撬毛車配用液壓破碎錘沖擊能選用方法及分檔

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1 爆破、撬毛與撬毛車

目前乃至今后一段時(shí)期內(nèi)，鉆爆法仍然是井下礦山采掘工程施工方法的主流。爆破的副作用是爆破后采掘工作面頂板及側(cè)幫上產(chǎn)生了松動的不穩(wěn)定的毛石（浮石），這些松動的毛石在隨后的工序中隨時(shí)都有垮落的可能。這種毛石的垮落稱之為冒頂片幫，冒頂片幫極易造成事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，冒頂片幫事故占礦山事故總數(shù)的一半以上［1］，為了保證掘進(jìn)的正常進(jìn)行，必須將松動不穩(wěn)定的毛石清理干凈。這種清除松動不穩(wěn)定毛石的工作稱為撬毛，俗稱敲幫問頂。由此可見，爆破和撬毛是一對攣生兄弟，有爆破就有撬毛。

撬毛的方法有兩種：一是手工撬毛，二是機(jī)械化撬毛。手工撬毛是工人手持鋼釬清除松動不穩(wěn)定的毛石。這是一項(xiàng)體力工作，繁重而又十分危險(xiǎn)，在冒落事故中，有的就發(fā)生在撬毛過程之中。替代人工撬毛的需求催生了撬毛機(jī)械化。機(jī)械化撬毛有刮削式撬毛和沖擊式撬毛兩種形式。目前流行的是液壓沖擊式撬毛車 （下稱撬毛車）實(shí)施沖擊式撬毛。液壓沖擊式撬毛的核心部件是液壓破碎錘，其工作原理是：撬毛車工作裝置把液壓破碎錘移送到松動不穩(wěn)定的毛石部位，依靠液壓破碎錘的沖擊，將松動不穩(wěn)定的毛石敲擊下來。

2 液壓破碎錘沖擊能選擇的探索

撬毛車源于國外。20世紀(jì)乃至21世紀(jì)初，我國僅有少數(shù)礦山進(jìn)口撬毛車，2010年前我國不生產(chǎn)撬毛車。從2010年底第一臺國產(chǎn)撬毛車交付礦山成功試用，到今年年底的八年時(shí)間里，我國已有幾家廠商研制出近十個(gè)規(guī)格的撬毛車，從整體上看，這些撬毛車基本上是在消化國外產(chǎn)品的基礎(chǔ)上研制的，其工作臂都有Brokk系列的影子；但為何確定其沖擊能尚未看到報(bào)道。為了了解和學(xué)習(xí)各廠商選用液壓破碎沖擊能的方法，筆者將這些年的思考曬出來，以向同仁討教。

2010年4月初，筆者接受研制敲幫問頂機(jī)的時(shí)候，從文獻(xiàn)【2】中方知這種機(jī)器叫撬毛車。由于時(shí)間緊迫，選用了文獻(xiàn) 【2】中介紹的Brokk 330M工作臂、與湖北襄樊公路修造廠研發(fā)的公路路面破碎機(jī)相同的YC 70液壓破碎錘。選用YC 70液壓破碎錘用于撬毛車僅僅是憑知覺，認(rèn)為此種公路破碎錘完全可以替代人工完成敲幫問頂工作。當(dāng)時(shí)深知直覺并非經(jīng)驗(yàn)，絕對是不可靠的，但出于無奈，只有“賭”一把，直到7月下旬撬毛車驗(yàn)證機(jī)真正能夠撬毛時(shí)，心中石頭才算落地。

隨后的時(shí)間里，曾多次從不同角度研究撬毛車配用液壓破碎錘沖擊能的選擇問題，總是無果而終，最后還是文獻(xiàn)【2】解決了問題。

文獻(xiàn)【2】指出：沖擊式撬毛，即使用液壓或氣動沖擊器，敲擊那些可能松動的懸浮巖石，直至把它們擊落，撬毛車配用的液壓破碎錘沖擊能一定不能過大，只要能將已松動的浮石敲下即可，如果沖擊能過大則事與愿違，可能破壞頂板的穩(wěn)固性。從這里可以品讀出，撬毛的實(shí)質(zhì)是擊落松動的巖石而不損傷頂板巖石，同時(shí)也指出了液壓破碎錘沖擊能選擇的方向及目標(biāo)值。

如果沖擊能過大則事與愿違，可能破壞頂板的穩(wěn)固性。其意思十分清楚，沖擊能過大，破壞了頂板的穩(wěn)固性就不是撬毛了，這個(gè)“過大”的沖擊能就是液壓破碎錘沖擊能的極大值，這個(gè)具體的數(shù)值就是該頂板巖石破壞的能量閾值［3］。

