简要 回顾

随着工业技术的进步及液压技术的发展和应用，气动凿岩设备不论在钻进速度、能量消耗、劳动条件及经济效益等方面均不能满足岩石工程生产发展的要求。六十年代中期开始探索研制以液压为动力的新的凿岩技术和凿岩设备，并取得了预期的效果。最早研制成功并于1970年用于矿山凿岩的是法国MONTABERT公司。其后，法国SECOMA公司又生产了全液压凿岩设备(RPH35型液压凿岩机及其配套液压钻车)，并于1972年到我国展出。早期生产的液压凿岩设备在可山生产实践中表明其具有技术上、经济上以及社会效益方面的显著优越性，引起了各国有关公司的重视，并组织力量竞相研制，不但过去生产气动凿岩设备的公司、厂家积极研制(如美国I-R公司、G-D公司，瑞典Atlas Copco公司，芬兰的Tamrock公司，日本古河公司等)，过去从未制造过凿岩设备的公司、厂家也投入力量研制全液压凿岩设备(如法国的Secoma公司、联邦德国的Krupp公司、瑞典的Linden A1imak公司等)。概略统计，目前国外有瑞典、法国、芬兰、联邦德国、英因、日本、美国、苏联、波兰等近20个国家研制了100余种液压凿岩机及其配套钻车投入生产和使用，其品种增多的速度远胜于气动凿岩设备，使用量也逐年增加。以液压凿岩机而论，1976年各国使用量不超过650台，1978年达1500台，1981年达2000合，983年增至5000台，预计1986年底使用量会超过10000台。此外，各种设备的型号也有增加，包括手持式、支腿式及轻、中、重型导轨式液压凿岩机等。

除轻型液压凿岩机外，绝大部分均为导轨式液压凿岩机，它们在钻车上使用。目前各国研制的各类井下凿岩钻车及露天钻车100余种，销售在用的各类凿岩钻车(包括露天钻车)2000多台。从表1、2、3分别列出的1984年6月前瑞典Atlas Copco公司及芬兰Tamrock公司各种凿岩钻车的销地区和数量，可见一般。

我国从1973年开始研制全液压凿岩设备。1980年在湘东钨矿鉴定了我国自行研制的第一代全液压凿岩设备及配套钎杆(YYG80型液压凿岩机、CGJ2Y型全液压钻车及B25Y液压凿岩钎杆)。现在我国有北京钢铁学院、中南工业大学、长沙矿冶研究院北京煤科院建井研究所、沈阳风动工具)天水风动工具厂等10多个单位研制液压凿岩机和钻车20多个型号，此外，还从国外引进了250多台钻车，500多台液压凿岩机。五家工厂耗资近1000万美元，引进了液压凿岩设备制造技术。历来制造气动凿岩设备的主要厂家将逐步扩大液压凿岩设备生产量。预计在“七五”期间，我国矿山、铁路、交通、水电、建材等工程部门将会形成使用全液压凿岩设备的高潮，气动凿岩设备在不久的将来在矿山巷道掘进、铁路隧道、水利涵洞、露天采矿等部门会逐步为全液压凿岩设备所取代，我国当岩技术落后的局面将有较大的改进。

国内外生产实践均已证明，全液压凿岩设备从研制到全面推广应用至今虽不到20年的历史，但它与气动凿岩设备比较，具有节能、高效、低污染和容易实现自动化等优点，在技术上已发展成熟，性能先进、工作可靠，不管是井下采掘或是露天开采均有着广阔的发展前景。

液压凿岩设备的特点

液压凿岩设备包括液压凿岩机及其配套钻车。要谈液压凿岩设备的特点，首先要据到液压凿岩机的特点，特别是它的优点。钻车的作用在于保证液压凿岩机优越性的发挥。生产实践证明，利用液体压力比气体压力高20~40倍。以高压液体作动力去驱动凿岩机具有下述明显的优点:

1.利用高压液体驱动，可以采用直径与钎尾直径接近的细长活塞，冲击能高，且改善了活塞对钎杆的能量传递，可获得较同类气动凿岩机高1~2倍的凿岩速度。由于能量传递合理，钎具的寿命也可相应的延长50-100%；

2.采用液压动力便于调节冲击能、转速和推进力，以优化凿岩速度及钎具寿命，从面降低每米炮孔的成本；

3.液压凿岩单位孔深所消耗的能量仅为气动凿岩所消耗能量的1/3，不仅节能，还可促使凿岩成本降低；

4.凿岩作业中自动防卡装置、自动钻、自动退钎及巡控操作系统在钻车的液压系统中易于实现；

5.液压凿岩机工作噪声低、粉尘浓小、无油雾、能见度好，工人作业条件有明显改善；

6.完善的液压凿岩机，零件寿命长，拆机检修周期长，给矿山管理工作带来方便。

现代完善的液压凿岩机为了保证可靠和有效地工作，在结构上一般采用独立转钎机构，活塞运动行程可调，有防空打缓冲装置。液压凿岩机的配流机构普遍采用有阀式。芯阀及套阀均用，它们各有特点，根据各研制单位的传统决定。例如瑞典的Atlas Copco公司、法国Secoma公司一贯采用芯阀配流，而瑞典的Linden Alimak公司及芬兰的T8mrock公司研制的被压凿岩机一贯采用套阀配流。不论何种配流阀、配流方式，又有双面回油(如Atlas Copco公司的凿岩机)及单面回油(如法国Secoma公司及瑞典Lin-den Alimak公司的凿岩机)之分。不同的配流方式各有特点。

