外文翻譯--掘進機在采礦和隧道業(yè)中的應用.doc

附錄A譯文掘進機在采礦和隧道業(yè)中的應用摘要掘進機為方便的挖掘中硬巖石提供了一個獨特的能力。因此，廣泛地被用于地下，采礦和隧道掘進。在成功使用掘進機方面的一個具有決定性的議題是提高機器生產率和降低鉆掘成本的可靠性分析。這篇文章提出并且討論科羅拉多學校地球力學研究會最近完成的工作對于挖掘在歷史上的使用數據當作一個動態(tài)的性能模型。這個模型是從不同的掘進機在各式各樣的地質條件下工作為基礎來廣泛收集的數據。這篇文章也討論這一數據庫的發(fā)展和含量被源自估計掘進機的截割率和截割頭能耗的預測為程序。介紹目前，機械挖掘系統(tǒng)廣大的使用在采礦和市政建造行業(yè)上，主要的趨勢是提高生產率和減低成本。這些主要的好處就是減少了土地的占有量；同時，增強了工人的安全性。這些優(yōu)點主要取決于機器性能的大幅度提高，這些可靠性已經造成采掘市場的擴大，并且工人的水平得到了提高。掘進機是一種廣泛應用在地下軟硬巖石的挖掘上的機器，特別是對于那些沉積巖。他們用在軟巖采礦行業(yè)的生產和發(fā)展（也就是，巷道掘進、支護，打洞，等等）。特別是用在煤礦，礦山上。在市政建設中，經常使用在較軟地面的管道開掘（鐵路、公路、排水溝、導流管道等等）。連同于擴大巷道或者地下結構的復原。而且掘進機的應用能力非常廣泛，基本可以挖掘任何結構和斷面的尺寸，不管巷道斷面有復雜，都能滿足人們的需求。因此，受到人們的一致歡迎。除了那些高的機動靈活性和適應性之外，掘進機另外一個最大的優(yōu)點就是成本低廉，經濟性好。一般的掘進機都有很大的功率，但卻是通過電磁方便的控制。因此，與其他機器相比，它能夠較好的掘進硬巖和粉碎。例如連續(xù)開采和挖掘。掘進機近50年的發(fā)展掘進機最初的使用是在上世紀50年代煤礦的開采中。今天，在科技高速發(fā)展的推動下，人們設計的掘進機性能和其他方面都有了很大的進步，它們的應用已經遠遠超過了煤炭開采的范圍。主要的改進發(fā)生在最近這50年。包括，機器的重量和尺寸比以往增大了很多，截割頭功率加大、支護桿，耙抓機構和控制系統(tǒng)都得到了很大的改進。高效率截割頭的設計，高截割率截割齒的發(fā)展，高壓水細射流輔助截割，電液一體化，較大地方使用自動控制系統(tǒng)以及根據不同地質條件間接控制。所以的這些都使機器的截割能力、工作效率、功率等都得到了長足的提高。機器的重量已經高達120噸左右，那樣接地比壓得到提高。使機器更加穩(wěn)定和堅固，那么，在截割較硬的巖石時，面對大的沖擊機器仍然能保證較少的振動，維修率降低。目前，掘進機的功率可達到500KW左右，使扭矩得到提高?，F在的機器截割斷面可達到100m2。采用計算機輔助設計，使截割頭的布置可達到一個最佳點切入巖石表面，那樣的話截割頭的工作效率達到最佳狀態(tài)。截齒已經從簡單的鉆發(fā)展到了錐形。煤巖裝載機構和轉運機構也得到了很大的進步，可達到生產率的要求。中間輸送機現在被制造成可伸縮式，使結構簡單化，裝運方便。前面裝有防護設施，使截割下來的巖石以及截割過程中產生的粉塵擋在外面，保證了操作人員的安全。掘進機也能配備激光指導的對準控制系統(tǒng)，由計算機先分析出最佳的截割輪廓，如果按照此順序截割的話，截割效率和生產力都有成倍的提高。圖1展示的是一個橫軸式懸臂掘進機以及耙抓機構。圖-1橫軸式掘進機普遍性、良好的控制性、和選擇性的采礦能力是掘進機發(fā)展中需要大力改進的因素，普遍性即指我們設計的掘進機能夠適應大多數礦山發(fā)展的需要。良好的控制性就是機器在過載時能夠自動保護，這樣不至于燒損機器。部分尺寸，擺角，（上擺角可達20度，下擺角可達30度）?；剞D半徑幾乎能達到90度。選擇性指的是在不同的工作環(huán)境下可以采取不同的截割功率挖掘礦石的能力，兩者能夠極大的改進生產率。因為，我們所指的掘進機是部分斷面掘進機，可以接近斷面，因此，可以很容易的調整刀頭，并且頂板架能夠很方便地接近頂面。