敲擊那些可能松動的懸浮巖石，直到把它們擊落；只要能將已松動的浮石敲下即可，指出了所選液壓破碎錘沖擊能的最小值。根據(jù)人工撬毛的經(jīng)驗(yàn)，已松動的巖石各種各樣，有的一觸即落，有的是人力無法撼動的與頂板結(jié)合很緊密的浮石。這種浮石中最危險(xiǎn)、最可怕的是人工撬毛后，在下一個(gè)工作循環(huán)中受到振動而冒落的松動浮石。據(jù)此，液壓破碎錘沖擊能的最小值應(yīng)能敲落這種浮石。

在下一個(gè)工作循環(huán)中，能夠使松動巖石受到振動而冒落的振源只有一個(gè)，那就是實(shí)施第一道工序的鑿巖機(jī)的沖擊振動，也就是說，鑿巖機(jī)的沖擊引起了松動巖石的冒落。從這里不難看出，液壓破碎錘沖擊能的最小值，就是鑿巖機(jī)沖擊能的數(shù)值。為方便計(jì)，把這種撬毛車配用液壓破碎錘沖擊能最小值按鑿巖機(jī)沖擊能確定的方法稱之為跟隨法。

綜上所述，能夠完成撬毛任務(wù)的液壓破碎錘沖擊能的最大值是巖石破裂的能量閾值，能夠完成撬毛任務(wù)的液壓破碎錘沖擊能的最小值是鑿孔用鑿巖機(jī)的沖擊能。即

以上這種說法從道理上講得通，但不實(shí)用，在工程應(yīng)用中液壓破碎錘沖擊能只能選用最小值。這是因?yàn)樵谇嗣嚨募夹g(shù)參數(shù)中，有多個(gè)與液壓破碎錘沖擊能成正比。例如：

（1）撬毛車工作臂的橫截面尺寸與沖擊能成正比；

（2）撬毛車工作臂的液壓缸直徑與沖擊能成正比；

（3）撬毛車整機(jī)質(zhì)量與沖擊能成正比；

（4）整機(jī)質(zhì)量越大，引起撬毛車一系列的問題。

整機(jī)質(zhì)量越大，撬毛車需要的驅(qū)動功率越大，撬毛車運(yùn)行時(shí)消耗能源越多，撬毛車運(yùn)用成本越高；如果撬毛車由柴油機(jī)驅(qū)動，又因柴油機(jī)廢氣排放增加而引起礦井通風(fēng)量增加，通風(fēng)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用增加。

整機(jī)質(zhì)量越大，各種部件的規(guī)格要增大，原材料的消耗要增加，撬毛車制造成本相應(yīng)增加，影響企業(yè)效益。

3 液壓破碎錘沖擊能參數(shù)的建議

基于我國地下礦山多種鑿巖機(jī)均有使用的情況，它們的沖擊能參數(shù)各不相同，撬毛車的生產(chǎn)不可能跟隨每種沖擊能的鑿巖機(jī)制造相應(yīng)規(guī)格的撬毛車。筆者建議，撬毛車配用液壓破碎錘沖擊能的選擇，應(yīng)先確定一個(gè)基準(zhǔn)值，然后根據(jù)巖石的硬度、鑿巖機(jī)沖擊能的大小和撬毛車已有的規(guī)格，再確定幾個(gè)檔次。

3.1 確定基準(zhǔn)值和檔次的依據(jù)

（1）國產(chǎn)支腿式液壓鑿巖機(jī)中，沖擊能最大的為120 J，氣腿式鑿巖機(jī)中，沖擊能最大的為75 J，導(dǎo)軌式氣動鑿巖機(jī)中，沖擊能最大的是200 J。

（2）國產(chǎn)液壓鉆車（掘進(jìn)液壓鉆車和采礦液壓鉆車）配用液壓鑿巖機(jī)的沖擊能多為200 J，300 J，400 J。

（3）凡運(yùn)用鉆（沖擊鉆）爆法進(jìn)行采掘的礦山，其巖石破裂的能量閾值不小于200 J。

（4）國產(chǎn)撬毛車配用液壓破碎錘的沖擊能有180 J、325 J、450 J、700 J四個(gè)規(guī)格。

3.2 撬毛車配用液壓破碎錘沖擊能的具體選擇

（1）撬毛車配用液壓破碎錘沖擊能的基準(zhǔn)值（最小值）為 200 J。

（2）在確定基準(zhǔn)值為200 J的情況下，撬毛車配用液壓錘沖擊能再確定300 J、450 J、700 J三個(gè)規(guī)格。

4 結(jié)束語

撬毛車配用液壓破碎錘沖擊能的選擇分200 J、300 J、450 J、700 J四個(gè)檔次，基本上可滿足不同礦山的要求，又能符合幾家撬毛車制造廠已有產(chǎn)品的實(shí)際情況。由于我國沒有撬毛車專用液壓破碎錘，在制造某一檔次的撬毛車時(shí)，選用的液壓破碎錘沖擊能接近規(guī)定值即可，如生產(chǎn)300 J規(guī)格的撬毛車，選用325 J的液壓破碎錘完全符合要求。