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M arch 2009
凿岩台车的研发情况与发展趋势
杨光照 邹学新 李云涛
(第二炮兵士官学校, 山东262500)
摘要:介绍了国内外凿岩台车的研发情况。全自动化、环保化、多样化是未来凿岩台车的发展趋势。关键词:凿岩台车; 发展现状; 发展趋势中图分类号:TD 421. 2+4 文献标识码:A
R esearch Stat us and D evelop m ent T rend of D rilli ng Ju m bo
Yang Guangzhao , Zou Xuexi n , L i Yuntao
Abstract :R esearch &D evelop m ent o f dr illi ng j u m bo bo t h at ho m e and abroad have been descr i bed . Full auto m a ti on , env iron m enta l protecti on and divers it y are the development trend o f the drilli ng j umbo .
K ey word s :dr illi ng j u m bo ; deve l op m ent present status ; deve l op m ent trend
凿岩台车是将一台或几台凿岩机连同推进器安装在特制的钻臂上, 并配以底盘, 进行凿岩作业
的设备。合理应用凿岩台车是提高采掘速度的重要途径。随着科学技术的迅猛发展, 凿岩台车技术也有很大提高。从体力手持式钻孔到台车机械化、自动化钻孔, 将施工作业人员从条件恶劣、劳动繁重的凿岩工作中解放了出来。在地下施工中, 凿岩台车发挥着越来越重要的作用, 它对改善施工条件、减轻劳动强度、加快施工进度、提高施工质量, 都具有十分重要的意义。1 凿岩台车的研发情况
凿岩台车是在手持式凿岩机和拖式底盘基础车上发展起来的一种现代施工机械。为了充分发挥台车的作用, 一般选用高效能的冲击器或凿岩机, 并采用大推力的推进器和大扭矩的回转机构, 以提高凿岩速度并有效排除卡钎故障。目前, 凿岩台车已广泛应用于公路、铁路、水利、矿山和国防工程建设中, 成为地下工程、矿山采掘、公路隧道、铁路隧道施工中不可或缺的机械设备。1. 1 国外凿岩台车的研发情况
国外的液压凿岩台车技术日趋成熟, 产品不断完善, 品种规格齐全, 使用日益广泛。目前, 已有20多个国家的几十家公司能生产50多种不同型号的液压凿岩机及其台车。现在世界上凿岩台车生产厂家竞争的核心产品是全液压凿岩机, 而台车的作用是使液压凿岩机的优越性得以充分发挥。世界著名公司液压凿岩台车的研发情况如下。
收稿日期:2008 11 25
法国蒙塔贝特公司:1970年法国蒙塔贝特公司制造出世界上第一台液压凿岩机H 50型, 取得了延续钻孔14000m 的优异成绩。
法国塞科马公司:1970年法国塞科马公司生产出RP H 35型液压凿岩机。
瑞典阿特拉斯 科普柯公司:1973年瑞典阿特拉斯 科普柯公司研制出COP1038HD 型掘进用液压凿岩机, 随后又生产了COP1238液压凿岩机。1986年阿特拉斯 科普柯公司推出了第二代COP1440和COP1550型等新型高速液压凿岩机, 它们的凿岩效率比COP1238提高了一倍。最新推出的C OP4050型重型液压凿岩机, 其冲击功率高达40k W 。与之配套的S i m ba H 4000系列全液压钻车, 用于地下深孔采矿凿岩, 钻凿孔径为89mm ~127mm, 达到了传统的潜孔冲击器的工作范围。
瑞典林登 阿利马克公司:1976年瑞典林登 阿利马克公司推出AD 系列液压凿岩机。
德国克虏伯公司:1975年德国克虏伯公司研制出H B 系列液压凿岩机。
德国扎尔茨吉特公司:1974年德国扎尔茨吉特公司推出HH 系列液压凿岩机。
美国英格索尔 兰得公司:1975年美国英格索尔 兰得公司推出HARD 系列液压凿岩样机, 创造出连续凿岩65000m 的优异成绩。
美国乔伊公司:1976年美国乔伊公司研制出J H 2型液压凿岩机。
芬兰坦姆洛克公司:1973年芬兰坦姆洛克公司研制出HE 和HL 两个系列液压凿岩机, 到1980年增加到3个系列, 目前已发展到7个系
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列, 从小型手持式到超重型, 品种规格齐全。1996
