第7章 通用石方工程機(jī)械

第七章石方工程機(jī)械五、石料破碎機(jī)械一、概述二、鑿巖機(jī)三、鑿巖臺(tái)車(chē)四、空氣壓縮機(jī)多數(shù)基礎(chǔ)工程及地下工程都需開(kāi)挖巖石，目前仍多采用鉆孔爆破法施工；另外土建工程也離不開(kāi)大量的石料供應(yīng)。鉆孔爆破法是用鑿巖機(jī)械在巖石的工作面上開(kāi)鑿一定深度和孔徑的炮孔，然后裝入炸藥進(jìn)行爆破，爆破后的碎石由裝巖運(yùn)輸機(jī)械運(yùn)送到指定地點(diǎn)；因能耗低和效率高，在巖石隧道施工中仍占主導(dǎo)地位。石方開(kāi)挖作業(yè)所用的工程機(jī)械主要包括鑿巖機(jī)、鑿巖臺(tái)車(chē)、空氣壓縮機(jī)和石料破碎設(shè)備等。一、概述二、鑿巖機(jī)（一）作業(yè)原理及類(lèi)型1.作業(yè)原理用于中硬或堅(jiān)硬巖石鉆鑿炮孔。在軸向沖擊力P作用下，鉆頭鑿入巖石一深度為c的槽，破碎面積Ⅰ-Ⅰ。釬頭轉(zhuǎn)動(dòng)β角度再進(jìn)行沖擊，相應(yīng)破碎面積為Ⅱ-Ⅱ，如此往復(fù)循環(huán)即形成一定深度的圓形炮孔。2.類(lèi)型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)利用壓縮空氣使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生沖擊，目前在現(xiàn)場(chǎng)仍得到普遍應(yīng)用。內(nèi)燃鑿巖機(jī)利用二沖程內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)沖擊錘往復(fù)運(yùn)動(dòng)，適用于無(wú)其他能源條件的地區(qū)。電動(dòng)鑿巖機(jī)利用偏心曲柄旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使沖擊錘往復(fù)運(yùn)動(dòng)，主要用于軟巖石的鉆孔。液壓鑿巖機(jī)利用液壓油動(dòng)力使活塞往復(fù)沖擊，一種新型的鑿巖機(jī)械。1.用途當(dāng)采用鉆孔爆破法開(kāi)挖巖石隧洞時(shí)，需按照爆破布孔的要求在開(kāi)挖面上布置成群的炮孔，其數(shù)量由幾十個(gè)到數(shù)百個(gè)；用鑿巖機(jī)鉆鑿數(shù)量很多和技術(shù)要求較高的炮孔，往往費(fèi)時(shí)。因此，大斷面隧道開(kāi)挖時(shí)，常應(yīng)用裝有多臺(tái)液壓鑿巖機(jī)的鑿巖臺(tái)車(chē)，以縮短鉆孔時(shí)間，加快掘進(jìn)速度。三、鑿巖臺(tái)車(chē)（一）用途及分類(lèi)2.分類(lèi)鑿巖臺(tái)車(chē)分為鉸接式、整體框架式和穿行門(mén)架式等型式。（1）按行車(chē)方式不同鑿巖臺(tái)車(chē)分為輪胎式、履帶式、軌行式和汽車(chē)式四種。（2）按鉆臂和液壓鑿巖機(jī)的數(shù)量不同鑿巖臺(tái)車(chē)分為單臂、雙臂和四臂臺(tái)車(chē)等型式。（3）按車(chē)架結(jié)構(gòu)的不同

