地鐵隧道掘進鉆孔臺車

地鐵隧道掘進鉆孔臺車釬具選型：

合理選用釬具有助于提高鑿巖機鉆孔鑿巖效率、鉆孔質(zhì)量和使用壽命。鑿巖機的釬具主要有鉆頭、釬桿以及釬尾等鑿巖用具。

地鐵隧道掘進鉆孔臺車鉆頭選型：

一般來講，鉆頭分為鈕扣鉆頭、片狀鉆頭、復合片齒鉆頭3種，本文僅介紹應用最為廣泛的鈕扣鉆頭。

鈕扣鉆頭通常作一次性使用，其優(yōu)點是：齒冠鈍化緩慢，不需要中途更換和修磨鉆頭，有利于加速工程進度和減輕工人勞動強度；鉆頭最大直徑不受限制，制造方便。其缺點是：不適用于鉆鑿單軸抗壓強度高于350MPa的極堅韌的巖層；帶有15°～45°外傾角的外側鈕扣承受彎曲應力，容易發(fā)生損壞；使用壽命較短

一般僅為片狀鉆頭（反復修磨用）壽命的2/3，為復合片齒鉆頭的1/2～1/3。

紐扣鉆頭的鈕扣數(shù)量、鈕扣布置、鈕扣形狀，與鑿巖效果的好壞有很大關系。鉆頭上鈕扣的數(shù)目與鉆頭直徑、結構形式和承受沖擊能量大小有關，一般可分為4顆、7顆……14顆等多種。鈕扣布置的原則是破巖有效、負擔合理、磨損均勻、安裝牢固、修磨方便，鈕扣鉆頭所用鈕扣的常見布置方式如圖1所示。

鈕扣的形狀主要有zidan頭狀和球狀2種，如圖2所示。zidan頭狀鈕扣擁有更高的凸起度，鉆頭穿透速率較高，鉆孔的平直度遠遠高于球狀鈕扣鉆頭，鑿巖鉆孔清洗效果也較好。一般情況下，應優(yōu)先選用配置zidan頭狀鈕扣的鉆頭。但在某些堅硬且具有磨蝕性的巖層中鉆鑿時，應選用配置球狀鈕扣的鉆頭。因為在該類巖層中鉆鑿時，球狀鈕扣比zidan頭狀鈕扣使用壽命長。若鈕扣磨損嚴重，不僅會使鑿巖機鉆孔時穿透速率降低、鉆孔偏差增大，還會引起鉆頭本體磨損加劇、旋轉扭矩減小，釬具使用壽命降低。

地鐵隧道掘進鉆孔臺車釬桿選型：

釬桿橫截面分2種：一是六角形截面，二是圓形截面。圓形截面釬桿與六角形釬桿相比，其優(yōu)點是橫截面積較大，制造材料用量多，釬桿的硬度較大，鉆鑿的孔偏差較小。圓形截面釬桿的缺點是對巖渣的沖洗效果較差，在巖石裂縫較多的巖層鉆孔時，容易出現(xiàn)卡鉆。尤其是在鉆鑿直徑45mm以下的巖孔時，卡鉆的危險更加嚴重。

釬桿主要有標準型和加速型2種類型，如圖3所示。標準型釬桿兩端都為外螺紋結構，其優(yōu)點是結構簡單、可靠，價格便宜。缺點是：與釬尾連接時必須通過連接套連接：螺紋連接容易松動，由此導致釬桿連接點的能量損失大。

加速型釬桿的一端為內(nèi)螺紋，另一端為外螺紋，與標準型釬桿相比具有以下優(yōu)點：一是穿透速率高，釬桿連接點的能量損失小；二是螺紋連接更加緊密，傳遞能量效果更好。其缺點是結構復雜，加工工藝要求高，且價格要比標準型釬桿高。一般來講，選用釬桿應遵循2項原則：一是盡量選用具有完整耦合設計的可接長加速型釬桿；二是盡量選用與鉆孔直徑差不多的釬桿。

