西康高铁秦岭太兴山隧道凿岩台车钻爆试验研究

基于凿岩台车应用现状,针对采用凿岩台车钻孔爆破时平均线性超挖量大等问题,选取西康高速铁路(西安—安康)秦岭太兴山隧道左洞进口Ⅲ级围岩段(DK23+075—DK23+155)作为凿岩台车钻爆法试验段。首先针对周边孔外插角大和掏槽孔深度受限情况,将凿岩台车两侧机械臂长度由7.1 m缩短至6.1 m。然后制定了精准钻孔措施。基于与该隧道同等围岩级别地段手风钻钻孔爆破施工经验,经过现场3个循环的凿岩台车钻爆试验,确定掏槽形式为两级斜孔掏槽,把电子雷管起爆时间设置为导爆管雷管奇数段位的起爆时间,按照掏槽孔、辅助孔、内圈孔、周边孔和底板孔的顺序依次起爆。经实施,爆破施工进尺可达3.4~3.6 m,周边孔爆破后炮痕保留率90%以上,断面平均线性超挖量仅19.9 cm。与凿岩台车配套的药卷直径宜在40~45 mm取值。

基于凿岩台车钻进参数的岩石强度预测模型研究

为及时、准确、全面获取掌子面岩石单轴饱和抗压强度,并为推进隧道智能化建造、实现围岩级别动态变更提供重要依据,依托池黄高铁2标段岭上村隧道工程,获取42组掌子面以及4组岩石相似材料的凿岩台车钻进参数和岩石强度数据。在对凿岩台车的破岩过程进行分析后,选取冲击压力、推进压力、回转压力、钻进速率共4项指标作为预测模型的输入参数,分别建立单因素回归、多元非线性回归和LSSVM算法的岩石强度预测模型。模型预测结果表明:1)单因素预测模型中采用钻进速率作为输入参数具有最高的预测精度,预测值与实际值的相关系数为0.9458;2)采用多因素预测模型后,其预测准确率进一步提高,相关系数达到0.9745;3)LSSVM算法模型的预测值与实际值的相关系数为0.9838,其预测准确率与多元非线性回归相当,均可用于实际工程中的岩石强度预测。

软弱围岩隧道钻爆法机械化施工关键技术及装备

为实现软弱围岩大断面隧道钻爆法机械化施工,依托渝昆高速铁路(重庆—昆明)来福隧道,对凿岩钻孔与拱架安装施工工艺进行了研究。通过加长臂改造改进了凿岩台车,以适应软弱围岩条件下台阶法钻爆开挖隧道。通过增加托举装置的延长杆,改进了三臂拱架安装台车;结合“一长两短”的上台阶初期支护钢拱架设计方案,实现了拱顶初期支护钢铰接+三臂拱架安装的施工工艺。通过现场试验,采用改进后的凿岩台车施工,与传统人工手持风枪凿岩相比,两台阶与三台阶断面钻孔作业,施工效率分别提升89%、90%;采用改进后的拱架安装台车施工,与传统人工配合机械安装拱架相比,Ⅳ、Ⅴ级围岩段施工效率分别提升72%、81%。可见,采用改进后的凿岩台车和拱架安装台车机械化施工不仅可以提高施工效率,还可以降低施工风险。该套施工设备可在类似工程推广应用。

硬岩隧道掘进多臂协同钻孔技术研究

为实现硬岩隧道掘进机械化施工,提高三臂凿岩台车应用于硬岩隧道掘进时的施工效率,对三臂凿岩台车钻孔定位精度、多臂协同钻孔路径优化进行了研究分析。首先,基于D-H法建立三臂凿岩台车运动学模型,通过蒙特卡洛法得到三臂凿岩台车的有效工作空间,采用RBF神经网络算法实现钻臂钻孔的精确定位;其次,以钻臂末端移动距离最短和钻臂运动过程中各关节变量之和最小作为优化目标,提出一种改进遗传算法对三臂凿岩台车进行孔序优化,并与蚁群优化算法和自适应遗传算法两种现有孔序规划算法进行对比;最后,以两种不同方案钻孔顺序和所划分工作空间对多钻臂协同钻孔碰撞干涉进行仿真数值模拟分析。数值模拟结果表明:(1)3个钻臂的钻孔定位误差最大为2.94 mm,误差控制在3%以内;(2)与两种现有孔序规划算法相比,以钻臂末端移动距离最短作为优化目标时,3个钻臂末端行驶的总距离分别缩短了5.39 m和10.84 m,以关节变量之和最小作为优化目标时,3个钻臂的各关节变量之和分别减少了2.76 rad、5.34 rad;(3)以最短距离所得钻孔顺序进行钻孔作业时,中间钻臂与左右钻臂之间最短距离分别为984.6、580.8 mm,各钻臂之间不会发生碰撞干涉,以关节变量最小孔序方案钻孔作业时,综合钻臂结构尺寸及安全性,中间钻臂与左钻臂之间最短距离为193.5 mm,可能发生碰撞。综上,RBF神经网络算法可以实现钻孔精确定位,依据距离最短为优化目标所得孔序方案施工时可以提高三臂凿岩台车掘进效率,为硬岩隧道掘进施工提供了理论支撑。

