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装渣生产率:岩体松胀系数R值对装渣机的影响

时间:2023-08-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:表8-4-1岩体松胀系数R值装渣生产率。轨道走行式装渣机须铺设走行轨道,因此其工作范围受到限制。习惯上将后卸式不带转载设备的称为装岩机,将带转载设备的称为装载机。图8-4-1翻斗式装渣机1—行走部分;2—铲斗;3—操纵箱;4—回转部分。图8-4-3蟹爪式装渣机1—蟹爪;2—受料机;3—机身;4—链板输送机;5—带式输送机。图8-4-5挖掘式装渣机铲斗式装渣机。铲斗式装渣机多采用轮胎走行,也有采用履带走行或轨道走行的。

装渣生产率:岩体松胀系数R值对装渣机的影响

装渣就是把开挖下来的石渣装入运输车辆。为了迅速、及时地将洞内爆下的石渣装运出去,要充分利用和发挥机械设备的作用和效率,根据渣量选择合适的装岩机,还要尽量缩短装渣作业线长度,并合理调车,减少辅助作业时间,保证作业安全,以实现快装、快运、快卸。

1.渣量及装渣生产率

(1)渣量。

出渣量应为开挖后的虚渣体积。钻爆开挖一个单循环产生的石渣可按下式计算

式中 Z——单循环爆破后石渣量(m3)。

R——岩体松胀系数,即岩体松方体积与其实方体积的比值。岩体被爆破后的松胀系数R值的大小与岩体的密度有关,隧道工程中常按围岩级别确定,见表8-4-1。

Δ——超挖系数,视爆破质量而定,一般可取1.05~1.25。

L——设计循环进尺(m)。

S——开挖断面面积(m2)。

表8-4-1 岩体松胀系数R值

(2)装渣生产率。

需要的装渣生产率,按坑道掘进月进度计划要求的平均装渣生产率计算,其计算式为

式中Ab——需要的装渣生产率(m2/h);

D——坑道月计划进度(m/30 d);

S——坑道断面积(m2);

K——掘进循环率,其值K=计划全月的循环次数/本月日历工日应有的循环次数;

λ——装渣占掘进时间的百分比

720——24 h/d×30 d。

其他符号意义同式(8-4-1)。

按照公式算出需要的装渣生产率后,在选择装岩机时,应按装岩机的实际生产率略大于需要的装渣生产率来选择。因为装岩机理论生产率系根据装岩机不停顿装渣计算的,而实际施工中装岩机的装渣能力受很多因素影响而有所下降,故装岩机实际生产率仅为理论生产率的1/5~1/3。

2.装渣方式

装渣可采用人力装渣或机械装渣。人力装渣劳动强度大、速度慢,仅在短隧道缺乏机械或断面小无法使用机械装渣时才考虑采用。机械装渣速度快,可缩短作业时间,目前在隧道施工中经常采用,但仍需配少数人工辅助。

3.装渣机械

隧道用的装渣机又称装岩机,要求外形尺寸小,坚固耐用,操作方便和生产效率高。装渣机械的类型很多,按其扒渣机构形式可分为铲斗式、蟹爪式、立爪式、挖斗式。铲斗式装渣机为间歇性非连续装渣机,有翻斗后卸、前卸和侧卸式三种卸渣方式。蟹爪式、立爪式和挖斗式装渣机是连续装渣机,均配备刮板(或链板)转载后卸机构。

装渣机的走行方式有轨道走行、履带走行和轮胎走行三种。也有同时配备履带走行和轨道走行两种走行机构的。轨道走行式装渣机须铺设走行轨道,因此其工作范围受到限制。但有些轨道走行式装渣机的装渣机构能转动一定角度,以增加其工作宽度。必要时,可采用增铺轨道来满足更大的工作宽度要求。轮胎走行式装渣机移动灵活,工作范围不受限制,但在有水土质围岩的隧道中,有可能出现打滑和下陷。(www.xing528.com)

装渣机械扒渣方式的不同、走行方式不同、装备功率不同,则其工作能力各不相同。装渣机的选择应充分考虑围岩及坑道条件、工作宽度及其与运输车辆的匹配和组织,以充分发挥各自的工作效能,缩短装渣的时间。

