| 全断面岩石掘进机的使用选型 |
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慧聪网 2005年6月18日18时0分 信息来源:《工程机械与维修》
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作者:家庄铁道学院 杜立杰 从技术和经济两个角度来说,并非所有地质情况的工程都适宜掘进机施工,因此,是否选用掘进机施工,选用何种类型的掘进机;以及如何确定主要技术参数和进行系统配置,就成为施工单位首先需要解决的问题。
1、地质因素分析 主要从工程的地质条件是否适宜掘进机和影响开挖效率的因素来加以考虑,并根据不同的地质情况选择合适类型的掘进机。 (1)掘进机对地质条件的适应性 以下地质条件一般不适宜掘进机的施工。塑性地压大的软弱围岩;类沙性土构成的软弱围岩和具有中等发下膨胀性的围岩;断层破碎带,岩溶发育带,严重涌水地段,岩石单轴抗压强度超过350MPa的极硬岩且节理不发育、高硬度或高拉伸强度及高磨蚀性岩石材料 (2)影响掘进效率的主要地质因素 岩石的单轴抗压强度是影响掘进效率的关键因素之一。一般掘进机最适合掘进抗压强度为30-150MPa的硬岩。根据统计,大多数已建工程的岩石平均单轴抗压强度为75-175MPa,最大单轴抗压强度为350MPa。岩石的硬度和耐磨性越高,刀具消耗和施工成本就越高,造成停机换刀次数增加,影响掘进速度,岩体的结构面发育程度,即岩体的裂隙化程度或岩体的完整程度与掘进效率有很大的关系。抗压强度、硬度、耐磨性相同或相近的岩体,若结构面发育程度不同,掘进机的纯掘进速度的差异明显。 全断面岩石掘进机一般分为敞开式和护盾式。敞开式通常用于围岩稳定的隧道(洞)的开挖。若岩石质量指数为50%-100%、节理大于60cm,则首选敞开式。软弱围岩用敞开式掘进机施工时支护量大,并限制了撑靴的支撑能力,影响掘进进度,因此,一般软弱围岩所占长度的比例较大时,可考虑选用护盾式掘进机。对于地质勘察不够准确的工程,用敞开式掘进机更易及时探明前方地质情况和对不良地质进行及时处理。使用敞开式掘进机重点应考虑支护设备的配置,如超前钻机、锚杆钻机、钢拱架安装器、挂网设施、混凝土喷射装置等。而护盾式掘进机需要考虑加大推进系统的推进力,设置辅助推进系统,加强护盾设计和配置衬砌管片安装器等。 2、掘进性能的要求 选用掘进机时,需要根据工期、工程地质、工程设计和施工工艺等多种因素的要求,对掘进性能提出相应的要求,衡量掘进性能的指标主要为纯掘进速率、完好率、利用率和刀具消耗等。 (1)纯掘进速率 纯掘进速率为刀盘每转进尺毫米数乘以刀盘转速。在此基础上,可以进一步预计出小时进尺、日进尺、周进尺、月进尺等。纯掘进速率主要受机器设计参数和地质参数的影响。因此,根据工程地质情况和工期要求,可以向掘进机制造商提出合理的机器特性要求,并评判其设计参数是否满足掘进速度要求,或进行掘进速度预测。近20年来,掘进技术水平大致为:20世纪80年代最高日进尺为30-40mm,月平均进尺为300-500mm,20世纪90年代最高日进尺为45-60mm,月平均进尺500-700mm。 (2)完好率 完好效率包括掘进机的系统可靠度和维修度两方面因素,在正确使用和维护要求前提下,这是一个主要取决于制造商的性能参数。维尔特(Wirth)公司生产的掘进机在25个重要工程的应用实践表明,掘进机系统完好率达70%-90%。 (3)利用率 利用率是掘进时间占总施工时间的比例,其一方面取决于设备的完好率,另一方面取决于工程地质情况和现场组织管理水平。常常因为岩石支护士作业、出渣作业、材料运输等原因延误造成停机,从而使利用率降低。按目前技术水平,平均利用率在40%左右。对于施工单位,一方面可以要求制造商提高机器的完好率;另一方面在选型设计中要考虑好掘进、出渣、支护等各分系统间的协调配置,并提高施工组织管理水平,以提高掘进机的利用率。
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