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  [摘要]介绍了yytz28C型支腿式液压凿岩机的主要技术参数,并对使用的基础性和经济性进行分析,可供选用者参考。
[关键词]液压凿岩机;技术参数;技术经济分析
钻爆法施工是隧道掘进施工的一种传统而成熟的方法,它对地质的适应性广、灵活性强,配套设备多为常规设备。钻爆法施工主要是凿岩台车和手持凿岩机配简易台架施工。凿岩台车配备的是液压凿岩机,其性能稳定、可靠、噪声低、无油污、机构节俭、维修方便,但目前主要为导轨式,由于体形形较大,价格昂贵,适用于长达隧洞的掘进施工。其优点是钻孔精度高、速度快、钻孔较深、开挖轮廓较好、功能多、节省劳动力、作业环境好;缺点是采用进口设备时,制造时间较长,购置、运输费用较高,对进出场运输道路、组装场地要求较高,机械功率较大、电能消耗较高、施工成本高。
据有关资料统计,截至1999年底,我国已建成的铁路隧道总长3100余km,其中单线隧道长度在3km以下以及双线隧道长度在1km以下的总长度约2500km,占80%以上,这表明在修建的隧道中,中短隧道是主体。由于隧洞工程地质各异,长短大小不等,如不安具体条件制定施工方案,均采用大型机械施工,则在设备的调遣、使用、维护以及经济性上很难发挥优势。面对隧洞施工的需要,适合中小隧洞施工的小型机械化配套技术得到一定发展,使单口平均月掘进已达100m左右,快的达200m以上。由于凿岩设备中缺乏故障低、寿命长、维修方便、价格合理的其他小型手持式凿岩机,因此在适合中小隧洞施工的小型机械化配套技术中,凿岩设备均为风洞凿岩机。由于它具有一次购置费用小,故障率低、维修费用低和移动方便等优点,所以几乎占据了小型手持凿岩机的整个市场。但风洞凿岩机存在凿岩效率低、动力消耗大、配置设备和管路投入大、噪声达、空气污染严重、工作环境和安全性差等缺点。为此,我国在20世纪60年代就着手研制小型电动和液压凿岩机,以求取代风洞凿岩机。由温州乐清采矿机械厂研制的、具有五项专利技术的yytz28C型支腿式全液压凿岩机组在这方面取得重大突破,为中小隧洞钻爆法施工小型机械化配套技术提供了一种较理想的凿岩设备。
1 支腿式液压凿岩机组的主要参数
yytz28C型支腿式液压凿岩机组由液压站、液压凿岩机和液压支腿组成,其主要技术参数:凿岩机质量26kg;外形尺寸600mmx173mmx190mm;液压系统工作压力15~17MPa;冲击频率55~60Hz;转速250~300r/min;转矩55~60Nm;冲击能50~60J;推进力700~7000N;流量30~35L/min;水压0.3~0.8MPa;流量5~10L/min;液压支腿,长液腿16000~3000mm;短液腿1300~2500mm;机站连接胶管长度6~20min;1台液压站带1~22台液压凿岩机,并可进行灵活组合,以适应多种隧洞断面或工作场地使用;推进方式为支腿式,亦可为手持或台车钻架;液压站的移动按规格分手推轮、轨轮、机动车载及自行;配用标准的22x108炮钎,钻孔直径32~50,最大钻孔深度6m。
2 技术特征
1)高频冲击器 每秒近60次的高频冲击,冲击能50~60J,总能耗仅为8kW,采用特种缸及由特殊热处理工艺制成的冲击活塞,已突破4000延米大关。
2)转钎马达 通孔油马达转钎机构,避免了任何机械传递,小体机、大扭矩,其高受命以万米计算。
3)柔性液压支腿 直接与凿岩机相连接的液压支腿没有任何薄弱环节,配以专利的浮动装置,使掘进平稳、钻速提高,且断钎时凿岩机无前冲之隐患。
4)闸片式钎卡 新型闸片式钎卡装置,内含钎杆台肩,确保断钎尾时凿岩机不坠地,安全、轻巧、可靠。
5)冲击水排粉 自动加压的供水结构使高频冲击水将岩粉排的彻底干净,无需再用高压风排粉。
6)光面爆破机型 最低中心距设计,顶孔残留台阶尺寸控制在3~4cm之内,对开挖隧洞轮廓实行准确凿岩,使隧洞成型规整。
7)高精度、高强度零部件 关键零部件均采用优质高级钢材和现代化学热处理,其尺寸精度均以微米控制。
8)油泵电机组 采用自动变量柱塞泵配以名牌电机,使液压站高效、节能、可靠。
9)电机软启动 采用先进的软启动装置,对油泵电机机组及电源启动系统最具有保护力,其关键件均采用国际名牌产品。
yytz28C型支腿式液压凿岩机组适用于软、中、硬各类岩石及鹅卵石、片石夹泥、水下工程、膨胀土等工程的钻孔作业,也可用于建筑、路面破碎工程。
3 工程案例