年4月坦姆洛克公司生产了两台当时最先进的液压凿岩台车So l o 60, 配备了Sandv i k 公司生产的新型钻具, 一支钎头可以钻凿一个扇形断面, 大大提高了综合生产率。在不断开发新型台车的同时, 坦姆洛克公司也对Ta m rock 和Ta m rock Seco m a 系列进行了改进。新产品M ercur y1LC10型台车由法国Seco m a 公司分部研制, 它的底盘是铰接式的, 行走方式为四轮驱动胶轮式, 轮间距1. 6m, 能在崎岖路面和狭小空间中移动, 可钻18m 深的炮孔, 覆盖断面范围为6m ~26m 。另外, 该台车钻凿平行孔的宽度范围大, 达5. 3m, 大于钻臂尺寸相同的其他钻车。该台车配备了H ydrastar 300L 或H ydrastar 350L 型凿岩机。H ydrastar 300L 型凿岩机重145kg , 输出功率为12k W ~16k W, H ydrastar 350L 型重155kg , 输出功率为14k W ~18k W, 台车动力源为道依茨柴油机。台车操纵位置上方有安全棚, 棚顶高度可随巷道高度调节, 调节由液压缸伸缩来完成。同其它台车钻凿时采用一根电缆线来实施远距离控制不同, M ercury 台车的操作人员在驾驶台就可全面监视凿岩情况。英国皮拉德公司:1976年英国皮拉德公司推出RD 系列液压凿岩机。
日本东洋工业公司:日本东洋工业公司于1977年研制出TH 350型液压凿岩机, 1979年将液压凿岩机安装在TH CJ 2 AD 型液压钻车上, 试验采用微机控制、无人操作的全自动化凿岩作业。
日本古河矿业公司:日本古河矿业公司1977年推出HD100中型和H D200重型液压凿岩机, 曾把液压凿岩机安装在有9个钻臂的大型液压钻车上, 取得了满意的效果。
法国蒙塔贝特公司和塞科马公司是最早研制并生产出液压凿岩机及其台车的公司。瑞典阿特拉斯 科普柯(Atlas Copco) 公司和芬兰坦姆洛克(Ta m rock) 公司是世界上最负胜名的液压凿岩台车制造公司, 他们所生产的液压凿岩设备品种齐全、销量最多, 占全世界产量的一半以上。1. 2 国内凿岩台车的研发情况
我国的凿岩台车在20世纪60年代起步, 进入70年代, 凿岩台车发展较快, 全国约有30多种产品, 并在新产品测试、工艺试验以及产品零部件的#三化∃等方面做了大量工作。在80~90年代共研制鉴定了10种型号的全液压台车, 其中有8种为掘进台车。在自行研制、生产和制造全液压凿岩台车的同时, 我国80年代以后还先后购进了2
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瑞典阿特拉斯 科普柯公司和芬兰坦姆洛克公司等五个国家七家公司的全液压凿岩设备近30个型号500多台套, 液压凿岩机1200余台。南京工程机械厂等5家企业先后从瑞典阿特拉斯 科普柯等公司引进了11种液压台车、4种液压凿岩机的制造技术。在此基础上逐步形成了我国液压凿岩台车的产品系列和研制、使用格局, 这也标志着我国自行研制的全液压凿岩台车结合我国国情进入到了实用和成熟阶段。
进入90年代中期以后, 国内对由电脑导向和全自动控制的凿岩机器人的实用化研制也取得了实质性进展。在隧道凿岩机器人研究方面, 北京科技大学于1993年完成了钻孔过程计算机控制寻优的实验室研究。而中南工业大学早在1986年就进行了学习再现式凿岩机器人的实验室研究工作。近几年又完成了凿岩机器人运动学及动力学模型、孔序规划、车体定位控制等一系列的研究。这些成果不但在机构上有了创新, 而且形成了有特色的自成体系的理论研究和设计方法, 填补了我国全液压自动化台车研究的空白。1998年上半年, 凿岩机器人项目获准列入国家#863∃计划, 并进入实用化和产业化阶段。2 凿岩台车的发展趋势
随着电液比例技术和自动化技术的发展及其在凿岩台车上的应用, 凿岩台车呈现出从机械化向自动化、环保化、多样化发展的趋势。2. 1 凿岩台车的全自动化发展趋势
随着液压控制和电子技术的发展和应用, 凿岩循环已实现自动化, 即自动开孔、防卡钎、自动停机、自动退钎、台车和钻臂自动移位、定位以及遥控操作系统等。全自动化的台车被称为凿岩机器人。由于这类凿岩机器人主要用于隧道的开挖, 又被称为隧道凿岩机器人。挪威、日本、法国、美国、英国、德国、芬兰、瑞典及俄罗斯等国家的多家企业相继参与了全自动化凿岩机的研制工作。特别是近年来, 液压控制技术和计算机技术的结合更促进了凿岩技术的进步, 自动化凿岩及自动凿岩台车也相继出现, 并已达到实用化的程度。2. 2 凿岩台车的环保化发展趋势
