第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點(diǎn)
1、定義
1)截煤機(jī)
截煤機(jī)是在煤層開采中用于煤層截割的工具??稍谥車諝獾募淄?、煤塵、硫化氫、二氧化碳等含量不超過《煤礦安全規(guī)程》所規(guī)定的安全含量的礦井中使用。
2)鑿巖機(jī)
鑿巖機(jī)是用來直接開采石料的工具。它在巖層上鉆鑿出炮眼,以便放入炸藥去炸開巖石,從而完成開采石料或其它石方工程。此外,鑿巖機(jī)也可改作破壞器,用來破碎混凝土之類的堅(jiān)硬層。
3)隧道掘進(jìn)機(jī)
隧道掘進(jìn)機(jī)主要分為兩類,一類用于巖層,稱作硬巖掘進(jìn)機(jī)或TBM;另一類用于土層,需要一邊挖掘一邊形成保護(hù)層,也就是盾構(gòu)。
一般來說,在歐洲,盾構(gòu)也稱為TBM;但在日本和我國(guó),習(xí)慣上將用于軟土地層的隧道掘進(jìn)機(jī)稱為盾構(gòu),將用于巖石地層的隧道掘進(jìn)機(jī)稱為TBM。其實(shí),TBM就是隧道掘進(jìn)機(jī)的英文“Tunnel Boring Machine”的縮寫,但通常定義中的TBM是指全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī),是以巖石地層為掘進(jìn)對(duì)象,它與盾構(gòu)的主要區(qū)別就是不具備泥水壓、土壓等維護(hù)掌子面穩(wěn)定的功能。
掘進(jìn)機(jī)施工特別是對(duì)于長(zhǎng)隧道的施工,較之鉆爆法施工有其顯著的特點(diǎn):大大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,保證施工人員的安全;掘進(jìn)速度快,進(jìn)一步發(fā)展將有達(dá)到自動(dòng)化的可能等等。在世界科技飛速發(fā)展的今天,掘進(jìn)機(jī)有了廣闊的使用空間。雖然鉆爆法仍是當(dāng)前山嶺隧道施工的最普遍方法,而且掘進(jìn)機(jī)也不能取代鉆爆法施工,但用掘進(jìn)機(jī)施工的隧道數(shù)量不斷增加。
隧道掘進(jìn)機(jī)是一種高智能化,集機(jī)、電、液、光、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的隧道施工重大技術(shù)裝備。在發(fā)達(dá)國(guó)家,使用隧道掘進(jìn)機(jī)施工已占隧道總量的90%以上。由于隧道掘進(jìn)機(jī)的制造工藝復(fù)雜,技術(shù)附加值高,目前國(guó)際上只有德國(guó)、美國(guó)、日本、法國(guó)、加拿大等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家的企業(yè)具有能力生產(chǎn),且造價(jià)高昂。隧道掘進(jìn)機(jī)在國(guó)內(nèi)尚處于起步階段,主要依賴進(jìn)口,在國(guó)內(nèi)的隧道建設(shè)中,德國(guó)和日本在中國(guó)的隧道掘進(jìn)機(jī)市場(chǎng)占有率高達(dá)95%以上,處于絕對(duì)壟斷地位。
4)非自推進(jìn)的截煤機(jī)、鑿巖機(jī)及隧道掘進(jìn)機(jī)
非自推進(jìn)的截煤機(jī)、鑿巖機(jī)及隧道掘進(jìn)機(jī)屬于采礦、采石設(shè)備。是指在地下或露天環(huán)境中,用于對(duì)金屬、煤炭、石油、化工等各種礦石或建筑用石的開采設(shè)備。
其按照是否采用推進(jìn)設(shè)備,可分為自推進(jìn)式與非自推進(jìn)式。所謂自推進(jìn)就是自行走,機(jī)組上動(dòng)力(包括電動(dòng)機(jī)、氣液馬達(dá))除了拖動(dòng)工作機(jī)械做功外,還能驅(qū)動(dòng)機(jī)組行走。而非自推進(jìn)則不具備自動(dòng)走的功能。
2、產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用
非自推進(jìn)設(shè)備的主要特點(diǎn)是主機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)自推進(jìn)設(shè)備較為簡(jiǎn)單,設(shè)備體積較小,可適合狹小工作環(huán)境及地下采礦環(huán)境。另外其運(yùn)輸?shù)跹b方便,設(shè)備的運(yùn)輸安裝費(fèi)用較少。在應(yīng)用上,非自推進(jìn)設(shè)備的選擇主要用于工作空間較小,工程量小的環(huán)境,以及一些較為復(fù)雜的環(huán)境中。而自推進(jìn)設(shè)備則主要用于大型工程中,地勢(shì)平坦,工作空間大的環(huán)境中。
