液压凿岩机的发展与应用

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1、液压凿岩机的发展与应用液压凿岩机最早起源于二十世纪七十年代初期，1970年法国 的Montabert公司研制出世界上首台液压凿岩机I-IS0,将其装配 在液压钻车上用于矿山钻孔。由于液压凿岩机在技术性能及穿 孔效率上的优越性，世界各国相关公司掀起了研制液压凿岩机及 其相关设备的高潮。经过几十年的发展，液压凿岩机已形成各种 机型系列上百种规格，广泛应用于矿山、水电、隧道交通等诸多 领域。随着液压凿岩钻车的发展及凿岩机器人的出现，为液压凿 岩机提供了更加广阔的使用空间，尤其在一些大型水电、矿山等 大断面的岩石掘进开挖工程中，为了提高作业效率，保证工程进 度，液压凿岩机及凿岩钻车有着不可替代的作用。

2、l国外产品的发展与应用概况1. 1国外发展状况国外研制液压凿岩机始于20世纪70年代，先后有美国Ingersoll 一Rand 公司、Gardner-Denver 公司、瑞典 AtlasCopco 公司、 Linden-Alimak 公司、芬兰 amrock 公司、法国 Eimco-Secoma 公 司、德国Krupp公司和日本古河（FURUKAWA公司等投入力量 研制液压凿岩机及相关配套钻车。其中瑞典AdasCopco公司和芬 兰Tamrock公司生产的液压凿岩机及配套钻车最具代表性，占有60%以上的市场份额。截止目前，无论是井下或露天掘进或采矿,都有相应的液压凿岩机供选用。如芬兰Tamro

3、ck公司80年代初 液压凿岩机只有3个系列，目前该公司的产品已发展到7个系列, 从小型手持式到超重型，品种规格齐全。在发展回转一冲击式产 品的同时，适用于软岩上钻孔的纯回转液压凿岩机也得到相应的 发展。尤其是瑞典AriasCopco公司能够灵活地根据用户的某些 特殊要求，在某种基型产品上稍加改进，就可以组装成专用产品, 产品上的配套部件可随不同地区和国家的不同环境而改变，在轻 型产品的 研制中，大量采用塑料件来减轻整机的重量。液压凿岩机的外壳 等多采用精密铸造，从而使机器的结构紧凑，布局合理，外形也 较美观。如今AriasCopeo公司生产的Cop系列液压凿岩机已经从Copl022 发展到最新

4、推出的Cop4050型重型液压凿岩机,Cop4050的冲击 功率可达40kW，装配于Simba4450系列全液压钻车上一 1993 年成功用于瑞典卢基公司基律纳铁矿井下深孔采矿凿岩，钻凿孔 径达115mm，这是传统的潜孔冲击器的工作范围。潜孔凿岩虽 然能得到较好的孔直度，但速度较低。Cop4050能在两倍于潜孔 凿岩速度的情况下，得到几乎全直的孔，并能使用通常的钻管、 钎杆或二者的组合。Tamrock公司生产的HL4000系列大功率超 重型液压凿岩机，1984年在挪威年产2500万t的比约纳湖(Bjornevatn)铁矿装配Herbert钻车用于露天 矿山钻凿直径230275mm的炮孑L，其凿

5、速相当于同级牙轮钻 机的1. 6倍，而能耗仅为牙轮钻机的1/2。由于液压凿岩机具有节能、高效、成本低和作业条件好等显著优点，国外除地下凿 岩已推广应用外，在中小型露天矿和岩石工程应用方面也有不小 进展口 J。1. 2国外产品在国内的应用上世纪八十年代中后期，随着地下矿山采矿方法的改进，大量进 口的无轨开采设备开始进入我国，包括各种型号的液压凿岩机及 其配套钻车。金川公司二矿区二期工程，由中国和瑞典合作设计， 从国外引进了全液压凿岩台车（AriasCopco公司产品）、天井牙轮 钻机、铲运机等无轨机械化配套设备，基本实现全液压凿岩、机 械化装药、无轨运输，使矿山生产能力达到了 2200kt/a。

