分析理論應(yīng)用于煤礦斜井綜掘作業(yè)施工的方法，在國內(nèi)的研究中，對于耗時分析的研究鮮見報道。在研究中采用管理學(xué)中關(guān)鍵路徑法的基本原理，分析研究工序的關(guān)鍵路徑，并對影響施工的各工序進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化處理，針對施工特點(diǎn)制定相應(yīng)的平行施工措施。但施工耗時分析理論是一個動態(tài)施工理論，是通過大量的數(shù)據(jù)分析，分析其產(chǎn)生偏差的原因，同時采用技術(shù)措施進(jìn)行優(yōu)化處理，其不同于以前的時間優(yōu)化理論在于耗時分析理論只對影響施工中耗時較長的關(guān)鍵路徑進(jìn)行分析，從而得出最優(yōu)施工方法。但該理論并未對優(yōu)化后的實施效果進(jìn)行科學(xué)的分析，因此，在后續(xù)的研究中應(yīng)該運(yùn)用管理學(xué)中X－R管理圖法對其運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并采用PDCA循環(huán)的模式對優(yōu)化后的工序進(jìn)行動態(tài)管理，進(jìn)而實現(xiàn)耗時分析理論最優(yōu)化適應(yīng)施工的需要。

［1］劉軍．黃家坡一號隧道工程項目時間優(yōu)化研究［D］．哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)，2007．