全断面岩石掘进机及其在我国的发展与应用.pdf

2 0 0 】年第 8期 第 1 9卷总 2 0 5期 文章编号 ]1 0 0 2 0 6 2 4 2 0 0 1 0 8一 D ] 【 20 2 全断面岩石掘进机及其在我国的发展与应用 王忠诚 ， 刘春友 长 春工 程学院 ， 吉林 长 春 1 3 0 0 1 2 I 摘要]苯文舟绍了全新面岩石掘进机的工作原理噩其娄型． 舟折了仝断面岩石掘进机的一些优最， 闻速了掘进机 在我国的发展 、 制噩其应用情 况 【 关键词1岩石掘进札 原理； 发展 应用 I 中圈分类号 ] T V 5 3 [ 文献标识码 1 1 3 l全 断面岩石 掘进机 工作原理 2 全断面岩石掘进机分 类 全断面岩石掘进机是国家统一规定的标准名 称 ． 又叫隧洞掘进机或隧道掘进机 ， 简称掘进机。其 类型很多 ． 但工作原理则大同小异 以上海水工机 械r ‘ 制造的直径为 5 5 m滚压式掘进机为侧 ． 它由 刀盘 、 机架 、 推进缸、 套架 、 支撑缸 、 机房 、 皮带机以 及电动机等组成 。 刀盘上装有刀片， 并 由固定在机架上的电动机 通过变速箱驱使转动， 机架通过轴承与刀盘相连。 掘进时，通过推进缸给刀盘施加压力使之推向工作 面旋 转切割 岩石 ．缸体另端铰接在支撑端的脚座 上。刀盘前进时带动全部机架一起在套架中间向前 滑动。套架外部有 4个支撑缸，通过油泵向缸内打 油，使脚座与岩壁撑紧以保证掘进机工作。推进缸 每推 进 9 2 c m 即完 成一个循 环行 程 ．每 个行程结 束 后需 将 饥架尾 部下 面 的支 撑缸打 油顶起 ， 以保证 机 架稳定不动， 再将 4个支撑缸回油 收回支撑脚座， 同时将 推进缸反向打油 此时刀盘 和机架固定不 动 。驱使套架带动 4个支撑缸在机架导轨上前进 精动。套架完成 9 2 c m的行程后再向支撑缸重新压 油 。 使脚座与洞壁撑紧， 松开机架尾部的支撑后， 继 续使掘进机向前推进， 进行下一个循环掘进。 滚刀 削碎 的石碴 。由装 在刀 盘上的铲 斗铲起 并 转至顶部通过集料斗卸至皮带机上，将石碴运至机 尾 。 卸人其它运输设备运出洞外。 2 1 支撑式全断面岩石掘进机 它是刺用支撑机构撑紧洞壁．以承受掘进机向 前推进 的反作用力和反扭矩。适用于岩石整体性 、 均匀性较 好 的隧洞 2 ． 2 护盾式全断面岩石掘进机 它是 在整机外 围设置与机器走径相一致 的圆 筒形护盾结构 ， 又可分为单护盾和双护盾两类 。 当遇到复杂岩石，岩石软硬兼有 ．软岩石又不 能承受 支撑靴板 的压应力 ，则可采用双护盾掘进 机．遇软岩时由盾尾液压缸支撑在拼装的预制衬砌 块上或钢环粱上以推进刀盘破碎岩石。遇硬岩时 ， 则靠支撑靴板撑紧洞壁由前液压缸推进刀盘破碎 前进。 2 ． 3 扩孔式全断面岩石掘进机 它是先用小直径掘进机开挖导洞 ，紧接用固定 在导洞 中的扩} L 掘进机分级或一次扩孔 戍嗣的机 械。适用于大直径的隧洞。 2 4 摇臂式全断面岩石掘进机 刀具和摇臂随机头一起转动。 摆动液压缸活塞 杆通过摇臂使刀具内外摆动 。这两种运动的合成使 刀具以空间螺旋线切割岩石 ， 可掘进成圆形或矩形 隧洞断面 由于机身小 ， 因而搬运方便， 作业工矿容 易观察，支护村砌后整机能够退出洞外 ，适用于开 挖 岩石较 软 的隧洞。 【 收稿 日期 1 2 0 0 1 0 3 2 1 I 作者简介 ]王忠诚 1 9 一 ， 男． 刊教授， 从事水利施工教学噩科研工作 维普资讯 2 0 0 1年第 8期 第 l 9卷 总 2 0 5期 1 3 3 全断面 岩石掘进机的优点 隧洞开挖时，与传统的爆破方法相 比，全断面 岩 石掘进机的优点丰要俸现在以 下儿个方面 c I J 掘进机可以 l 时完成破岩 、 出碴 、 支护等作 业并 一次成洞， 施工速度陕、 效率高。用钻爆法 ， 则 钻孔、 装药 、 放炮 、 通风、 放烟、 出碴等作业足间断进 行 ， 不 能一 次成 洞 ， 施工 速度 慢 ， 效 率低 。 2 掘进 机实 行机 械破碎 ， 避免 了爆 破作业 ， 周 围岩 层 不 受 爆破 的振 动 破 坏作 用 ，用洞 壁 棼 光 攒 ， 趋挖 量 少 ． 一般 小 1 开挖隧 洞断 面积 的 5 ％ ， 减 少 了村砌量 而钻爆法成澜 ， 恫壁粗糙且凹凸不平 超挖量大于开挖隧洞面积的 2 0 ％， 衬砌厚。 