隧道施工中较为常用的装渣机有以下几种:

(1)翻斗式装渣机。

翻斗式装渣机又称铲斗后卸式装渣机,它利用机体前方的铲斗铲起石渣,经机体上方将石渣投入机后的车斗内,多采用轨道走行,按所用动力分为电动和风动两类。该机构造简单、操作方便,但装载宽度受限制,主要适用于小断面或规模较小的隧道中。习惯上将后卸式不带转载设备的称为装岩机(图8-4-1),将带转载设备的称为装载机(图8-4-2)。

图8-4-1 翻斗式装渣机

1—行走部分;2—铲斗;3—操纵箱;4—回转部分。

图8-4-2 转载式装岩机

(2)蟹爪式装渣机。

蟹爪式装渣机多采用履带走行,电力驱动。它是一种连续装渣机械,在前端装有倾斜受料盘,其上装有一对蟹爪(也称双臂),如图8-4-3所示。装渣时全机向前低速推进,将受料盘插入渣堆,两个蟹爪连续交错扒取石渣,经皮带(或链条)输送机将石渣装入车辆。蟹爪式装岩机装渣效率高,耗工较少,能够连续装载,工作方式较为合理,可配以大容积运输车辆进行装运。因受蟹爪扒渣限制,岩渣块度较大时,其工作效率降低,故主要用于块度较小的岩渣及土的装渣作业。其工作能力一般在60~80 m3/h。

图8-4-3 蟹爪式装渣机

1—蟹爪;2—受料机;3—机身;4—链板输送机;5—带式输送机。

(3)立爪式装渣机。

这种装渣机多采用轨道走行,也有采用轮胎走行或履带走行的,以采用电力驱动、液压控制的较好。装渣机前方装有一对扒渣立爪(图8-4-4),可以将前方或左右两侧的石渣扒入受料盘,并由刮板输送机将岩渣装入机后的运输车内。输送链板是可以升降的,以适应不同高度的接载运输车。立爪扒渣的性能较蟹爪式的好,对岩渣的块度大小适应性强,轨道走行时,其工作宽度可达到3.8 m,工作长度可达到轨端前方3.0 m,工作能力一般在120~180 m3/h;但因其能耗较大,已逐步被挖掘式(挖斗式)装渣机取代。

图8-4-4 立爪式装渣机

1—立爪;2、6—链板输送机;3—机体;4—立爪(左右位置);5—机架;6—立爪(前方位置)

(4)挖掘式(挖斗式)装渣机。

挖掘式(挖斗式)装渣机扒渣机构为自由臂式挖掘反铲,并采用电力驱动和全液压控制系统,可配备有轨道走行和履带走行两套走行机构,配备轨道走行的也称耙斗式装岩机、扒渣机。挖掘式(挖斗式)装渣机其机体主要结构如图8-4-5所示。它结构简单,维修方便,装渣效率高,操作灵活,工作范围大,生产能力可达250 m3/h,可将坑道齐头的石渣先行扒出而起到翻渣作用,且可以下挖和兼做清理工作面及找顶工作,便于与钻眼工作平行作业,使用范围广。其他性能同蟹爪式装渣机。扒渣机在装渣作业时,应保持一定的作业距离。其长度按扒渣机距工作面(包括渣堆)的距离、扒渣机长度、一列空车长度(包括机车长)、2副道岔长度等因素之和确定。

图8-4-5 挖掘式装渣机

(5)铲斗式装渣机。

铲斗式装渣机多采用轮胎走行,也有采用履带走行或轨道走行的。轮胎走行的铲斗式装渣机多采用铰接车身、燃油发动机驱动和液压控制系统(图8-4-6),转弯半径小,移动灵活;铲取力强,铲斗容量大,达0.76~3.8 m3,工作能力强;可侧卸也可前卸,卸渣准确;但燃油废气会污染洞内空气,须配备净化器或加强隧道通风;常用于较大断面的隧道装渣作业。轨道走行及履带走行的铲斗式装渣机,多采用电力驱动。轨道走行装渣机一般只适用于断面较小的隧道中,履带走行的大型电铲则适用于特大断面的隧道中。

图8-4-6 轮胎走行铲斗式装渣机

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