第7章 通用石方工程机械

第七章石方工程机械五、石料破碎机械一、概述二、凿岩机三、凿岩台车四、空气压缩机多数基础工程及地下工程都需开挖岩石，目前仍多采用钻孔爆破法施工；另外土建工程也离不开大量的石料供应。钻孔爆破法是用凿岩机械在岩石的工作面上开凿一定深度和孔径的炮孔，然后装入炸药进行爆破，爆破后的碎石由装岩运输机械运送到指定地点；因能耗低和效率高，在岩石隧道施工中仍占主导地位。石方开挖作业所用的工程机械主要包括凿岩机、凿岩台车、空气压缩机和石料破碎设备等。一、概述二、凿岩机（一）作业原理及类型1.作业原理用于中硬或坚硬岩石钻凿炮孔。在轴向冲击力P作用下，钻头凿入岩石一深度为c的槽，破碎面积Ⅰ-Ⅰ。钎头转动β角度再进行冲击，相应破碎面积为Ⅱ-Ⅱ，如此往复循环即形成一定深度的圆形炮孔。2.类型风动凿岩机利用压缩空气使活塞往复运动产生冲击，目前在现场仍得到普遍应用。内燃凿岩机利用二冲程内燃机实现冲击锤往复运动，适用于无其他能源条件的地区。电动凿岩机利用偏心曲柄旋转产生的离心力使冲击锤往复运动，主要用于软岩石的钻孔。液压凿岩机利用液压油动力使活塞往复冲击，一种新型的凿岩机械。1.用途当采用钻孔爆破法开挖岩石隧洞时，需按照爆破布孔的要求在开挖面上布置成群的炮孔，其数量由几十个到数百个；用凿岩机钻凿数量很多和技术要求较高的炮孔，往往费时。因此，大断面隧道开挖时，常应用装有多台液压凿岩机的凿岩台车，以缩短钻孔时间，加快掘进速度。三、凿岩台车（一）用途及分类2.分类凿岩台车分为铰接式、整体框架式和穿行门架式等型式。（1）按行车方式不同凿岩台车分为轮胎式、履带式、轨行式和汽车式四种。（2）按钻臂和液压凿岩机的数量不同凿岩台车分为单臂、双臂和四臂台车等型式。（3）按车架结构的不同

1.凿岩台车是一种高度机械化和自动化的工程机械。2.当断面炮孔布置方案确定后，只需将数据输入车载计算机，钻臂即可自动在断面上按指定位置钻出符合要求的炮孔群。3.由于放炮时钻孔台车应离开断面，在隧道较长时凿岩台车的机动性将对生产力产生影响。4.出碴时中空内穿行门架式轨道台车将发挥其优越性。（二）作业空气压缩机以内燃机或电动机为动力，将空气压缩成高压空气，为各种风动机具提供动力。驱动凿岩机穿凿爆破孔。驱动气镐疏松硬土、冻土和破除冰块。驱动带锯和圆锯进行木材开采加工。驱动混泥土振捣器捣固混泥土。四、空气压缩机（一）用途及分类1.用途图7.1.11两级活塞式空压机的工作原理(a)两级压缩在两单作用气缸中进行；(b)两级压缩在一双作用气缸中进行1、8-活塞；2、6-进气阀；3-低压缸；4、9-排气阀；5-中间冷却器；7-高压缸（1）活塞式