三臂凿岩台车自调节气雾排渣技术在长大深埋隧道中的应用研究

随着隧道施工机械化的不断提升,三臂凿岩台车被广泛应用,其钻孔方式采用高压风高压水进行钻进、排渣,而对于缺水地区,或遇水不稳定岩层,无法直接采用三臂凿岩台车钻孔施工。通过优化三臂凿岩台车水路及电路系统,进行自调节气雾排渣,既能节约成本,又能适应不同环境、不同围岩下的隧道钻爆作业。

三臂凿岩台车钻臂协同钻孔防碰撞路径规划研究

针对三臂凿岩台车3个钻臂协同钻孔时,由于路径规划不合理导致钻臂碰撞干涉,造成设备损坏、影响掘进施工效率的问题,提出一种基于改进人工势场法的钻臂协同钻孔防碰撞路径规划方法。首先,采用改进的D-H法建立三臂凿岩台车钻臂运动学模型,采用包络盒法对钻臂结构进行合理简化,建立碰撞检测数学模型;其次,对传统势场法中的势场函数进行重建,将势能引入钻臂各关节,保证势场可以约束钻臂的运动姿态;最后,以188孔位隧道掌子面为例,钻臂依据优化后的钻孔顺序进行作业,基于此对钻臂进行防碰撞路径规划仿真实验。仿真结果表明:1)基于距离最短钻孔顺序时中间钻臂与左右钻臂之间的最短距离分别为984.6、580.8 mm,均未发生碰撞干涉;2)基于关节变量最小钻孔顺序时中间钻臂与左右钻臂之间的最短距离分别为193.5、580.8 mm,此时考虑施工安全性及钻臂结构尺寸存在碰撞风险,故应选取距离最短钻孔顺序进行钻孔施工,以实现三臂凿岩台车多钻臂协同钻孔作业。

基于ANSYS的三臂凿岩台车便拆式吊篮仿真设计

在钻爆法隧道作业过程中,三臂凿岩台车开挖的效率直接影响到整个施工的工期及成本。现有的辅助作业吊篮存在结构复杂、质量过大等问题,导致安装拆卸不便,造成施工周期增长及成本增加。设计一种三臂凿岩台车便拆式吊篮,通过Solidworks建立理论模型,采用ANSYS Workbench进行静力学分析,在满足结构强度的条件下开展轻量化设计。优化后的吊篮单体质量低于89 kg,且最大效应力和变形量均满足设计要求,具有结构简单、安全性高、质量小、便于制造等特点。新设计的吊篮可安装在推进梁上,可多人同时进行装药,提高了装药效率。设计思路可以为同类型设计提供相应理论参考。

基于位姿误差补偿的全电脑凿岩台车钎杆定位算法

针对全电脑凿岩台车钻炮孔时钎杆的定位精度要求,从钎杆末端位姿误差补偿角度出发,以DH运动学模型为基础,计算臂架的动态误差和静态误差,建立钎杆定位误差补偿运动学模型;采用多种群遗传算法(MPGA),根据无误差正向运动学逆解所得关节变量(角度和距离)优化各关节值的搜索范围,结合移民算子和人工选择算子进行并行计算,建立基于钎杆运动学误差补偿模型和MPGA求逆解确定关节变量的钎杆定位算法。研究结果表明:基于误差补偿模型进行钎杆定位时,实测钎杆定位误差小于0.1 m,满足工程实际定位要求。