1.鑿巖臺(tái)車(chē)是一種高度機(jī)械化和自動(dòng)化的工程機(jī)械。2.當(dāng)斷面炮孔布置方案確定后，只需將數(shù)據(jù)輸入車(chē)載計(jì)算機(jī)，鉆臂即可自動(dòng)在斷面上按指定位置鉆出符合要求的炮孔群。3.由于放炮時(shí)鉆孔臺(tái)車(chē)應(yīng)離開(kāi)斷面，在隧道較長(zhǎng)時(shí)鑿巖臺(tái)車(chē)的機(jī)動(dòng)性將對(duì)生產(chǎn)力產(chǎn)生影響。4.出碴時(shí)中空內(nèi)穿行門(mén)架式軌道臺(tái)車(chē)將發(fā)揮其優(yōu)越性。（二）作業(yè)空氣壓縮機(jī)以內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，將空氣壓縮成高壓空氣，為各種風(fēng)動(dòng)機(jī)具提供動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)鑿巖機(jī)穿鑿爆破孔。驅(qū)動(dòng)氣鎬疏松硬土、凍土和破除冰塊。驅(qū)動(dòng)帶鋸和圓鋸進(jìn)行木材開(kāi)采加工。驅(qū)動(dòng)混泥土振搗器搗固混泥土。四、空氣壓縮機(jī)（一）用途及分類(lèi)1.用途圖7.1.11兩級(jí)活塞式空壓機(jī)的工作原理(a)兩級(jí)壓縮在兩單作用氣缸中進(jìn)行；(b)兩級(jí)壓縮在一雙作用氣缸中進(jìn)行1、8-活塞；2、6-進(jìn)氣閥；3-低壓缸；4、9-排氣閥；5-中間冷卻器；7-高壓缸（1）活塞式

依靠活塞在汽缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生壓縮空氣，有單雙級(jí)和單雙作用之分（雙作用效率高、雙級(jí)壓力級(jí)別高，可提供較高壓力的壓縮空氣）。2.分類(lèi)（2）旋轉(zhuǎn)式利用旋轉(zhuǎn)的滑片或螺桿通過(guò)容積的變化將空氣不斷吸入、壓縮和排出。圖7.1.10單級(jí)活塞式空壓機(jī)的工作原理（a）活塞由汽缸上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)；（b）活塞由汽缸下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)。（二）工作原理吸氣過(guò)程當(dāng)活塞由氣缸的上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)的容積增大，缸內(nèi)壓力下降，外界的空氣推開(kāi)進(jìn)氣閥而進(jìn)入氣缸。壓縮過(guò)程當(dāng)活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)的空氣受到壓縮，空氣壓力升高。（三）技術(shù)性能舉例型號(hào)ZY8.5/72VY-12/73L-10/8型式四缸直列四缸V型二缸L型排氣量(m3/min)8.51210排氣壓力(kPa)700700800排氣溫度(℃)<180<180<160儲(chǔ)氣筒容量(m3)0.31--1.2所需軸功率(kW)約55<75≤60發(fā)動(dòng)機(jī)4146K6135C75kW電動(dòng)機(jī)五、石料破碎機(jī)械壓碎(a)、沖擊破碎(b)、磨碎(c)、劈碎(d)和壓碎劈碎同時(shí)作業(yè)(e)等。（一）石料破碎方法（二）破碎機(jī)分類(lèi)破碎范圍最大的粒度（mm）給料破碎產(chǎn)品粗碎1000-1200100-300中碎100-30030-70細(xì)碎30-5010-30微碎1-10<0.1表7.2.1評(píng)定各種石質(zhì)破碎材料的范圍表1.按加工前后的石碴大小分破碎機(jī)分為粗碎機(jī)、中碎機(jī)、細(xì)碎機(jī)和微碎機(jī)。2.按結(jié)構(gòu)分顎式破碎機(jī)利用活動(dòng)顎板相對(duì)固定顎板的往復(fù)擺動(dòng)對(duì)石塊進(jìn)行破碎，用于粗碎和中碎。錐式破碎機(jī)利用一個(gè)置于固定錐體內(nèi)的偏心錐體的旋轉(zhuǎn)，使石塊破碎，用于中碎和細(xì)碎。

