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2026-05-29 10:10:35 来源:百科详解 阅读:
在井下巷道掘进过程中,台车拐弯作业是技术难度最高的工序之一。与直巷掘进不同,弯道施工面临推进臂干涉、轮廓控制困难、炮孔角度难以统一等多重挑战。如何科学布孔,直接决定弯道成型的质量与施工效率。本文结合行业实践与专利技术,系统阐述掘进台车拐弯布孔的核心技术要点。

一、弯道施工的核心技术难点
掘进台车(凿岩台车)的推进臂长度通常在10米左右,在弯道半径较小或巷道宽度较窄的情况下,施工最靠近内侧边帮的炮孔时,为了确保内侧边帮形状与设计要求一致,调整推进臂方向后其尾端容易与外侧边帮发生干涉。这一“推进臂干涉”问题,是弯道布孔面临的首要技术瓶颈。
此外,弯道轮廓的精确控制同样棘手。理想情况下,爆破后得到的下一断面应与弯道圆心重合,且内外两端与两侧边帮位置相符。但传统依赖经验操作的方式,缺乏对炮眼方向和深度的精确控制,容易导致断面位置不准确,弯道轮廓与设计不符。
二、布孔设计的关键参数计算
根据弯道凿岩施工方法的相关专利技术,弯道布孔的核心在于“控制炮眼”的精确设计。具体计算逻辑如下:
设弯道内侧边帮半径为r1,外侧边帮半径为r2,推进臂长度与尾部预留裕量之和为d,则内轮廓控制炮眼的施工偏转角度α可通过下式计算:
首先计算推进臂偏转后与中心线的夹角β1:
β1 = arccos(r1 / d)
则内轮廓控制炮眼的偏转角度为:
α = 2 × (β1 - 90°)
当弯道为右转时,内轮廓控制炮眼的施工方向为沿当前断面垂直向前再向右偏转α;左转时则向左偏转α。
内轮廓控制炮眼的深度d1计算公式为:
d1 = √(d² - r1²)
外轮廓控制炮眼的深度d3则需先计算本段施工的外径弦d2:
d2 = √[(r2 - r1)² + d1² - 2×(r2 - r1)×d1×cos(90°+α)]
再计算:
d3 = √(d2² - (r2 - r1)²)
外轮廓控制炮眼的施工偏转角度β2为:
β2 = arctan[(r2 - r1) / d3]
对于位于外轮廓控制炮眼和内轮廓控制炮眼之间的炮眼,其施工方向位于二者之间,深度也按比例内插确定。
三、机芯布置与钻孔顺序策略
在弯道开口及转弯段,台车车身难以摆正位置是另一个突出问题。以金山店矿的实践为例,掘进台车相较于手持式风钻效率高出许多,但在巷道开口处,由于场地狭窄,台车难以进入场地摆正车身。为此,技术人员采取“多轮斜向钻孔后爆破”的策略,通过不断调整优化斜向钻进和爆破刷大作业帮、面,有效解决台车转向移动难题。
具体操作上,可参考掘进凿岩台车打扇形孔的布置方法:将台车机芯布置在偏离巷道中心一侧,保持大臂、小臂不动,且小臂与机头垂直,转动机头钻凿一侧炮孔;然后将机芯平行调整至另一侧对称位置,钻凿另一侧炮孔。这种方法可以保证所钻凿的炮孔均在一个排面上,满足爆破条件。
四、布孔精度与爆破效果控制
弯道布孔的最终目标是保证爆破后成型规整、超欠挖可控。根据铁建重工ZYS113G型全电脑三臂凿岩台车在高原铁路隧道的应用数据,要实现精准控制,需满足“准、齐、匀、平”四个要求:孔位偏差不大于3厘米,炮底应落在同一断面且偏差不大于10厘米,周边孔间距偏差不大于5厘米,炮孔叉角不宜大于2度。
在炮效控制方面,根据会宝岭项目部的实践经验,通过优化炮孔参数、爆破工艺等措施,3.7米长度钎杆台车炮效可稳定在2.75米至3.00米范围内,4.3米钎杆台车炮效稳定在3.5米左右。
五、施工要点总结
掘进台车拐弯布孔,应遵循以下流程:首先根据弯道半径、推进臂长度等参数,精确计算内、外轮廓控制炮孔的方向角与深度;然后将台车机芯偏置于巷道一侧,先钻内侧炮孔,再调整至另一侧钻外侧炮孔;钻孔过程中严格把控孔位偏差与角度;装药爆破后,清理碎石,以控制炮孔终点为基准确立下一断面,重复上述步骤直至弯道施工完毕。
弯道布孔是掘进台车施工中最考验技术水平的工作之一。科学计算炮孔参数、合理布置机芯位置、严格控制钻孔精度,三者缺一不可。只有将理论计算与现场实践紧密结合,才能确保弯道成型的质量与效率。
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