已完成的隧洞施工主要工程:首钢水厂铁矿尾矿库净压回水涵洞工程,断面2.4mx1.8m,掘进28m;山溪水利工程莲花山引水隧洞工程,断面14.1mx14.1m,A标掘进1338m,B标掘进2478m;浙江临安华光潭饶坝公路隧道工程,断面10mx6m,掘进170m等。使用该钻机的主要工程有:松阳安民电站隧洞,断面2.8mx2.8m,使用一套yytz28C-3机组,完成掘进430m;临安华光潭电站2标隧道,断面5.5mx5.5m,使用yytz28C-6机组,掘进930m;重庆巫溪公路隧道工程,断面11mx8m。分三层开挖,使用一套yytz28-1机组;山西宁武、神池万家寨引黄工程、温州欧海大道上京隧道右洞上端面、四川金康水电站引水隧洞工程6标段等工程均使用了该钻机。下面介绍在两个工程中的使用情况。
3.1 莲花山引水隧洞工程
莲花山引水隧洞断面14.1mx14.1m,全长4951m(采用液压凿岩机完成掘进3806m),地质为凝灰岩,硬度系数f=11~12。采用光爆法全断面施工,布孔50个,炮孔深度平均2.5m,原采用风洞凿岩机施工,由于速度慢,效果不好,后改用了yytz28C-5型液压凿岩机组,在简易台架上布置了5台机(上2、下3)同时凿岩,使用效果良好。
1)省电 工程统计表明,采用YYZ26C-5型凿岩机组动力消耗低,机组动力配备仅为40kW,比用风洞凿岩机节省电费约77.3万元。
2)省时 现场实测在隧洞围岩类别和凿岩机数量相同的条件下,液压凿岩机比风洞凿岩机掘进速度快1/3,每循环可节省时间1h左右,隧洞开挖总工期相应提前近2个月,A标最高月进尺219m,B标最快日进尺9.8m。按项目所需支付的人工费、机械使用费和正常用电来测算,该项即可节省投资约60万元。
3)噪声低,改善作业环境 经测试,工作面的噪声为88.2~90.1dB,比风洞凿岩机工作面降低近20dB,且钻孔过程中无油雾、无废气和粉尘,作业面清洁,大大改善了作业环境。
4)操作轻便、省力、安全 该产品的冲击、回转、支撑推进三大功能可自动协调,液压支腿可柔性推进,推进力调节灵活方便,既可快收,也可快伸,克服一般液腿刚性过大,忽快忽慢,难以操纵的缺点,该产品既可打低孔,也可打高孔,打低孔时甚至可以做到不用人扶、自动推进。采用的新型闸片式钎卡装置结构轻便可靠,内含钎杆台肩,可在断钎时确保人身安全。
5)一次性投资少 以独头掘进超过1km计算,风洞凿岩机在空压机、风管路上的投资是液压凿岩机组(含液压泵站)的1.2~2.3倍。
3.2 金康水电站引水隧洞工程
金康水电站引水隧洞工程6标段断面4.8mx5.2m,岩石抗压强度为160~180MPa,原采用9台风洞凿岩机进行钻孔作业,但个循环最高钻孔时间12h,平均钻孔时间7~8h,进度滞后,达不到业主要求。后改用yytz28C-8型支腿式液压凿岩机组,经两个多月使用统计,单个循环最高钻孔时间为5h,平均钻孔时间为4.5左右。液压凿岩机于风动凿岩机相比节约时间30%左右,钻具、配件消耗持平。
4 使用成本预算及对比分析
根据使用情况调查统计,做出了下列使用成本预算及对比分析,供使用参考。yytz28C型支腿式液压凿岩机组每米成孔的成本预算见表1。支腿式风动凿岩机与支腿式液压凿岩机在断面为14mx14m和80mx80m隧道中使用成本对比预算见表2。其中断面14mx14m布孔数为30个,孔径40mm,平均孔深2.13m,爆进系数按0.9,有效凿岩时间按0.8,岩石硬度系数按F10~F14进行成孔对比预算分析;断面80mx80m布孔数为120个,孔径40mm,平均孔深3m,爆进系数按0.9,有效凿岩时间按0.8,岩石硬度按F10~F14进行成本对比预算分析。对比结果是不言而喻的。
5 结束语
YTZ26C型支腿式液压凿岩机组重量轻、体积小、移动方便、结构简单,它取消了减压、节流机构并实现了冲击、回转、推进三大功能自动协调互控,改变了传统凿岩机结构复杂、功能混乱、综合能效低、可操作性差等缺陷,提高了凿岩效率和可操作性。该机采用新型闸片式钎卡装置,代替传统的翻转式强力弹性定位钎卡,从而杜绝了断钎尾时尾机操作人员的伤亡事故的发生,确保人身安全:柔性液压支退配以专利的浮动装置,有效减少空打、卡钎概率,工作稳定,提高了进尺速度。该设备故障率低、维修保养简易、费用低。配在简易开挖台架上使用,可适应各种大小断面隧洞工程掘进施工,尤其是较小规模的地下工程和低标中标的微利隧洞工程及不易使用非钻爆法和凿岩台车施工的工程,从降低施工成本和加快施工进度的角度考虑,选用支腿式液压凿岩机组进行掘进施工是比较有利的。据中铁隧道局三处和中水十二局在珊溪水利枢纽供水配套工程——莲花山隧洞施工经验介绍,由于yytz28C型支腿式小型液压钻取代7655风动凿岩机,早岩速度提高1/3,动力消耗降低2/3以上,工程成本降低1/4,作业环境明显改善,是钻爆法施工理想的配套设备。
中铁二局 第二工程有限公司,四川 眉山  620030