萝峰隧道三臂凿岩台车与手持式凿岩机钻爆法掘进施工技术比较

较为全面地介绍了三臂凿岩台车与手持式凿岩机钻爆法掘进在萝峰隧道施工中的应用 ,对其在质量、投资和进度 3方面的优、缺点进行了比较 ,提出了其各自的适用范围。

兖州矿区岩巷快速施工装备及配套工艺研究与应用

分析了影响兖州矿区岩巷掘进速度提高的主要原因,介绍了优化劳动组织、实施技术创新、完善工作面设备配套及施工工艺的经验和做法。

液压凿岩台车开挖技术应用及经济分析工作探讨

为促进液压凿岩台车开挖技术在长大铁路隧道建设中的推广应用和经济分析工作的开展,对液压凿岩台车开挖技术的应用和经济分析工作要点进行探讨,对液压凿岩台车开挖技术中的超挖成因和经济分析工作基础资料收集等关键问题进行阐述和分析。通过探讨分析可知,应用液压凿岩台车开挖技术建设长大铁路隧道,技术上是可行的,经济上是合理的。

凿岩台车电气系统技术改造

目前凿岩台车被广泛地应用于隧道施工中,如何使凿岩台车更好地适用于隧道施工是机械管理人员研究的重点。为提高凿岩台车的设备利用率,降低施工成本,对凿岩台车进行了改造与系统集成技术的研究。着重介绍了凿岩台车改造过程中电气方面的技术改造,对凿岩台车泵站起动系统和显示系统进行了改造,改造后的凿岩台车通过了工业性试验,并成功地应用于青岛烟台LPG项目。实践证明:改造后的凿岩台车性能得到了大幅度提升,故障率低,故障显示的可读性高,满足施工使用要求,取得了较好的经济效益和社会效益。

三臂凿岩台车与手持凿岩机在大相岭隧道应用中的比较

介绍了三臂凿岩台车在雅泸高速公路大相岭隧道施工中的应用,并与手持风动式凿岩机在钻孔速度、能耗、安全性、施工成本及适用范围等方面进行了比较,指出三臂凿岩台车在特长隧道较硬或坚硬围岩施工中具有优势。

液压凿岩机的发展与应用

论述了国外液压凿岩机的发展与应用情况,列举了一些机型的应用实例,简要论述了我国液压凿岩机的发展状况,对液压凿岩机的发展提出了几点看法。

三臂凿岩台车钎杆的绝对定位误差补偿研究

为提高三臂凿岩台车钎杆的绝对定位精度,首先,基于有限元仿真,采用正交试验法确定影响臂架柔性误差的主要参数,得到柔性误差补偿公式;之后,对受力关节坐标系进行变换,建立基于位置误差的运动学误差标定模型,并对模型中待标定参数进行冗余性分析,剔除冗余参数;最后,以激光全站仪为测量设备,利用LM算法对待标定参数进行求解,验证运动学标定效果。结果表明,该方法有效地补偿了钎杆绝对定位误差,钎杆的绝对定位误差降低了79. 6%。

我国隧道凿岩台车产品概况

叙述了隧道凿岩台车的定义,介绍了我国隧道凿岩台车生产厂家和产品型号。将产品分为有使用报道和无使用报道两大类,详细介绍有使用报道的隧道凿岩台车产品特点与技术参数,重点介绍产品实际使用情况。

中国地质大学(武汉)研发的全液压凿岩设备在工程上的应用

近年来,国家提倡采掘工程实现"机械化换人、自动化减人",从根本上有效防范和遏制了重大事故的发生。采掘设备的机械化、自动化的关键技术是全液压凿岩机,我国采掘工业从事该项研究、设计、制造已五十余年。由中国地质大学(武汉)研发的系列全液压凿岩机已达到国际同类产品的水平,在此基础上设计完成了适用于多种开挖条件的系列全液压凿岩钻车。

TR1000型凿岩机伸缩臂的模态分析

利用有限元分析软件ANSYS9.0的模态分析功能,计算了TR1000型凿岩机伸缩臂部分的固有频率和振型,并将有限元计算结果与试验模态分析结果进行了对比。结果表明试验模态分析与有限元分析基本一致,可为伸缩臂的设计提供参考。同时指明有限元模态分析比试验模态分析具有方便、快捷、成本低、可重复性强等优点,尤其适合求解大型复杂结构系统。

智能化矿山巷道掘进设备导向系统的研究

装备智能化得到了国家产业政策的大力支持,也是我国产业发展的大势所趋。本文简略介绍了重庆格德瑞重工智能装备研究院研发的智能装备,可为本行业的企业向智能化先进水平迈进起到借鉴作用。

一种新型防卡方法的研究

针对国内外现有全液压凿岩钻车的防卡方法所存在的问题，提出了一种新型Ａ，Ｂ阀防卡方法，并对由此而设计的防卡阀和防卡回路，在一次自动防卡工作循环全过程中的动态性能，进行了计算机数字仿真研究和试验研究．探索了几种旨在提高防卡反应快速性的途径．对防卡回路的设计和调试具有指导意义和实用价值．