钻车是保证液压凿岩机充分发挥效能的设备，除了应有合理的液压系统以保证液压凿岩机正常有效地工作外，还必须根据采握工艺的要求满足凿岩工作的需要。因此，它的工作尺寸大小、运转可靠程度以及操作是否灵活方便等是反映钻车优势的重要条件。由于采用液压传动，液压凿岩机及凿岩工作工艺要求都可以达到，这是其它任何动力销车无法比拟的。因外全自动化(计算机程序控制)的钻车的研制已取得了很大进展。由挪成改装的计算机程序控制的自动化液压钻车已在挪威凿孔100多万米。日本近年来已有近10台全自动化的液压凿岩设备在生产中得到运用。法国Sccoma公司的自动化钻车也在一个铀矿进行工业试验，瑞典的计算机控制的自动化钻车在瑞典矿山应用也已取得明显效果。在我国，计算机控制的钻车钻臂运动也已完成实验室的初步试验工作。总之，液压钻车凿岩的优越条件，是气动钻车无法实现的。

应用和推广液压凿岩设备，一次性投资赞用高，对操作维修人员的技术水平要求高，要有备件来源，应有现代化的管理技术，这样才能使液压凿岩设备充分发挥作用。

国外液压凿岩设备迅速发展

从前述液压凿岩没备销售使用量的增长及国内外成千篇资料报道，可以看出瑞典、法国、芬兰、挪威、联邦德国国井下金属矿山液压凿岩设备占矿山岩设备的80%以上，绝大多数技术先进的矿山巷道掘进已完全液压化了。凿岩工作全部液压化的矿山也不限于瑞典波立登公司的Stekeniokk列(1983年前就实现了)及基律纳卢基公司的Viscaria铜矿，法国的洛林铁矿，芬兰、挪威、日本的部分矿山也实现了并下全部液压岩，而且有的矿山实行计算机控制的液压化凿岩，甚至于地下工程、铁路隧道掘进及水利涵洞开挖绝大部分也采用全液压凿岩设备进行凿岩工作。

液压凿岩设备在中小型露天矿山应用及石方工程开挖也有较快的发展，瑞典、芬兰等国将取代使用多年的潜孔凿岩设备。大中型露天矿小在芬兰Tamrock公司HL4000超重型液压凿岩机及Herbert配套钻饥研制成功后，在坚硬岩石上钻孔直径为175~230mm，不论在凿孔速皮、机动可靠及经济效益方面均向同级牙轮钻机握出了挑战。国外资料报道，1934年4月Herbert液压钻机(配HL4000影重型液压凿岩机)在挪威北欧最大的露天铁护Sydvaranger公司的Bif-rneatn露天矿(年产2500万吨)取代了潜孔钻机。该钻机在抗压强度为176.52MPa的岩石上钻进速度为60~70cm/mnin，孔深为20~38m，作业率达85%，1984年4~12月钻孔15000延米，1985年钻进30000~40000延米，而该矿同级6台牙轮钻机的钻进指标是130000延米。

液压凿岩设备能够得到推广应用的关键是其主机液压凿岩机的完善。经15年来的发展，各国专业公司(厂家)的产品一般都发展到第2代、第3代甚至第4代了。它们大都自成系列，品种繁多，规格齐全，已能满足矿山及其他石方开挖工程的需要。表4见本刊1986年第2期P37~41，这里略)列出了近年来世界上液压凿岩机主要研制国家的公司(厂家)生产的71种型号的液压凿岩机的主要技术性能。从表中看出，一般轻型液压凿岩机重25~65kg，中型重65~120kg，重型重120~350kg，超重型最重达1100kg，如芬兰的HL4000型液压谐岩机。它安装在Hsrbert型钻车上，可钻乘直或倾斜炮孔，孔深可达30米。可以满足大型露天矿钻孔需弢。

为了提高液压凿岩机适应矿山凿岩工作的要求，根据1936年9月北京矿山设备展览金芬兰Tamrock公司利瑞典Atlas Copco公司的介绍，他们在液压凿岩机及井下和露天钻车研制方面又有了新进展。表5(见本刊1985年第4期P36，这里略)是瑞典At1as Copco公司为隧道开挖、并下深孔钻凿、天台阶开挖及复盖层开挖钻孔提供的14种COP1238系列的液压凿岩机的技术性能、配套推进器和钻车的型号。