            

 
--记云南省劳动模范、云锡老厂分矿攻关队队长袁发明               

● 赵俊峰   

  2005年8月,云锡集团公司可持续发展"三大平台"之一的全长6.4公里的1800大坑,在雨季坑道大量涌水等困难下,当月独头掘进330.4米,并且开了300米水沟,创下了云锡掘进工程的历史之最,带领这支快速掘进队的,就是云锡百里矿山颇具传奇色彩的"老窝子"。
2005年5月,云锡集团公司有两位同志光荣地成为云南省劳动模范,一位是时任云锡集团公司总经理的杨福生,一位就是专爱"啃硬骨头"的"老窝子"。
踏遍青山人未老,今年49岁的"老窝子",就是云锡老厂分矿攻关队队长袁发明。
诚然,袁发明手中的煤石灯就像"神笔马良"的金笔,绘出的是"藏宝图",藏着的"知识经济"的朴素道理。矿工兄弟们因此......学会了全液压凿岩机,学会在深孔爆破的试验和实践中降低掘进成本48%,......每月节电30000千瓦时……






刘   春
  据有关资料统计,截止1999年底,我国已建成的铁路隧道总长3100余km, 其中单线隧道长度在3km以下以及双线隧道长度在1km以下总长度约2500km,比重达到80% 以上,这表明在修建的隧道中,中短隧道是施工的主体。由于这些隧道量大、地质各异、 长度

