江西犁程科技机械有限公司  

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中小型隧洞矿井主要是指其狭小面积 (2.2米以上，6米左右)的隧洞矿井毛断面，主要包括：矿山井巷工程掘进、水利水电隧洞、燃油管道隧洞、燃气管道隧洞、导流洞、引水洞、小型沟渠以及单行线的公路和铁路隧道和城市地下管网隧洞。在中大型的隧道工程一般采用挖掘机和铲运机进行除渣和出渣，需要具有空间大6米以上，挖掘装载机有足够空间装载出渣作业，当然也有大型的扒渣机可以在这里使用，装载出渣效率和时间还相比要快些，特点就是翻新扒渣机是连续装载，而挖机装载机是间歇性回转装载作业。而此类中小型隧洞矿井工程规模较小，投资少，加上隧洞矿井的挖掘具有高危性，为了在施工过程中保证其安全和高效地施工，应该找到一种能适应小型狭小作业空间的出渣装载设备，所以翻新履带式扒渣机的出现正好可以解决这些要求，出渣时无需像挖掘机和铲运机一样进行回转上车装载，而直接将渣土传送到运渣车或者矿车上，极大地提高了隧洞矿井挖掘出渣的效率，低耗能无污染，减少通风等辅助工序和费用，节约挖掘成本。

翻新履带式扒渣机是一种具有扒渣功能和运输功能特点的现代化设备，由于其工作体积小、安全环保、能耗小、可靠性高的优点，逐渐成为各类矿山和隧道挖掘工程中必不可少的设备工具。目前扒渣机的分类按照行走方式可以分为：轮胎式和履带式 (如图 1，图 2)；按照动力源可以分为 ：电动液压控制和柴油动力控制；如果是按照理论出渣率划分有60型、80型等依次类推的不同类型，也就是每小时机械能够除装的渣量；以及各类型分类用途多种功能结合方法。

翻新履带式扒渣机的主要部件是由：行走机构、机械手、传送机构和各控制机构组成，采集、装载和输送、装车功能现在已经合十五种功能为一。能够实现：自由行车与爬坡、挖掘、采集、输送、装车、清理清底、下挖水沟、破碎岩石、排险排危石、钻炮眼、打锚杆眼、立挂网、修复巷道、铣挖头软岩掘进非爆破掘进、十五种用途功能。其中行走的原理是通过电机与主泵驱动行走液压马达(或柴油机驱动 )，减速器，传动轴，再到加速机可以实现设备的：前进、后退和停车三种功能；挖掘采集装车原理是：由液压油缸的相互伸缩配合，实现机械手的挖掘、伸臂、装料、卸载功能，大臂可以上升、下降、左右回转工作。输送装车功能由运输槽刮板链组连接液压马达构成的机构组成，将渣土从挖斗传送至输送槽后面装车；运输槽底部液压油缸顶升输送架达到装车卸料高度，通过液压锁锁定油缸作为支点进行装车和卸料作业，具有过程平稳高效可靠的特点。

翻新扒渣机在隧洞矿井开挖中的作业原理是，首先把扒渣机前行进至开挖工作面，运渣车倒停在扒渣机运输槽后面最尾部，用扒斗将土渣和碎石扒至运输槽铲斗中，然后通过转动的刮板链组将渣土输送到运渣车或者矿车里面，装满后另一辆运渣车交替工作，可以实现持续连续作业，清空完挖掘工作面时可以直接后退，然后进行混凝土的喷浆支护或者衬砌工作，整个操作过程中只需一人即可进行熟练操作。

隧洞为西三线天然气管道专用隧洞，隧道水平长度为1257.5m，实长为1270.7m。纵向坡度采用“一”字坡设计，坡度为24.5％(约 20.25)。隧道洞身净断面尺寸为宽3.2m，高3.2m。计划工期是7个月，日掘进量必须达到6m／天 。由于隧洞作业面积较小，提供不了大型机械回转空间，不适于挖掘机铲运机进入作业，人工取渣效率更太慢，每天掘进速度为2m左右。采用翻新扒渣机操作只需一人，可以将曝破的土壤和岩石装车或是对硬度不高的软岩层进行直接挖掘，然后通过运输槽机构直接输送至运渣车上面。根据其实用结构可知，翻新履带式扒渣机的扒斗不用进行往复回转运送装车，要求空间更小，装车效率比小挖机和铲运机更高，出渣量非常大，能满足预定工期要求。