6、白银 公司小铁山矿在其技改项目中采用4台法国水星一 14液压凿岩 台车（装配HYD200液压凿岩机），并配套引进了美国Wagner铲 运机、芬兰Tam-rock公司的Roboh型锚杆台车、AtlasCopeo装 药车等成套采掘设备，承担矿山绝大部分采掘作业，气动凿岩设 备仅用于辅助凿岩3J。山东三山岛金矿20世纪80年代从法国 Eimco-Secoma公司引进4台水星一 14和2台冥王星一 17全液 压凿岩钻车，装配HYD200 / HYD300液压凿岩机，并与其它无 轨设备配套使用在水平分层充填法采场，全部取代了风动凿岩设 备H】。上海梅山矿业公司1994年引进瑞典AriasCopCO公司

7、SimbaH252液压凿岩钻车3台，用于中深孑L凿岩，引进Boomer281液压凿岩钻车4台，用于平巷掘进凿岩，两种钻车均装配Copl238型液压凿岩机。经过与气动凿岩设备对 比实验取得了节能70 %以上的经济效益指标。梅山2000年引进 瑞典SimbaH1354液压凿岩钻车配Copl850液压凿岩机，更新 替代气动大孔径钻机，实现了采矿与掘进凿岩液压化。液压凿岩设备在铁路施工中也被广泛应用，大秦线军都君山 双线隧道引进瑞典AriasCopeo公司/ 286四臂液压凿岩钻车,配Copl238ME型液压凿岩机，与无轨装运设备配套，曾在1985 年10月创下1001112断面月进尺316 nl的记

8、录J。龙滩水电工程是我国西部大开发的十大标志性工程和西电东送的战略性项 目之一。工程左岸地下引水发电系统由引水隧洞、地下厂房及尾 水隧洞三大系统构成，庞大的地下洞室群设计石方洞挖300万 in3，其中长388. 5m、宽28. 5 in、高76. 4 In的地下厂房是目 前世界规模最大的地下厂房。开挖作业采用了 2台AtlasCopeo 生产的RocketBoomer353E三臂液压凿岩钻车和1台 AMV21SGBCcc全电脑三臂液压凿岩钻车用于地下隧洞岩石 开挖钻孔和锚杆钻孔，RocketBoomer353E是一种三臂全液压 火箭式凿岩钻车，3个BUT35G全液压可伸缩式钻臂装配 Copl8

9、38ME液压凿岩机，AMV21SGBCCC全电脑三臂液压钻 车的性能与Rocket一Boom-er353E大致相同，但由于增加了车载 电脑，具有更高的人机对话功能，并能在凿岩过程中自动修整凿 石参数和自动记录钻孔数据，可以对岩层进行分析，从而及时调 整爆破参数。在龙滩地下洞室群岩体为硬岩的大断面、长隧洞施 工中，三臂液压凿岩钻车显示出作业安全、噪音污染少、机械化 程度高、钻进速度快等优点。2国内研制及发展状况1980年由长沙矿冶研究院、株洲东方工具厂等单位研制成功我 国第一台用于生产的液压凿岩机YYG80,装配于CGJ2Y型全液 压钻车上在湘东钨矿进行了工业试验并通过了部级技术鉴定。由 此拉开

10、了国内研制液压凿岩机的序幕。相继有北京科技大学、中 南工业大学、长沙矿冶研究院、马鞍山矿山研究院、中国矿业大 学、煤炭科学院建井研究所、沈阳风动工具厂、天水风动工具厂、 衢州凿岩机厂和宣化风动工具厂等10多个单位开发研制液压凿 岩机和配套钻车MJ，到了九十年代末期，我国先后有YYG80、rIYYG20、YYGJ145(仿 Copl038H)、YY130、YYG301GGTT0、YYG80A、YYG90、YYG250A，CYY20(仿法国 RPH200)、YYG90A 和DZYG38B(仿Copl238ME)等十二种机型通过了国家鉴定。其中 冲击能在150J以下的5种，其余的7种冲击能均在150

11、250J 之间。可钻孔径大部分在4050mill之间，只有YYG250A、YYGJ145、TYYG20和DZYG38B型液压凿岩机可钻孔径大于 50mm，最大可达120mm。其中已形成量产的主要有YYG80、YYT30和YYG90A三种机型。12种型号中除3种为测绘仿制国 外当时市场销售的机型外，其余都是我国白行研制的。由中南 工业大学研究设计，广东有色冶金机械厂制造的CGJ252Y型全液压钻车，装配两台YYG90型液压凿岩机，1988年在汝城钨 矿使用时，与铲插式装岩机、搭接式梭车组成掘进机械化作业线, 创造了在2. 4mX2. 6m断面中月进尺250rn，掘进工效稳步超过1m/工班的好成绩