不大、工期不受控制、因此如采用大型机械进行施工配备,无论在设备的调遣、使用、维护以及经济性上都不能发挥优势。面对隧道施工的需要,1996年我们开发了适合中小隧道施工的小型机械化配套技术,使单口平均月掘进达100m左右。但由于凿岩设备中缺乏故障低、寿命长、维修方便、价格合理的其他小型手持式凿岩机,故仍沿用风动凿岩机作为主要工具. 
目前我国各类风动凿岩机的保有量约为30万台,年产量在10万台以上,由于它具有一次购置费用小,故障率和维修费用低等优点,所以 几乎占据了小型、手持凿岩机的整个市场。但风动凿岩机存在凿岩效率低、动力消耗大、配套设备和管路投入大、噪声大、空气污染严重、工作环境和安全性差等缺点,为此、我国机械部门早在20世纪60年代就着手研制小型电动和液压凿岩机,以求取代风动凿岩机,施工部门也 在国际市场上寻求适用的小型手持式液压凿岩机。
2001年在浙江温州珊溪水利枢纽供水配套工程一莲花山隧道施工现场,施工队伍使用了一种小型支腿液压凿岩机进行作业,效果甚佳。据中铁隧道局三处、中水十二局介绍。由于用yytz28C型支腿式小型液压钻取代7655风动凿岩机,凿岩速度提高1/3,动力消耗降低2/3以上、工 程成本降低1/4,作业环境明显改善,是钻爆法施工理想的配套设备。
   yytz28C 型液压凿岩机的主要技术参数是:主机质量26kg、外形尺寸 600x173x190mm、液压系统工作压力16MPa、冲击频率55-60Hz、转速250-300r/min、转矩50-55N.m、冲击能50-60J、液压支腿行程1400mm、推 进力700-7000N、液压站功率(带五台液压钻)37kW.
据工业性试验资料显示:该型钻机在石质坚硬、整体性较好的流纹质晶屑玻屑熔结凝灰岩中钻进,围岩属II级,抗压强度大于120Mpa, 19台钻机共钻进47万延米,平均每台钻机钻进2.5万延米 工作期间液压站工作正常、无故障停机仅更换2个油泵密封;液压钻机无大故障, 主要更换零件是密封及钎尾套。
根据yytz28C型支腿式液压凿岩机在工业性试验和莲花山隧道实际应用郊果,采用液压钻机较风动凿岩机有以下明显优势:
(1)一次性投资少:如果以独头掘进超过1km计算,在空压机、风动凿岩机、风管路上的投资是液压钻含液压泵站的1.2-2.3倍。(2)动力消耗低:采用液压钻机时,带5台钻机的液压泵站电机功率仅为37kW。此外,随洞深增加而造成风压降的损耗,还需加大  空压机的功率:如果再计算因钻进速度的提高而减少了电机运转时间,则更为可观。
(3)噪声低:经验测工作面的噪声为88.2-90.1dB,比风动凿岩机工作面的噪声降低近20dB,减少了工人的疲劳强度。
(4)作业时无废气和粉尘污染:相对风动凿岩机而言显著改善了工作环境,减少凿岩的职业病。 
     yytz28C 型支腿式液压凿岩 机结构简单,它取消了减压,节流机构并实现了冲击、回转、推进三大功能自动协调互控,改变了传统凿岩p机结构复杂、功能混乱、综合能效低、可操作性差等缺陷,提高了凿岩效率和可操作性。该机采用新型闸片式钎卡装置,代替传统的翻转式强 力弹性定位钎卡,从而杜绝了断钎尾时危及操作人员的伤亡事故的发生,确保人身安全:柔性液压腿配置单副油管,有效减少空打、卡钎概率, 工作平稳,提高了进尺速度。该设备故障率低、维修保养简易、费用低。 不久前,浙江省科委主持召开了新产品鉴定会,对该液压钻岩机给予肯定,并建议推广使用。

                                刘春,中国铁路工程总公司,100844 北京市复兴路10号
收稿日期:2002-01-08
编辑:杨晓光
建筑机械 2002(3)







          


