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鞏義市光明機械設備廠
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PNJ型炮泥機制作要求以及設計的一些情況

作者:admin 來源:未知 日期:2016/10/20 8:21:33 人氣: 標簽:
導讀:在我國鐵路隧道鉆爆法施工中,普遍存在著炮孔裝藥后不堵塞炮泥或堵塞其他代用炮泥造成堵塞不足的現象,從而使炸藥單耗嚴重超標,并且嚴重影響爆破效果。這主要有兩個方面的原因,一是因為施工單位對炮孔堵塞的意義認…
  在我國鐵路隧道鉆爆法施工中,普遍存在著炮孔裝藥后不堵塞炮泥或堵塞其他代用炮泥造成堵塞不足的現象,從而使炸藥單耗嚴重超標,并且嚴重影響爆破效果。這主要有兩個方面的原因,一是因為施工單位對炮孔堵塞的意義認識不足,普遍認為“堵塞炮泥麻煩、費工,不堵塞炮泥也能取得較好的爆破效果”;二是因為沒有適用于現場的炮泥制作設備。大量的研究試驗和生產實踐已證明:炮孔裝藥后充分堵塞炮泥,可大大降低爆破成本,改善爆破效果及隧道作業環境,具有顯著的經濟效益和社會效益。顯然,炮孔裝藥后充分堵塞炮泥具有十分重要的意義。雖然施工現場曾想方設法嘗試制作過多種手工炮泥,如西康線秦嶺隧道Ⅱ線平導出口端就曾人工制作過五代炮泥,但都因為泡泥質量差等原因而使炮孔堵塞效果不夠理想。因此,研制能在現場生產優質炮泥的專用機械設備----炮泥機就顯得尤為重要,PNJ型炮泥機正是適應這一要求于1996年12月由鞏義市光明機械廠聯合多家煤礦企業和隧道施工單位研發成功的。
    1.炮孔堵塞的重要性及研制炮泥機的必要性
    (1)炮孔堵塞的重要性
    ①炮孔堵塞的理論分析  眾所周知,爆炸破巖能量主要分兩部分,即應力波能和氣體膨脹能。爆破專家們曾測試過條形裝藥爆破的分配比例為:沖擊波(包括應力波)能占43.7%,氣體膨脹能占56.3%。以往的試驗研究證明,不堵塞炮孔的爆破將有50%的氣體能量從孔口消失。所以,炮泥堵塞的目的就是要更充分發揮占爆炸總能量一半以上的氣體膨脹能量的破巖作用。從理論上分析,炮泥堵塞的作用主要由以下幾個方面得以實現:
    a.炮泥因具有一定的質量,炸藥爆炸后產生的氣體在瞬間將加速到很高的速度,氣體想要沖出炮孔口,必須克服炮泥的慣性阻力及孔壁之間的粘結力和摩擦阻力。隨著時間的延長,爆破產生的氣體將炮泥向孔外推出,使得粘結力和摩擦力逐漸減小,終消失。正是由于上述阻力的存在使得炮孔內爆炸產生的高壓氣體作用時間相對延長,破巖效果得到改善。
    b.由于炮泥阻力使孔內高溫高壓狀態的維持時間相對延長,增加了炸藥化學反應的完全程度,從而得到更充分的爆炸能;同時減少了有毒有害氣體的生成量,縮短了隧道的通風時間。
    c.由于炮泥阻力延長了孔內高壓氣體的作用時間,使得早先由應力波作用生成的裂縫在受到高壓氣體的楔裂作用后加速發展,高壓氣體向裂縫中楔入,不僅提高了破巖效果,而且增加了巖石的拋擲作用,同時降低了洞內空氣沖擊波強度,對隧道爆破而言,這正好是興利除害。
    ②炮孔堵塞的爆破效果試驗研究:炮孔堵塞的爆破效果試驗研究國內外已進行過多次,從有關資料可知,堵塞炮泥的爆破漏斗體積比不堵塞炮泥大5%~10%,堵塞炮孔爆破漏斗周圍裂隙發育程度明顯強于不堵塞情況;在臺階爆破試驗中,測得堵塞炮泥的巖塊動量比不堵塞的大64%;鐵科院爆破室在花崗巖中進行了不同條件下爆破的高速攝影試驗,發現用混凝土嚴密堵塞炮孔的爆破,破碎塊度小而均勻,碎塊運動速度大。同樣條件下的粘土堵塞爆破,塊度增大,碎塊運動速度降低,而巖粉堵塞效果差。