地鐵隧道掘進鉆孔臺車釬尾選型：

釬尾的主要作用是傳遞扭矩、推進壓力、沖擊壓力，其不僅要能夠承受沖擊能量，還要承受鉆孔時由于摩擦巖石而產(chǎn)生的旋轉扭矩。

釬尾由特殊鋼材制作，并經(jīng)過滲碳處理。釬尾按結構可分為內(nèi)螺紋釬尾和外螺紋釬尾2種。內(nèi)螺紋釬尾連接僵硬、配合差，使用壽命短，僅適用于某些特定的機型，如可用于鑿巖機推進梁有長度限制的場合。外螺紋釬尾配合精度高，應用廣泛，使用壽命長，應優(yōu)先選用。

巖孔沖洗速度重要性：

沖洗巖孔是指采用水或壓縮空氣（也可采用二者組合）將巖孔中的巖渣沖出或吹出。沖洗巖孔可以提高鑿巖機鉆進效率，延長鑿巖機使用壽命。

巖孔沖洗速度不僅與鉆頭直徑、鉆頭與釬桿的型號有關，還與巖渣質(zhì)量、粒徑、形狀有關。球狀巖渣比片狀巖渣需要更大的沖洗速度。巖渣質(zhì)量越大、直徑越大，需要的沖洗速度越高。通常地下施工用水沖洗，地面施工用壓縮空氣沖洗。使用水沖洗時速度最小為0.5m/s，使用壓縮空氣（或水霧組合）時沖洗速度最小為10m/s。

鑿巖機正常沖洗壓力在0.6～1.8MPa，一般來說，沖洗壓力越高，沖洗速度越快，沖洗效果越好。采用高沖洗壓力，能及時更快地沖洗掉積于鉆孔內(nèi)的巖渣，減少能量損失和釬具消耗，提高釬具的使用效率及穿透力，從而提高鉆進系統(tǒng)使用性能。

地鐵隧道掘進鉆孔臺車工作參數(shù)：

鉆孔時的沖擊壓力、沖擊頻率、推進壓力、旋轉速度等參數(shù)必須協(xié)調(diào)匹配，鉆進系統(tǒng)才能獲得最好的使用性能。在實際操作中，首先應給鑿巖機設定合適的沖擊壓力，然后再根據(jù)沖擊頻率和鉆頭直徑設置轉速。

1、沖擊壓力

沖擊壓力主要根據(jù)巖石的硬度進行調(diào)整，鉆鑿不同硬度的巖石，所需破巖的沖擊壓力不同。鉆鑿不同硬度巖石所需的沖擊壓力如圖4所示

2、沖擊頻率

高沖擊能量與低頻率結合或低沖擊能量與高頻率組合，均能產(chǎn)生同樣的沖擊功率，但產(chǎn)生的鉆孔效果及鉆孔效率不同，如圖5所示。簡而言之，沖擊能量與巖石性質(zhì)、鉆孔尺寸有關。

若要提高鑿巖的鉆進性能，則需調(diào)整鑿巖機活塞的沖程長度，通過調(diào)整鑿巖機活塞的沖程長度，便能獲得不同的沖擊頻率。鉆鑿不同硬度的巖石時所需沖擊能量不同，為獲得最佳的使用性能，應適時調(diào)整鑿巖機活塞沖程。

3、推進壓力

推進壓力要根據(jù)鉆頭直徑、鉆頭類型、沖擊壓力和巖石狀況等條件而定。設置前，應確保釬桿的螺紋連接沒有間隙，否則會造成其不正常磨損。推進壓力設置不能過高，否則會給釬桿帶來過大的應力，同時增大卡鉆的概率。當在質(zhì)地較軟的巖石中鉆進時，可適當降低沖擊壓力，以免沖擊壓力超過所用推進器的最大推進壓力。

4、旋轉速度

要選擇合適的旋轉速度，確保鉆頭在巖面上正常旋轉，否則就有可能造成卡鉆，并對鉆頭、釬桿及鑿巖機的使用壽命造成不良影響。出現(xiàn)卡鉆時，應適當降低沖擊壓力和推進壓力，這樣既能使釬具保持良好的穿透效率，又可延長釬具使用壽命。