依靠活塞在汽缸中往复运动来产生压缩空气，有单双级和单双作用之分（双作用效率高、双级压力级别高，可提供较高压力的压缩空气）。2.分类（2）旋转式利用旋转的滑片或螺杆通过容积的变化将空气不断吸入、压缩和排出。图7.1.10单级活塞式空压机的工作原理（a）活塞由汽缸上止点向下止点移动；（b）活塞由汽缸下止点向上止点移动。（二）工作原理吸气过程当活塞由气缸的上止点向下止点移动时，气缸内的容积增大，缸内压力下降，外界的空气推开进气阀而进入气缸。压缩过程当活塞由下止点向上止点移动时，气缸内的空气受到压缩，空气压力升高。（三）技术性能举例型号ZY8.5/72VY-12/73L-10/8型式四缸直列四缸V型二缸L型排气量(m3/min)8.51210排气压力(kPa)700700800排气温度(℃)<180<180<160储气筒容量(m3)0.31--1.2所需轴功率(kW)约55<75≤60发动机4146K6135C75kW电动机五、石料破碎机械压碎(a)、冲击破碎(b)、磨碎(c)、劈碎(d)和压碎劈碎同时作业(e)等。（一）石料破碎方法（二）破碎机分类破碎范围最大的粒度（mm）给料破碎产品粗碎1000-1200100-300中碎100-30030-70细碎30-5010-30微碎1-10<0.1表7.2.1评定各种石质破碎材料的范围表1.按加工前后的石碴大小分破碎机分为粗碎机、中碎机、细碎机和微碎机。2.按结构分颚式破碎机利用活动颚板相对固定颚板的往复摆动对石块进行破碎，用于粗碎和中碎。锥式破碎机利用一个置于固定锥体内的偏心锥体的旋转，使石块破碎，用于中碎和细碎。

锤式破碎机利用破碎锤来破碎石块，仅用于养路工作备料

。滚筒式破碎机利用两个反向转动的平衡滚筒的相对运动将石料进行破碎，用于配合颚式破碎机工作

。

（三）使用原则1.合理选择破碎比和加工次数2.进行筛分初筛分离出过分粗的和过分细的颗粒。中筛分离出较粗的块送到下级破碎机里破碎。终筛将材料筛分到产品所要求的颗粒级。3.选择适当种类和数量的破碎机从地表向下开挖，先把隧道上方地层全部挖去，然后修筑衬砌，再进行回填把隧道掩埋起来的施工方法。常用的机械设备如挖掘机等土、石方机械和桩工机械。六、隧道施工方法概述1.明挖法全部工程作业都在地下进行，它的主要施工方法有：钻爆法（又称矿山法）、盾构法和掘进机法。钻爆法对开挖的隧道进行钻孔、装药、爆破和出碴并进行喷锚支护的施工方法。盾构法

利用盾构设备进行隧道开挖和衬砌的施工方法。掘进机法

推进和旋转装有滚刀的刀盘破碎岩石，进行全断面隧道掘进的施工方法。2.暗挖法盾构法施工无需拆除或移动地面及地下建筑物，施工期间无噪音、无振动、不影响地面交通，掘进力大，在地下水深处也能施工，适用于软土、软岩和破碎含水地层的隧道开挖与衬砌。掘进法可开挖硬度低于300MPa的岩石层（中高硬度岩层）、海底或城市下岩石隧道掘进，作业进度快（最高可达2088米/月）。复习思考题：1.冲击转动式凿岩机的作用原理是什么？试比较各种凿岩机的特点及适应范围。2.凿岩台车的分类及作业。3.试述活塞式空压机的工作原理。4.岩石的破碎方法有哪些？破碎机械有哪些类型？5.隧道施工方法主要有哪些？各有什么特点？

多用于单线铁路大断面隧洞开挖，以利工序交替时，出碴的矿车能从台车腹下通过。缺点内净空尺寸偏小。穿行门架式轨道台车：从地表向下开挖，先把隧道上方地层全部挖去，然后修筑衬砌，再进行回填把隧道掩埋起来的施工方法。常用的机械设备如挖掘机等土、石方机械和桩工机械。隧道施工方法概述1.明挖法全部工程作业都在地下进行，它的主要施工方法有：钻爆法（又称矿山法）、盾构法和掘进机法。钻爆法对开挖的隧道进行钻孔、装药、爆破和出碴并进行喷锚支护的施工方法。盾构法

利用盾构设备进行隧道开挖和衬砌的施工方法。掘进机法

推进和旋转装有滚刀的刀盘破碎岩石，进行全