    根據以上理論分析及爆破試驗可知,炮泥堵塞的作用主要有:降低炸藥單耗,改善爆破效果;增強巖石拋擲作用,降低洞內空氣沖擊波強度;減少有毒有害氣體生成量,縮短隧道通風時間。這樣,要求炮泥堵塞一定要有足夠的抗沖擊時間和抗沖擊阻力,而且要求堵塞嚴密,從而要求制出的炮泥既要具有較大的密度,又要能盡量與孔壁粘接緊密。
    (2)研制泡泥機的必要性    鑒于炮泥堵塞的重要性,在隧道爆破中推廣炮泥堵塞技術顯然是非常必要的,而手工制作炮泥不僅速度慢而且質量差,炮孔堵塞效果不能得到根本保證,因此,研制能在施工現場制作優質炮泥的炮泥設備是十分必要的,也將是行之有效的。
    2.炮泥機研究設計
    (1)總體設計原則    在施工現場,炮泥機的佳擺放位置是炸藥庫附近,這樣制作出的炮泥可方便地與每茬炮的炸藥一起運往掌子面,炸藥庫一般都是臨時用房,往往簡陋窄小,沒有太大的地方供放置其他設備,因此要求炮泥機體積不能過大;如今隧道施工對施工進度有很高的要求,因此要求炮泥機的生產效率高(如連續生產1 h的炮泥可供3~4次鉆爆掘進循環之用);另外,炮泥裝入方法與藥卷相同,從而要求炮泥的裝入要有較好的可操作性;為達到良好的堵塞效果,要求炮泥必須具有較大的密度和較好的柔軟性。綜上所述,我們確定出炮泥機的總體設計原則為:技術性能好、生產效率高、體積小、重量輕、操作維修方便。
    (2)主要技術性能參數
規格型號
額定電壓
額定功率
炮泥直徑
炮泥濕度
擠出炮泥速度
PNJ-1型
380/660V
4KW
Φ38mm,可根據用戶要求訂制不同的炮泥直徑
含水20%
20M/min

    (3)炮泥機技術設計    炮泥機的技術設計嚴格按照有關國家標準及相關標準進行,基本做到盡可能采用標準件、通用件和借用件,標準化系數達60%左右。
    3.樣機加工與組裝調試
    樣機的加工和組裝調試嚴格按炮泥機的設計圖紙和《炮泥機主要技術條件》進行。在加工及組裝調試中出現的問題試制廠方都積極與設計人員聯系,以便即時修正,從而保證了炮泥機的加工質量和制造工期,為炮泥機如期在秦嶺隧道進行工業性試驗創造了條件。
    4.試驗情況
    (1)工業性試驗    PNJ--1型炮泥機于1998年初在西康線秦嶺隧道Ⅱ線平導出口端進行了工業性試驗,生產炮泥供Ⅱ線平導鉆爆法施工時堵塞炮孔用,直至隧道貫通。試驗期間,機器運轉正常,未出現任何故障,各項技術指標均達到設計要求,生產的炮泥柔軟性好、密度適中(1.90 g/cm。左右),可裝性好,因此炮孔堵塞效果良好,F場試驗的統計數據表明:采用該機生產的炮泥堵塞炮孔比原來采用人工袋裝散狀干黃土炮泥可使炮孔數減少10%以上,炸藥單耗降低10%~15%,在其他條件不變,炮孑L數減少10%的情況下,平均循環進尺由原來的4.8 m增至5.0 m。單從炮孔數減少及循環進尺的提高而節約的鉆鑿費用來看,其經濟效益就是非?捎^的,以開挖1 km隧道的粗略計算來看,炸藥單耗和鉆鑿費用兩項就可節約投資30萬元以上,如果與不堵塞炮孔相比,炸藥單耗可降低29%,則開挖1 km隧道節約投資會更加可觀;另外,巖碴塊度的減小,降低了裝碴機的磨損及對裝碴機的要求;沖擊波減小,減小了個別飛石的拋擲距離;炮煙及有毒氣體含量減少,減小了長距離通風的難度,同時對人體健康也是極其有利的。試驗期間,該炮泥機受到了有關人士的一致好評。