自推進(jìn)設(shè)備與非自推進(jìn)設(shè)備對(duì)比
目前非自推進(jìn)煤截機(jī)、鑿巖機(jī)及隧道掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用已非常廣泛,非自推進(jìn)煤截機(jī)在煤礦礦井煤層的截割上具有良好的應(yīng)用效應(yīng)。非自推進(jìn)鑿巖機(jī)及隧道掘進(jìn)機(jī)在我國(guó)公路、鐵路、地鐵建設(shè)工程中也已得到普遍的應(yīng)用。
第二節(jié) 行業(yè) 發(fā)展歷程
17世紀(jì)初,歐洲人將中國(guó)傳入的黑火藥用于采礦,用鑿巖爆破落礦代替人工挖掘,這是采礦技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。19世紀(jì)末20世紀(jì)初,相繼發(fā)明了礦用炸藥、雷管、導(dǎo)爆索和鑿巖設(shè)備,形成了近代爆破技術(shù);電動(dòng)機(jī)械鏟、電機(jī)車和電力提升、通訊、排水等設(shè)備的使用,形成了近代裝運(yùn)技術(shù)。20世紀(jì)上半葉開始,采礦技術(shù)迅速發(fā)展,出現(xiàn)了硝酸銨炸藥,使用了地下深孔爆破技術(shù),各種礦山設(shè)備不斷完善和大型化,逐步形成了適用于不同礦床條件的機(jī)械化采礦工藝。提出了礦山設(shè)計(jì)、礦床評(píng)價(jià)和礦山計(jì)劃管理的科學(xué)方法,使采礦從技藝向工程科學(xué)發(fā)展。20世紀(jì)50年代后,由于使用了潛孔鉆機(jī)、牙輪鉆機(jī)、自行鑿巖臺(tái)車等新型設(shè)備,采掘設(shè)備實(shí)現(xiàn)大型化、運(yùn)輸提升設(shè)備自動(dòng)化,出現(xiàn)了無人駕駛機(jī)車。電子計(jì)算機(jī)技術(shù)用于礦山生產(chǎn)管理、 規(guī)劃 設(shè)計(jì)和科學(xué)計(jì)算,開始用系統(tǒng)科學(xué) 研究 采礦問題,誕生了系統(tǒng)采礦工程學(xué)。礦山生產(chǎn)開始建立自動(dòng)控制系統(tǒng),利用現(xiàn)代試驗(yàn)設(shè)備、測(cè)試技術(shù)和電子計(jì)算機(jī),預(yù)測(cè)和解算某些實(shí)際問題。
非自推進(jìn)的截煤機(jī)、鑿巖機(jī)及隧道掘進(jìn)機(jī)是20世紀(jì)70年代末期開始出現(xiàn)的。目前在礦山開采,隧道鉆挖等方面的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。其中非自推進(jìn)的煤截機(jī)在我國(guó)各大煤礦礦井的使用大概已有30年的歷史,其改變傳統(tǒng)的人工截煤歷史,大大提高了煤礦生產(chǎn)效率。非自推進(jìn)鑿巖機(jī)及隧道掘進(jìn)機(jī)在鐵路、公路及城市地鐵建設(shè)中發(fā)揮出巨大的效應(yīng)。
我國(guó)1966年生產(chǎn)出第一臺(tái)直徑3.4m的非自推進(jìn)隧道掘進(jìn)機(jī),在杭州人防工程中進(jìn)行過試驗(yàn)。70年代進(jìn)入工業(yè)性試驗(yàn)階段,試制出SJ55、SJ58、SJ64、EJ30型掘進(jìn)機(jī)。80年代進(jìn)入實(shí)用性階段,研制出SJ58A、SJ58B、SJ40/45、EJ30/32、EJ50型掘進(jìn)機(jī),在河北引灤、福建龍門灘、青島引黃濟(jì)青、云南羊場(chǎng)煤礦、貴陽煤礦、山西古交和懷仁煤礦等工程中使用。目前尤其是隧道掘進(jìn)機(jī),隨著城市地鐵的建設(shè),其應(yīng)用效應(yīng)良好。近些年在青藏鐵路、京珠高速等項(xiàng)目的建設(shè)中就有多種型號(hào)和功能的非自推進(jìn)鑿巖機(jī)及隧道掘進(jìn)機(jī)投入使用。其中在青藏鐵路風(fēng)火山隧道工程中用到的掘金設(shè)備主要有隧道進(jìn)出口各使用20套天水風(fēng)動(dòng)機(jī)械廠生產(chǎn)的YT28型鑿巖機(jī),耗風(fēng)量3.5m3/min。同時(shí)也有4臺(tái)臂式掘進(jìn)機(jī)。京珠高速湖北段的施工中曾用到Y(jié)T28氣腿式鑿巖機(jī)、YT23氣腿式鑿巖機(jī)、YT27鑿巖機(jī)等多種鑿巖機(jī)及進(jìn)口TM614隧道掘進(jìn)機(jī)。
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