为了降低噪声, 保护操作人员的健康和改善工作环境, 一般选用液压凿岩机。这是因为液压凿岩机噪声小, 不会排出油雾和有害气体。与气动凿岩机相比, 液压凿岩机还具有动力消耗少、能量利率高、凿岩效率高、没有排气噪声等优点。但
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是, 液压凿岩机产生的噪声声压级仍高于90dB (A), 达到100dB (A ) 左右, 且声能主要集中于1kH z~5k H z 频率段, 仍在人耳敏感频率范围内。若不采取噪声防护措施, 对施工人员的身体健康仍然有害。液压凿岩机的噪声源主要有冲击机构产生的噪声、回转机构产生的噪声和钎头破碎岩石产生的噪声。液压凿岩机的噪声主要由结构噪声引起, 液压凿岩机结构间隙、蓄能器参数、撞击材料的特性以及连接件的松紧度等都是影响液压凿岩机噪声的因素。要降低液压凿岩台车的噪声, 应综合采取多种措施。目前除了对液压凿岩机结构进行技术攻关、技术改造外, 还在远距离有线无线控制和设计研制全隔音驾驶室等方面取得了很大突破。
2. 3 凿岩台车的多样化发展趋势2. 3. 1 标准化和系列化
目前世界上各大公司液压凿岩台车的钻臂、推进器和操纵系统等主要部件都已实现标准化和系列化。适用范围广, 零件通用率高, 可根据用户的不同要求组装成各种型式的台车, 实现了品种的多样化, 同时缩短了产品设计周期, 产品更新换代快。2. 3. 2 定型和非定型
国外大型台车有定型和非定型两类。定型台车的工作断面规格、钻臂及其布置、凿岩机、推进器配套规格, 钻臂安装基座构件型式、钻车底盘等均是定型的。当定型钻车不能适应工程要求(主要是工作断面、凿岩生产率和臂数不足) 时, 则采用专门设计的非定型钻车。它的主要工作部件如钻臂、凿岩机、推进器等与定型钻车是通用的, 不同之处在于根据用户对掘进尺寸、形状、掘进速度等不同的要求选配钻臂数、钻臂在断面的布置、安
装基座构件型式、底盘型式、举升工作平面数量、
液压系统等。
2. 3. 3 大型化和小型化
在30m 及其以上的大断面隧道作业中采用多钻臂大型台车。日本古河矿业公司设计制造的9钻臂大型液压台车, 台车上安装了8台HD100型和1台H D200型液压凿岩机。在工作面上9钻臂凿岩机同时钻孔, 有效地加快了工程进度。
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我国衡广复线大瑶山铁路隧道断面为85m , 采用日本三井造船艾姆克公司设计制造的7钻臂轨轮行走龙门式大型台车, 台车上安装了7台法国RP H 400型液压凿岩机, 台车重量达113, t 钻孔深度可达3. 5m 。
为了在断面4m ~10m 的掘进巷道中进行凿岩工作, 法国、瑞典、英国、芬兰等国先后推出了小型自行台车, 钻孔深度为2m 左右, 最深可达3. 9m 。小型液压台车上仅安装一个钻臂, 不采用复杂的自控系统, 操作简单方便。如:法国微型德尔利C MM 500H E 型台车仅为0. 8m, 高度不超过1. 9m; 法国塞科马ATH 12 1FD4型台车仅为1. 3m, 重量为3t~5, t 一般不超过7t 。采用小型台车扩大了液压凿岩机的使用范围, 提高了井下采掘工程的台车化水平、工作效率及作业安全。
参考文献
[1] 申福生. 凿岩台车构造与维修. 北京:国防工业出版社,
2001.
[2] 徐桂良. 掘进设备构造与维修. 北京:国防工业出版社,
2001.
[3] 程德志. 液压凿岩钻车原理结构与使用保养. 北京:国防工
业出版社, 2000.
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责任编辑 杜 敏
东方电气实现百万千瓦核电站主设备制造国产化目标
2009年2月3日晚, 由东方电气首次独立自主制造完成的广东岭澳二期1000MW 核电站3#机组核岛主设备 稳压器正式运往工地, 该项目的成功制造, 标志着我国1000MW 核电站重大装备的制造水平迈上了一个新台阶。
2005年3月, 东方电气、中国核动力设计院和法国法马通公司共同组成的联合体签订了岭澳二期核电站2%1000MW 机组主回路包的供货合同, 其中两台硼注射器、六台安注箱、两台稳压器等核岛主设备由东方电气东
方锅炉制造。
2007年, 岭澳二期3#机组稳压器在东方锅炉正式投入生产。广大员工严格遵循#凡事有章可循、凡事有据可查、凡事有人负责、凡事有人监督∃的核文化理念, 一次干对, 一次干好, 经过坚持不懈的奋战, 于2009年1月24日高质量地制造完工, 为自主制造百万等级核电主设备积累了宝贵的经验, 也为批量制造1000MW 级核电主设备国产化项目打下了坚实的基础。
(摘自国资委网站2009 02 10)