錘式破碎機(jī)利用破碎錘來(lái)破碎石塊，僅用于養(yǎng)路工作備料

。滾筒式破碎機(jī)利用兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)的平衡滾筒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將石料進(jìn)行破碎，用于配合顎式破碎機(jī)工作

。

（三）使用原則1.合理選擇破碎比和加工次數(shù)2.進(jìn)行篩分初篩分離出過(guò)分粗的和過(guò)分細(xì)的顆粒。中篩分離出較粗的塊送到下級(jí)破碎機(jī)里破碎。終篩將材料篩分到產(chǎn)品所要求的顆粒級(jí)。3.選擇適當(dāng)種類(lèi)和數(shù)量的破碎機(jī)從地表向下開(kāi)挖，先把隧道上方地層全部挖去，然后修筑襯砌，再進(jìn)行回填把隧道掩埋起來(lái)的施工方法。常用的機(jī)械設(shè)備如挖掘機(jī)等土、石方機(jī)械和樁工機(jī)械。六、隧道施工方法概述1.明挖法全部工程作業(yè)都在地下進(jìn)行，它的主要施工方法有：鉆爆法（又稱礦山法）、盾構(gòu)法和掘進(jìn)機(jī)法。鉆爆法對(duì)開(kāi)挖的隧道進(jìn)行鉆孔、裝藥、爆破和出碴并進(jìn)行噴錨支護(hù)的施工方法。盾構(gòu)法

利用盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)行隧道開(kāi)挖和襯砌的施工方法。掘進(jìn)機(jī)法

推進(jìn)和旋轉(zhuǎn)裝有滾刀的刀盤(pán)破碎巖石，進(jìn)行全斷面隧道掘進(jìn)的施工方法。2.暗挖法盾構(gòu)法施工無(wú)需拆除或移動(dòng)地面及地下建筑物，施工期間無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、不影響地面交通，掘進(jìn)力大，在地下水深處也能施工，適用于軟土、軟巖和破碎含水地層的隧道開(kāi)挖與襯砌。掘進(jìn)法可開(kāi)挖硬度低于300MPa的巖石層（中高硬度巖層）、海底或城市下巖石隧道掘進(jìn)，作業(yè)進(jìn)度快（最高可達(dá)2088米/月）。復(fù)習(xí)思考題：1.沖擊轉(zhuǎn)動(dòng)式鑿巖機(jī)的作用原理是什么？試比較各種鑿巖機(jī)的特點(diǎn)及適應(yīng)范圍。2.鑿巖臺(tái)車(chē)的分類(lèi)及作業(yè)。3.試述活塞式空壓機(jī)的工作原理。4.巖石的破碎方法有哪些？破碎機(jī)械有哪些類(lèi)型？5.隧道施工方法主要有哪些？各有什么特點(diǎn)？

多用于單線鐵路大斷面隧洞開(kāi)挖，以利工序交替時(shí)，出碴的礦車(chē)能從臺(tái)車(chē)腹下通過(guò)。缺點(diǎn)內(nèi)凈空尺寸偏小。穿行門(mén)架式軌道臺(tái)車(chē)：從地表向下開(kāi)挖，先把隧道上方地層全部挖去，然后修筑襯砌，再進(jìn)行回填把隧道掩埋起來(lái)的施工方法。常用的機(jī)械設(shè)備如挖掘機(jī)等土、石方機(jī)械和樁工機(jī)械。隧道施工方法概述1.明挖法全部工程作業(yè)都在地下進(jìn)行，它的主要施工方法有：鉆爆法（又稱礦山法）、盾構(gòu)法和掘進(jìn)機(jī)法。鉆爆法對(duì)開(kāi)挖的隧道進(jìn)行鉆孔、裝藥、爆破和出碴并進(jìn)行噴錨支護(hù)的施工方法。盾構(gòu)法

利用盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)行隧道開(kāi)挖和襯砌的施工方法。掘進(jìn)機(jī)法

推進(jìn)和旋轉(zhuǎn)裝有滾刀的刀盤(pán)破碎巖石，進(jìn)行全