鑿岩面過早損壞原因分析及預防措施

2023-02-12 15:57:04 字數 2140 閱讀 1582

鑿岩台車在隧道施工過程中發揮著重要作用,鑿岩機作為鑿岩台車的主要部件,其效能決定了整個鑿岩台車的使用效果。在鑿岩台車的實際使用過程中,鑿岩機過早損壞的現象經常發生,但由於鑿岩機的製造商不同,損壞的情況也不盡相同。通過對湯母洛克公司生產的superhl560型鑿岩機在某工程施工過程中過早損壞的案例進行分析,**其過早損壞的原因,提出有效的預防措施,為此裝置在類似工程中的應用提供借鑑。

鑿岩台車作為隧道施工的主要裝置,在礦山、水電、煤炭、鐵路等工程領域廣泛應用,鑿岩機作為鑿岩台車的主要部件,其效能決定了整個鑿岩台車的使用效果。

在金沙江溪洛渡水電站,水電七局有一台芬蘭湯母洛克公司生產的t11s-315型三臂鑿岩台車(如圖1所示),其裝配著由湯母洛克公司製造的superhl560型鑿岩機(見圖2-圖5),此型鑿岩機是在hl500型鑿岩機的基礎上發展而來,具有良好的使用性和經濟性等特點。

1.1superhl560鑿岩機技術引數

質量(kg)130

功率(kw)21

最大衝擊液壓力(mpa)23

最在迴轉液壓力(mpa)18

最大轉矩(nm) 640

鑽孔直徑範圍(mm)45~57

沖洗水壓(mpa) 1~2

鑽孔深度(mm)≤5880

使用錨桿長度(mm)≤6135

1.2superhl560鑿岩機的結構特點

(1)模組化設計

具有部件數量少、結構簡單及耐用等特點。採用模組化結構,由幾個簡單的基準模組組成,即由迴轉馬達、衝擊機構、迴轉齒輪箱、中間機體、氮氣蓄能器及釺尾等6部分組成,容易拆裝,保養維修方便。

(2)鑿岩機與鑿岩台車連線合理

安裝在連線隔板上,外部的載荷通過隔板直接傳遞給鑿岩台車推進梁,能有效保護衝擊機構。

(3)氮氣蓄能器

高低壓迴路裝有氮氣蓄能器,能及時補充衝擊時所需的流量,也可有效減少液壓峰值對系統的衝擊。

(4)獨特的釺尾支座設計

釺尾支座在支撐起釺尾的同時還要起到供水作用,為防止汙水進入機體,採用了雙密封結構。

1.3superhl560鑿岩機的工作原理

鑿岩機通過衝擊鑿岩成孔,其作業由衝擊、推進、迴轉、沖洗4個動作組合而成。其中推進工作由安裝鑿岩機的機座即推進樑來完成。

衝擊動作的主要功能是使岩石破碎,機體內衝擊活塞1作往復動作,直接打擊釺尾,釺尾將衝擊能量通過釺杆傳遞到釺頭上。當活塞向右運動,加速到一定速度時,衝擊釺具將能量以應力波的形式傳遞給岩石,使岩石破碎,鑿岩機完成衝擊功能的部分稱為衝擊機構(通稱衝擊器),衝擊能和衝擊頻率是其主要指標。

推進動作保證鑿岩機在衝擊過程中釺尾與衝擊活塞、釺頭與岩石之間始終處於緊密貼合的狀態。推進有兩個功能,一是推動鑿岩機和釺具壓向岩石工作面,並使釺頭在鑽鑿炮孔時始終與岩石接觸;二是從炮孔中退出釺具,準備鑽鑿下乙個炮孔。借助鏈條或液壓缸等給鑿岩機施加推進力,推進力是鑿岩作業的主要工作指標之一。

迴轉動作是改變鑽頭與岩石接觸的位置。其主要功能是使釺頭每衝擊一次迴轉到乙個新的位置,進行新的岩石破碎。同時在迴轉過程中將已經產生裂紋的岩石表面部分剝落下來,迴轉速度是主要指標。

沖洗動作是將衝擊下來的岩屑自孔底排出。在水洗排渣的鑽孔過程中,洗孔的壓力水自鑿岩機洗孔套進入,再經過釺尾、釺杆,最後從釺頭的水孔中射出。岩屑與水混合後自孔壁和釺杆之間的環狀縫隙排向孔外。

如果沖洗不足,鑽孔中將發生重複鑿磨,不但使鑽孔速度減慢,也使釺頭加速磨損,甚至在個別情況下卡鑽。

由上可知,鑿岩過程中,由鑿岩機完成的主要是衝擊、迴轉兩大部分,這兩大部分也是鑿孔的最關鍵的兩年工序。

2、superhl560鑿岩機損壞情況

t11s-315型三臂鑿岩台車曾在2023年10月進行大修,大修後技術效能良好,但在金沙江溪洛渡水電站洞內施工還不到2年,就出現了鑿岩機過早嚴重磨損的情況,經過拆檢發現3臺鑿岩機均過早損壞,具體情況如下:

(1)1號鑿岩機情況

衝擊活塞前端已斷;鑿岩機機體中間隔板破損報廢;分配閥及前液壓缸拉毛損壞;旋轉驅動齒輪套配合工作面嚴重磨損;旋轉傳動軸磨損;緊固拉桿螺栓端部崩裂損壞;鑿岩機機頭及釺尾銅套磨損;後缸體嚴重磨損;液壓油乳化等。

(2)2號鑿岩機情況

機體內表面磨損有環狀溝槽、端麵及止口磨損;衝擊活塞外表面有拉毛現象,尾部有「發藍」現象;分配閥外表面磨損、內表面拉毛嚴重;前液壓缸衝擊活塞頭部變形;旋轉驅動齒輪套工作配合面嚴重磨損;齒輪箱體磨損嚴重;鑿岩機機體中間隔板損壞,密封位置破損;鑿岩機機頭及釺尾銅套磨損等。

(3)3號鑿岩機情況與1號鑿岩機基本相同。

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