    (2)炮泥機的技術測試    1998年5月,我們對炮泥機的性能及生產的炮泥進行了技術測試,包括炮泥機的生產率、炮泥原料的合理重量配比、密度、成份、柔性、可裝性等。測試結果是:炮泥機的正常生產率是600~1000個/h;炮泥的主要成分為泥土、砂和水,泥土的品種不限;合理的重量百分配比為土:砂:水=70~80:8~10:13~20,在以上重量配比情況下炮泥的密度、柔軟性及可裝性都不錯,用塑料薄膜袋包裝的炮泥封存l0~15d后其柔軟性仍能滿足堵塞要求,密度均達到1.90g/cm3以上,高達到1.94g/cm3。
    5.PNJ型炮泥機的應用前景
    PNJ型炮泥機已在國家重點工程西康鐵路秦嶺特長隧道Ⅱ線平導出口端及I線隧道中間段的鉆爆法施工中得到成功應用,目前,在東秦嶺隧道(12.27 km、西安--南京線)施工中,也正在使用:PNJ型炮泥機,F場實踐表明:該機具有生產率高(比手工制作提高5~9倍),制作炮泥質量好,操作維修方便等優點;使用該機生產的炮泥堵塞炮孔可降低炸藥單耗25%左右,炮孔數減少15%以上,另外還可使巖碴塊度減小、沖擊波減小、有毒有害氣體減少、改善爆破效果及提高工程質量等,具有顯著的經濟效益和社會效益。
    當前,中央正把西部大開發當作頭等大事來抓,結合西部地區以山區為主,為了修建較高標準的鐵路及公路,免不了要多修建隧道,而目前修建隧道仍以鉆爆法施工為主,因而PNJ型炮泥機將在西部地區鐵路及公路隧道的鉆爆法施工中大有作為。據了解,目前已開工或即將開工的有較多隧道的鐵路復線或新線有:①西安--南京新線(955km);②重慶--懷化的渝懷線(640km,預算200億元);③內江--昆明的內昆線(新建367 km,投資117億元);④陽平關--安康的陽安復線(355.6km,原有線隧道61.6km);⑤寶雞--蘭州的寶蘭復線(503km,原有線隧道4km);⑥株洲--六盤水的株六復線(1154km,原有線隧道190km);⑦成都--重慶(經遂寧)的高速線(新建145km,投資35億元);⑧上海--重慶的沿長江沿線的滬渝新線將在“十五”計劃建成;⑨蘭州--重慶的蘭渝新線。由此可見,PNJ型炮泥機在這些新建線路的隧道鉆爆法施工中具有廣闊的使用前景是毋容置疑的。
6.建    議
    (1)大力宣傳炮泥堵塞的重要性,從根本上轉變“堵塞炮泥麻煩、費工、不堵塞炮泥也能取得較好的爆破效果”的錯誤思想。從管理干部到工班工人都要對炮泥堵塞的重要性具有正確的認識,并引起足夠的重視,這樣才能積極采用炮泥堵塞技術,提高炮泥堵塞質量。
    (2)建議修改隧道設計規范,增加“在鉆爆法施工隧道裝藥后必須堵塞炮泥”等有關條款。
    (3)使用PNJ型炮泥機,可快速生產出價格低廉、柔軟性好、密度大的優質炮泥,既省工又省力。采用該機生產的優質炮泥,可大大降低炸藥單耗及鉆孔費用,從而降低工程成本;并且可明顯改善爆破效果和隧道作業環境條件等?梢,采用PNJ型炮泥機可為企業帶來顯著的經濟效益和社會效益。因此,在國家進一步加強基礎設施建設和西部大開發的形勢下,PNJ型炮泥機具有廣闊的應用前景,極具推廣價值,建議廣大隧道施工單位積極采用機制炮泥堵塞炮孔,以保證良好的堵塞質量,從而為施工企業自身帶來良好的經濟效益和社會效益。
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