第7章 通用石方工程機械

第七章石方工程機械五、石料破碎機械一、概述二、鑿巖機三、鑿巖臺車四、空氣壓縮機多數(shù)基礎(chǔ)工程及地下工程都需開挖巖石，目前仍多采用鉆孔爆破法施工；另外土建工程也離不開大量的石料供應(yīng)。鉆孔爆破法是用鑿巖機械在巖石的工作面上開鑿一定深度和孔徑的炮孔，然后裝入炸藥進行爆破，爆破后的碎石由裝巖運輸機械運送到指定地點；因能耗低和效率高，在巖石隧道施工中仍占主導地位。石方開挖作業(yè)所用的工程機械主要包括鑿巖機、鑿巖臺車、空氣壓縮機和石料破碎設(shè)備等。一、概述二、鑿巖機（一）作業(yè)原理及類型1.作業(yè)原理用于中硬或堅硬巖石鉆鑿炮孔。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β角度再進行沖擊，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.類型風動鑿巖機利用壓縮空氣使活塞往復(fù)運動產(chǎn)生沖擊，目前在現(xiàn)場仍得到普遍應(yīng)用。內(nèi)燃鑿巖機利用二沖程內(nèi)燃機實現(xiàn)沖擊錘往復(fù)運動，適用于無其他能源條件的地區(qū)。電動鑿巖機利用偏心曲柄旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使沖擊錘往復(fù)運動，主要用于軟巖石的鉆孔。液壓鑿巖機利用液壓油動力使活塞往復(fù)沖擊，一種新型的鑿巖機械。1.用途當采用鉆孔爆破法開挖巖石隧洞時，需按照爆破布孔的要求在開挖面上布置成群的炮孔，其數(shù)量由幾十個到數(shù)百個；用鑿巖機鉆鑿數(shù)量很多和技術(shù)要求較高的炮孔，往往費時。因此，大斷面隧道開挖時，常應(yīng)用裝有多臺液壓鑿巖機的鑿巖臺車，以縮短鉆孔時間，加快掘進速度。三、鑿巖臺車（一）用途及分類2.分類鑿巖臺車分為鉸接式、整體框架式和穿行門架式等型式。（1）按行車方式不同鑿巖臺車分為輪胎式、履帶式、軌行式和汽車式四種。（2）按鉆臂和液壓鑿巖機的數(shù)量不同鑿巖臺車分為單臂、雙臂和四臂臺車等型式。（3）按車架結(jié)構(gòu)的不同

1.鑿巖臺車是一種高度機械化和自動化的工程機械。2.當斷面炮孔布置方案確定后，只需將數(shù)據(jù)輸入車載計算機，鉆臂即可自動在斷面上按指定位置鉆出符合要求的炮孔群。3.由于放炮時鉆孔臺車應(yīng)離開斷面，在隧道較長時鑿巖臺車的機動性將對生產(chǎn)力產(chǎn)生影響。4.出碴時中空內(nèi)穿行門架式軌道臺車將發(fā)揮其優(yōu)越性。（二）作業(yè)空氣壓縮機以內(nèi)燃機或電動機為動力，將空氣壓縮成高壓空氣，為各種風動機具提供動力。驅(qū)動鑿巖機穿鑿爆破孔。驅(qū)動氣鎬疏松硬土、凍土和破除冰塊。驅(qū)動帶鋸和圓鋸進行木材開采加工。驅(qū)動混泥土振搗器搗固混泥土。四、空氣壓縮機（一）用途及分類1.用途圖7.1.11兩級活塞式空壓機的工作原理(a)兩級壓縮在兩單作用氣缸中進行；(b)兩級壓縮在一雙作用氣缸中進行1、8-活塞；2、6-進氣閥；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)運動來產(chǎn)生壓縮空氣，有單雙級和單雙作用之分（雙作用效率高、雙級壓力級別高，可提供較高壓力的壓縮空氣）。2.分類（2）旋轉(zhuǎn)式利用旋轉(zhuǎn)的滑片或螺桿通過容積的變化將空氣不斷吸入、壓縮和排出。圖7.1.10單級活塞式空壓機的工作原理（a）活塞由汽缸上止點向下止點移動；（b）活塞由汽缸下止點向上止點移動。（二）工作原理吸氣過程當活塞由氣缸的上止點向下止點移動時，氣缸內(nèi)的容積增大，缸內(nèi)壓力下降，外界的空氣推開進氣閥而進入氣缸。壓縮過程當活塞由下止點向上止點移動時，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儲氣筒容量(m3)0.31--1.2所需軸功率(kW)約55<75≤60發(fā)動機4146K6135C75kW電動機五、石料破碎機械壓碎(a)、沖擊破碎(b)、磨碎(c)、劈碎(d)和壓碎劈碎同時作業(yè)(e)等。（一）石料破碎方法（二）破碎機分類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細碎30-5010-30微碎1-10<0.1表7.2.1評定各種石質(zhì)破碎材料的范圍表1.按加工前后的石碴大小分破碎機分為粗碎機、中碎機、細碎機和微碎機。2.按結(jié)構(gòu)分顎式破碎機利用活動顎板相對固定顎板的往復(fù)擺動對石塊進行破碎，用于粗碎和中碎。錐式破碎機利用一個置于固定錐體內(nèi)的偏心錐體的旋轉(zhuǎn)，使石塊破碎，用于中碎和細碎。