除了這些之外，高的生產率也取決于巖石的內部特性。合理的改進通風設備，降低地表的壓力，所有的這些都可以降低成本，提高生產率。切削硬巖的能力是影響掘進機應用的最重要因素。這可能是由于在切割尖而硬的巖石時截齒的磨損非常厲害。目前，如果采用良好的連接和配套設備，主軸的抗壓強度能達到100MPa。最大轉矩也提高了很多。當巖石是脆性巖，巖石是在截割的時候崩落下來的而不是挖掘下來的，那么，就使采掘變的相當容易。如果巖石是粘性的或者單位能耗超過一時，那么掘進的挖掘就變的很不經濟，還可能導致機器振動加大，維修費用成倍增加。一個很重要的量，關于增加掘進機截割硬巖的能力被放置了很多年。這些年人們都把主要精力放在機器結構方面的改進上。例如，增加重量，截割頭功率等。通過這些機器廣泛的現場試驗表明，截割工具仍然是截割硬巖時最大的弱點。除非一個很大的進步就是在截割時增加截齒的壽命，因此，對于掘進機而言，截割硬巖還是一個難題。科羅拉多學校地理力學研究會已經發(fā)現了一種新的切削技術：錐形截割頭。這種截割頭實現了圓盤切削時提高截割硬巖的能力。用這種橫的截割頭在實驗室試驗出，當用較少的截齒時它的截割圖-2錐形截割頭能力比一般的截齒大了很多，這種新的切割技術應用在掘進機上，為經濟性的截割硬巖帶來了希望。除此之外，使用這種截齒，一種新的開采技術已經被申請，為截割硬巖的發(fā)展起到很大的促進作用。圖-2展示的是實驗室測定的截割硬巖的圖象。實驗數據性能預測是掘進機應用成功的一個重要因素。這通常取決于機器的選擇，生產率，和掘進時的消耗。掘進機的技術對于任何的采掘命令，準確而可靠的估計是達到生產率的保證。除此之外，在采掘過程中，它也是對掘進路線設計，截割頭掘進巖石表面狀態(tài)的最佳選擇。性能預測也是不同地質條件下截割率、截齒消耗率、機器損耗率的表現。截割率單位時間截割的煤巖量，單位能耗指的是在截割單位面積或質量的煤巖所耗的電量。機器利用率是指在計劃期間作為挖掘時間所用的百分率?？屏_拉多學校的地球力學學會與其他一些有關這方面技術的大學，已經建立了正確而可靠的性能預測發(fā)展經驗模型。通過這個模型，在挖掘過程收集了廣泛的數據，組建成一個數據庫。這個數據庫收集了來自全世界多數采礦和市政建設過程中不同的地質條件下所得的挖掘數據。表-1數據庫中的數據數據組內容基本數據采掘目的（修路、鐵路、管道修建、排水渠、采礦巷道等等）承包人、顧問、開工和完成日期等等。掘進機數據制造商，掘進機概況（新的、直接重復使用）掘進機說明書，重量，截割頭直徑，電力控制，截齒數量和型式，輔助設備（內外噴霧設施，自動輪廓控制，等等）。技術和操作上數據掘進長度，深度和梯度，挖掘斷面，操作者經驗，每日和每周的采掘量，煤巖裝載形式，頂板支護。等等動過的巖石區(qū)的數據地質學區(qū)，巖石質量分類，地質學起源，水文地質學狀況，（定向，結構高度，粗度等等。）每個巖石區(qū)的尚未被人碰過的巖石數據巖石可截割特性，抗拉強度，柔性率，表面硬度，紋理（多孔，礦物石英含量。顆粒大小，等等）沖蝕度特性等等。每個巖石區(qū)的性能記錄截割率，截齒損耗量，掘進機利用和可用性，平均和最好的超前率（變化/每日，每周，每月）主要挖掘障礙物，停工時間分析，等等。經驗的性能預測方法主要地以先前記錄的數據和過去的經驗和統(tǒng)計為基礎。為了以一個可使用的和意義深長的圖紙幅面獲得必需的磁場數據，一個數據的收集從準備到送至主修收縮器，還有掘進機的制造商。除此之外數據收集來以后，還要經過優(yōu)化處理，這是對數據收集的繼續(xù)。數據庫包含六種數據，如表-1所示。在數據庫的地質學特性里通常有巖石質量和尚未被人們碰過的巖石特性。被包含在數據庫的最重要的和最相關的巖石質量特性含巖石性質指示(RQD),固定聯(lián)合組和水文學狀態(tài)的厚度山。尚未被人碰過的巖石特性是單橋的抗壓強度，抗拉強度，石英含量，紋理。巖石形成被區(qū)分開，使最小在機器性能數據的變化范圍提供正確的分析。這也為每個區(qū)性能數據分析單一化分類。結論通過這些評估和數據分析，數據庫已經