12、，1991年在桓仁铜锌矿创造过单台单班进 尺5. 4一6m的好成绩41。与法国水星系列液压钻车配套的HYD200和HYD300液压凿岩机由莲花山有色冶金机械厂引进法国Eimco-Secoma公司技术生产，其国产化率已达95%，主要 部件冲击活塞寿命可达2万m以上，各项指标均已达到国外同 类机型的水平，已形成批量生产，在焦家金矿、三山岛金矿及部 分煤矿得到推广应用。天水风动工具厂生产的C哪!23型全液 压轮胎式掘井钻车配置三台YYGJ145型大功率液压凿岩机、三 个AB741型液压钻臂、AT1541型液压推进器及一个AF321型液 压工作平台，是目前我国最大的具有80年代世界先进水平的地 下掘进

13、钻车。了填补国产露天全液压钻机的空白，宣化采机械 厂与中南工业大学等单位合作，于1987年研制了 KZL 120型露天液压钻机，装配广东有色冶金机械厂制造的YYG250A型重 型液压凿岩机，由贵阳钢厂提供钎具，可钻孔径为56120ITlnl， 爆破孔最大孔深可达25m；当孔径为89 HU11时，在坚硬的岩石(f=1214)上凿孔速度可达1. 2m/ rain。从上述可以看出，我国液压凿岩机的发展走的是一条自主研发与 引进消化国外先进技术相结合的道路，经过几十年的发展与探索 已经初步形成了自己的产品规格与系列，达到了一定水平。但大 多数厂家生产的液压凿岩机稳定性指标均在500m左右(不拆机 检修

14、)，而世界先进水平的瑞典产品则规定为6000 m。国内只有中国地质大学生产的DZYG38B型液压凿岩机样机的工业性试 验才达到这一世界水平的指标。因此，国内液压凿岩机与国际 先进水平尚存在很大差距，引进机型现在尚未完全国产化，其关 键零部件仍依赖进口。究其原因主要有如下几个问题：一是高速、 高压下的密封结构和支承活塞运动的前、后导向套的结构；二是 活塞、钎尾、导向套和密封材料的选择与应用，以及材料热处理 和高精度allY-； 三是蓄能器隔膜的材料及寿命等。从而导致零 件寿命低，密圭寸不可靠，内外泄漏严重。以及活塞研缸和导向套 咬合等故障，造成国产液压凿岩机可靠性指标下降。3结论及建议1) 由以

15、上论述可以发现，液压凿岩技术在国外地下矿山已经得到了很好的推广应用，重型甚至超重型液压凿岩机已应用于露天采 矿和岩石工程。2) 经过几十年的发展，液压凿岩设备在我国始终未能得到推广应 用。绝大部分矿山，特别是中小型矿山仍然在普遍使用气体凿岩 设备，原来使用液压凿岩设备的矿山有的也已经停用。造成这种 局面的原因主要是：(1)液压凿岩设备的一次性投资太大，维修保 养成本也较高，中小矿山难以承受。(2)我国劳动力成本相对便宜, 劳动力素质普遍偏低，使用简单便宜又容易操作的气动凿岩机既 经济实惠又易于管理，这为液压凿岩机的推广无疑增添了客观上的障碍。（3）国产设备的系列型号不够完善，质量稳定性较差，整 体性能尚不能令人满意，相关辅助配套设施也不齐全，给用户在 选型时造成了一定困难。3）由于我国基础工业水平与国外发达国家相比相对落后，受研发 制造水平和加工工艺的限制，几十年来液压凿岩机虽然研制的型 号很多，但形成稳定批量生产的产品却不多，目前我国一些矿山、 交通隧道、水电等大型工程所用液压凿岩设备的首选仍然是瑞典 AriasCopco、芬兰Tamrock（现属Sandvik）等国外大型知名公司的 产品，要想摆脱这种困境，国内相关的发机构和生产单位必须走 出重成果轻产品的误区，优化整合各自的技术、人力及资金资源, 生产出高质量的好产品，才能在激烈的市场竞争中赢得一席之 地。