3 由于掘进机施工速度快 ， 缩短了工期 ， 大大 提高了经济效益与社会效益。由于超挖量小， 省 了大量村砌 费用。 4 }掘进机施工大大改善了工人的作业条件 ， 减轻了体力劳动量． 避免 了爆破作业所带来的人 员 伤亡． 事故明显减少。 4 国内掘进机的发展与应用情况 4 1 国内掘进机发展缓慢的原因 利用全断面岩石掘进机开挖隧洞在国外 已， [ { 普遍 ，甚 至很 多业 主 在招 标文 件中就 明碲 规定 ．要 求承包商必须采用掘进机施工。但掘进机在我国的 研制和使用却 比较缓慢 ．究其原因 ，主要有 以下几 个 方 面 资金不 足 。掘进机 的一 次性投 资大 ． 一 般工 程 的业主及承包商难以接受。 商品的质量问题。国产掘进机研制初期存在善 刀圈损坏多 ，大轴 最寿命短 ．大齿圈热处理不均匀 等质量问题 ， 使使用者的信心不足。 怕误工期不敢采用 过去由于种种原因．没能 把掘进机的优势充分发挥出来，掘进机没有打出好 成绩 ，拖延了工期造成不良影响，使部分业主与承 包商对使用掘进机顾虑重重， 难下决心。 缺乏对掘进机及其施工技术的了解。国内很 多 业主与承包商X , t 掘进机及其施工技术 尚缺乏了解 ． 误认 为掘进 机 是万 能的 ．适用 于任 何地质条 件 ，一 旦掘 进过程 遇 到 困难 ． 又 全盘否 定 。熟 不知 同一 掘 进机在不同地质条件下其工作效率足不 同的， 必须 针对具体的地质条件台理选择不同类型的掘进机 才 能达到 快速 、 高教 的 目的。有些 单位 更对如 何选 用掘进机 、 如何编制施工组织设计和概预算还不很 熟悉 国内的劳动力便宜。与钻爆法相比， 摇进机虽 然节省太量劳动力 但大家知道，弛国的劳动力比 较 宜，在对掘进机缺乏 了解的情况下 ，往往容易 接受 已习惯的钻爆法。 4 2 国产掘进机生产研制中的突破 过 去国 产掘 进机存 在 几个突 L { J 闻题 ． 近 年 来随 着科研 、 设计 制造 ． 施工和高校等 单位科技人员的 长期努力，在技术上有 了较大的突破 ，产。 质量有 了明显提 高 首 先 ，掘 进机 的材质有 了提高 ，j 一 海水 工机 械 厂 等单位 对刀圈材 质都 进行 了长期 研 究 ， 试制 刀 圈 在广西天生桥工地罗宾斯 l 0 8 m掘进机“盘上 实践试验， 取得 了良好的效果 经专家筘定 ， 认 为已 接近国外掘进机圈先进水平 ，其次大轴承寿命有 了提高 在河北 【 滦人唐工程中采f { I s j 5 8 A掘进机 贯通 2 7 2 3 I t] 后解体检验 ．大轴承蒗拄及滚道均无 明显磨损痕迹。 质量良好 第三 ， 曲西北橡胶研究所 研制 的大 密封 产品 ， 质量 符台 要求 。 此 外 ， 大 齿圈所 需要 的大的热处理炉子 ，已在德阳重机厂得 到解 决 但国产掘进机存在的振动 、 噪音 、 防尘等问题还 有待研究解决。 总z ， 影响掘进机产品质量的几个关键问题已 有了较大的突破 ．只要有足够的资金投人、国产掘 进机的质量是能够逐步得到提高的， 国产掘进机已 由工 业性 试验阶段 进人 了实 用阶段 4 3 掘进机在我国的应用 我国水利 、 电力 、 铁道 、 煤岩、 矿山、 交通及城市 地下工程等需要建设大量隧洞， 采用全断面掘进机 掘进 长隧洞是发展趋势。国产的掘进机投实际工 业性试验和使用的共计约 l 6台， 应用在 l 9个工程 项 目中． 掘进总长约 l 8 k m。】 9 8 3年武警水屯部队 在， 西天生 桥水 电工程引 进两 台罗 宾斯二 手贷 l O ． 8 tS t 支撑式掘进机 ，共掘进 7 ． 5 k m。意大利 C MC公司在 甘肃引大入秦引水工程中使用 罗宾斯 5 5 3 m双护盾掘进机．掘进 l 7 k Ⅲ，在引黄晋 引水工程主干线采用罗宾斯 2 0 5 2 7 7型 6 J m 双护盾 掘进 机施工 山西 i 黄 工程管理 局 引进 罗宾 斯 l 5 5 2 7 4型 4 8 m双护盾掘进觇也在引黄人 晋南干线 中施工。 随着我国国产掘进机在科研、设计 、制造等方 而的不 断提高 和 国外掘进 机 制造商 的大量 涌人 ， 皇 断面岩石掘进机必将在我国得到进一步的应婀 维普资讯