錘式破碎機利用破碎錘來破碎石塊，僅用于養(yǎng)路工作備料

。滾筒式破碎機利用兩個反向轉(zhuǎn)動的平衡滾筒的相對運動將石料進行破碎，用于配合顎式破碎機工作

。

（三）使用原則1.合理選擇破碎比和加工次數(shù)2.進行篩分初篩分離出過分粗的和過分細的顆粒。中篩分離出較粗的塊送到下級破碎機里破碎。終篩將材料篩分到產(chǎn)品所要求的顆粒級。3.選擇適當種類和數(shù)量的破碎機從地表向下開挖，先把隧道上方地層全部挖去，然后修筑襯砌，再進行回填把隧道掩埋起來的施工方法。常用的機械設(shè)備如挖掘機等土、石方機械和樁工機械。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)法和掘進機法。鉆爆法對開挖的隧道進行鉆孔、裝藥、爆破和出碴并進行噴錨支護的施工方法。盾構(gòu)法

利用盾構(gòu)設(shè)備進行隧道開挖和襯砌的施工方法。掘進機法

推進和旋轉(zhuǎn)裝有滾刀的刀盤破碎巖石，進行全斷面隧道掘進的施工方法。2.暗挖法盾構(gòu)法施工無需拆除或移動地面及地下建筑物，施工期間無噪音、無振動、不影響地面交通，掘進力大，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挖與襯砌。掘進法可開挖硬度低于300MPa的巖石層（中高硬度巖層）、海底或城市下巖石隧道掘進，作業(yè)進度快（最高可達2088米/月）。復(fù)習思考題：1.沖擊轉(zhuǎn)動式鑿巖機的作用原理是什么？試比較各種鑿巖機的特點及適應(yīng)范圍。2.鑿巖臺車的分類及作業(yè)。3.試述活塞式空壓機的工作原理。4.巖石的破碎方法有哪些？破碎機械有哪些類型？5.隧道施工方法主要有哪些？各有什么特點？

多用于單線鐵路大斷面隧洞開挖，以利工序交替時，出碴的礦車能從臺車腹下通過。缺點內(nèi)凈空尺寸偏小。穿行門架式軌道臺車：從地表向下開挖，先把隧道上方地層全部挖去，然后修筑襯砌，再進行回填把隧道掩埋起來的施工方法。常用的機械設(shè)備如挖掘機等土、石方機械和樁工機械。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)法和掘進機法。鉆爆法對開挖的隧道進行鉆孔、裝藥、爆破和出碴并進行噴錨支護的施工方法。盾構(gòu)法

利用盾構(gòu)設(shè)備進行隧道開挖和襯砌的施工方法。掘進機法

推進和旋轉(zhuǎn)裝有滾刀的刀盤破碎巖石，進行全