依据翻新扒渣机的主要不同类型，在动力源方面选择上，考虑到在纵深较长时隧洞矿井特别是煤矿等特殊瓦斯甲烷条件环境中的空气流通问题，选型时必须选用以电动液压控制为提供动力的翻新扒渣机，这样可以避免空气中出现因燃烧柴油时产生的硫化物尾气，以及空间小柴油发动机噪音对施工人员的伤害，保持隧洞矿井里面空气的新鲜，减少有毒气体对施工操作人员的危害，也降低通风机能耗。

在行走方面的选择上，可以依靠隧洞矿井的计划坡度而相应采取不同类型的翻新扒渣机。轮胎式扒渣机具有操作容易，机车活动便捷价格便宜的特点，但是其防滑能力和固定能力不太强，易损件故障率高并且在隧洞矿井里面的作业环境往往比较潮湿或有涌水、积水流出，出于安全考虑故在隧洞矿井坡度小于等于10度的工作条件下可以采用轮胎式扒渣机作业。翻新履带式扒渣机在迅速移动能力方面比较弱，在小空间也不要走得太快，但是其履带和地面的接触面积大，钢制耐磨履带耐压，质量重以及履带的锯齿形状使得它与地面的摩擦力非常大，抓地附着能力极强，故而在隧洞矿井坡度大于10度时应该优选用翻新履带式扒渣机。

根据隧洞矿井的截面毛断面大小，在选型时可以适当地选择翻新扒渣机的外型，考虑到一线作业人员的安全性，比较理想的是翻新扒渣机的外型大小不超过隧道的四分之三，这样尽可能地减小了在施工过程中因设备的运转而引起安全事故。

中小型隧洞矿井工程掘进开挖中其作业空间有限，不能像挖掘机与铲运机那样的大空间的往复回转作业空间，所以在隧洞矿井挖掘中采用翻新扒渣机作业工作效率相比小挖机和铲运机更高更符合条件，等下有两种设备工作的数据可以验证，以下数据为西三线三分部和二分部采用翻新扒渣机与小挖机和铲运机设备开挖出渣施工的数据：

同样，在施工过程中，二分部采用了小挖机和铲运机进行开挖出渣，并对其各项指标进行记录，起工数据如表格（4-6）：

通过两种数据对比得知，采用翻新扒渣机开挖出渣成本费用相对于釆用小挖机和铲运机费用低很多。相对于采用小型挖掘机和装载机施工来说，扒渣机的优势相当明显，首先渣土的装车是自动传送，实现连续出渣；其次挖斗不用进行180度的大回转，人性化施工，对操作人员的要求较低，也能使操作人员更加轻松地工作；再次扒渣机的多用途功能可以为各个项目节约成本，实现了一机多用、一人多用的高效、节约、可靠的目的。

目前中小型隧洞矿井中使用翻新扒渣机作业已经开始慢慢普及开来，在此基础上翻新扒渣机也逐步得到了改进和优化，型号也越来越多，功能用途更多更好适应满足条件，更能适应不同施工环境和不同作业空间。使得各类中小型隧洞矿井施工项目节约成本，将安全生产与经济效益最大化。

科技作为第一生产力，在矿山、水利水电工程等发展中越来越具有主导作用。现代工程企业的可持续发展主要取决于技术发展，为进一步推进隧洞矿井地下工程施工安全高效快速掘进工作，提高机械化装备水平，隧洞矿井采用“扒渣机+二运转载机+临时大型矸石储存转载仓+自卸式矿车”的掘进出矸出渣作业线，大大提高了队组施工效率，提升了经济效益。

翻新履带式扒渣机的机动性好，操作过程机械化，取代了半机械化操作，工作效率逐步提高；受工作环境的影响较小，即使在狭小的场地内施工，也能保证高效率作业；自由行车与爬坡、挖掘、采集、输送、装车、清理清底、下挖水沟、破碎岩石、排险排危石、钻炮眼、打锚杆眼、立挂网、修复巷道、铣挖头软岩掘进非爆破掘进、十五种用途功能，这一系列的作业可保证生产的连续与高效；操作流程安全快捷，可保障施工的安全性，避免造成危险事故的发生。

出矸速度快且一次性出净所有矸石炮渣，装载集矸、运矸快速，边行走、边挖掘、边装料、运料动作同步进行，大大加快了出矸速度。在出渣装载施工过程中，每循环出矸时间由原来铲运机小挖机所需的3个多小时（包括倒矸石渣时间）缩短至2个小时左右，还低耗能低噪音无污染。一次成巷，无停头成巷时间，一次性将每茬炮砰子全部出净，且平底质量更好，为后面的轨道的铺设或者运渣车路面平坦、永久风水管路的安装、水沟及台阶的施工提供了有利条件，重要的是为隧洞矿井底板保障了掘进质量，为隧洞矿井快速掘进提供了时间上的保障。