                   周志鸿,闫建辉,刘连华

                        (北京科技大学土木与环境工程学院,北京  100083)    
支腿式液压凿岩机在2002年的使用情况,笔者在文献(1)中曾报道过乐清采矿机械厂生产的YYT26型支腿式液压凿岩机组的技术参数与使用情况.该产品是2001年 12月20日通过浙江省科技厅鉴定的,时隔一年,该产品没有走一旦鉴定以后即束之高阁完事大吉的老路,没有成为样品礼品与 藏品而成为隧道掘进的利器。一年来共在11座隧道掘进中使用了该产品,在推广使用中取得了长足的发展,下面详细论述产 品在11座隧道中的使用情况。 1.1已贯通的2座隧道 
(1)由中铁隧道局三处中水十二局承建的温州莲花山引水隧道,断面14.1m 2 ,完成掘进1135m。 全长4951m,与2002年 6月已全线贯通,其中3816m 是在2001年完成的。该工程使用了2套yytz28C-5型支腿式液压凿岩机组(即1台泵站带动 5 台支腿式液压凿岩机)。 
(2)由浙江山水工程公司承建的浙江临安华光潭饶坝公路隧道170m,断面10x6m 2 ,已于2002 年 2 月全线贯通使用了1套 yytz28C-机组。 1.2 在建的9座隧道
(1)由浙江台洲水利水电建设公司承建的松阳安民电站随道,断面2.8x2.8m 2 ,完成掘进430m,使用了一套yytz28C-23的机组。(2)由浙江东阳水利水电建筑公司承建的东阳市引水工程6标隧道,断面2.8xX2.8m 2 已掘进1080m,使用了一套yytz28C-3机组。(3)由金华水利水电建安公司承建的东阳市引水工程9标隧道,断面2.8x2.8m 2 ,已掘进140m,使用了一套yytz28C-3机组. 
(4)由浙江省隧道工程公司承建的临安华光潭电站2标隧道,断面5.5x5.5m 2 ,已掘进930m,使用了一套yytz28C-3机组。 
(5)由中铁隧道局四处承建的重庆巫溪公路隧道,断面11X8m 2 ,分三层开挖,已掘进320m,使用了一套yytz28C-6机组。 
(6)由衢洲第一水利水电建安公司承建的衢洲泓源电站1、2、3标隧道,断面1.8x1.8m 2 ,已掘进550m,使用2套yytz28C-1机组。(7)由个体施工的宁国引水工程隧道,断面1.8x2m 2 ,已掘进50m,使用一套yytz28-1机组。 
(8)由浙江东阳水电工程处承建的龙泉洋顺电站隧道1、2、3标,断面1.8x1.8m 2 ,已掘进470m,使用二套yytz28C-2机组。
(9)由个体施工的江西乐安平溪水电隧道,断面2.5x2.5m 2 ,已掘进120m,使用一套yytz28C-2机组.
2002年支腿式液压凿岩机推广使用中的特点:
(1)推广使用的工程更多了:2002年以前只有在温州莲花山引水隧道和首钢迁安水厂铁矿隧道中的使用详细报道,而2002年共在  11座隧道中使用。 1999-2001三年内共掘进4514m,而2002年一年在11座隧道中共完成掘进5225m,共有13套40台支腿式液压凿  岩机在使用。 
(2)个体购买:在浙江东阳引水隧道、宁国引水隧道、衢洲泓源电站隧道工程、江西乐安平溪水电隧道、浙江龙泉洋顺电站隧道工程中使 用的 yytz28C支腿式液压凿岩机组均属个体户购买,共7套,在以前从没有个体户购买液压凿岩机的,个体户最讲实际效益挣钱不易,花钱慎之又慎,该产品得到个体户的认同,可见其性能和质量已经比较稳定。其性能与价格能被市场所接受.
(3)价格下降了:随着产品质量的稳定,数量的增加,该产品的价格也随之下降了,目前已接近空压机一气腿凿岩机组的水平
(4)维修保养已比较简单易行:经过简单培训,大多数用户已能自行维护修理,其中个体购买者甚至没购备用机,也能运转正常,个体户在使用时更加精 心,这样就减少了使用成本。 
(5)每米成孔的成本降低了:根据2002年一年的使用情况,做出每米成孔总成本的预算为1.55元(是在钻头直径40mm,钎杆长度2.5m,岩石硬度f=10- 14的条件下进行的)。
3  支腿式液压凿岩机推广使用中的问题  
(1)推广速度太慢:2002年是支腿式液压凿岩机参与隧道工程最多,掘进隧道长度最多的一年,但却只有5km,与我国每年成千上万公里的个种 隧道工程相比,实在是微不足道,2002年只有40台支腿式液压凿岩机在使用,与我国年产销10万台以上,保有量30万台的气动 凿岩机相比,同样微不足道,据闻yytz28C支腿式液压凿岩机组已由重庆市中铁机械配件加工厂代销,推广速度有望加快。  
(2)使用范围的局限:到目前为止,支腿式液压凿岩机成功使用的实例多在隧道掘进中,希望在矿山巷道掘进中推广使用支腿式液压凿岩机,但也不要企图包打天下,以一中设备完全取代另一中设备,气动凿岩机、支腿式液压凿岩机、液压凿岩钻车多应同时发展。

  参考文献:      (1)周志鸿、闫建辉、刘连华,支腿式液压凿岩机新进展
(J).凿岩机械气动工具,2002,(2):16-18           凿岩机械气动工具,2003(2)
                                   

 

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