为了保证液压凿岩机发挥应有的效用，配套钻车的研制也日趋完善，品种规格发展很快，完全能满足凿岩工程凿孔生产的需要，液压凿岩没备的专业厂家还生产了一批微电脑控制的全液压钻车供用户选购。从1986牛9月北京国际展览中心《国际矿山设备展览会》简最新资料查出，1987年可供订货的三个主要公司生产的钻车情况如下:

瑞典Atlas Copco公司:5英42个型号。共中轨轮式10种，轮胎式19种、履带式4种锚杆及采矿钻车9种，42个型号中配液压凿岩机工作的为26种。

芬兰Tamrock公司:5类57个型号。其中轨轮式5种、轮胎式35种、履带式5种、竖井、锚杆及采矿钻车12种。57个型号中配液压凿岩机工作的全液压钻车为37种。

法国Eimco-Secoma公司:4类20个型号。其中履带式4种、轮胎式16种。该公司的钻车全部配用液压凿岩机工作。

上述钻车适用断面最小可在4~10m²巷道中工作，最大可在90~127m²的双轨铁路隧道或其他大型井下工程中应用。

从近年发展井下钻车的型号看，绝大部分为轮胎式，以适应井下高效无轨掘进和开挖的需要。

在露天全液压钻机方面也有较快的发展。国外资料报道，瑞典Atlas Copco公司可供订货的有ROC410H、ROC712H、ROC812H、ROC912H四个系列，孔径自27~127mm的9种液压钻机。芬兰Tamrock公司可供订货的有DHA400、DHA800系列及Herber重型液压钻机等，孔径自35~280mm的10科产品。上述两公司的露天液压钻机的主要技术性能见表6(见本刊1985年第4期P40~41，这里略)和表7。瑞典Atlas Copco公司及芬兰Tamrock公司在国际矿山设备销售市场的销售情况见表1、2、3。从表中看出，到1983年底，Atlas Copco公司共向35个国家和地区销售了563台，而Tamrock公司在1984年6月前向45个国家和地区销售了437台，这一事实说明瑞典Atlas Copcc公司的产品具有更大的吸引力。1984年起由于建设需要，我国铁道部、水电部及煤炭部等单位已向上述两公司进口了各型露天液压钻机60多台，目前正在工程建设中发挥作用。

国内在努力追赶

一、研制情况

我国研制全液压凿岩设备起步并不晚。当1970年法国Montabert公司第一台实用的液压凿岩机用于生产后，我国一些单位就着手收集资料，并于1973年开始联合研制工作。经过8年努力，第一代产品YYG80型液压凿岩机、CGI2Y型钻车及B25Y型液压专用合金钢成品钎杆，于1980年9月在湘东钨矿通过了部级鉴定。近10年来我国科技部门、矿山及生产厂家，结合我国具体情况,学习、消化国外先进技术，先后研制轻、中、重型液压凿岩机达8个型号，轻型的YYT30型支腿式液压凿岩机重量只有30公斤。到目前为止我国自行研制的各型液压凿岩机制造销售数已超过250台。研制配套的全液压钻车有12个型号，得到应用的有7个型号，其中由中南工业大学和铁二局联合研制的铁路隧道半断面开挖的CGIS2Y型轨轮式钻车，先后在宣化风动机械厂、广东有色冶金机械厂制造了12台，目前正在福建省外福线改线工程隧道掘进中应用。

表8列出了1980年以来通过部、省级技术鉴定的10个型号的液压凿岩机的基本情况。从表中看出10个鉴定型号中有6个1986年鉴定的，另有两种YYGJ145、CYY20型是分别测绘瑞典COP1038HB和法国RPH200型液压凿岩机，结合我国条件进行消化研制的。我国1980年还对引进瑞典的AD101、联邦德国的HH4025型液压凿岩机分别进行了测绘消化，试制了样机，但没有投入批量生产。

表9列出了1980年以来通过部、省级技术鉴定及推广较多的6个型号的全液压钻车的基本情况。

除以上两表列出我国研制的液压凿岩机及钻车外，还有沈阳风动工具厂、天水风动工具厂、莲花山冶金机械厂、红透山铜矿及北京矿冶研究总院、煤炭科学院建井所等单位也在进行液压凿岩设备的研制，有的样机已在现场试验，并取得了一定成果。国内研制全液压凿岩设备是在十分困难的条件下进行的。实践已经证明，经过近4年的努力，通过独立研制与消化吸收相结合的途径，培养了一批理论研究、设计制造和使用维修人员，积累了经验，为今后发展和推广应用全液压凿岩设备创造了有利条件。

二、引进国际先进液压凿岩设备及技术情况

党的十一届三中全会后，为了加快经济建设步伐，制定“六五”经济建设计划，实行对外开放，对内搞活经济的方针，因此，开发能源、建设铁路、开发煤炭及矿山工业成了迫切任务。但国内设备一时满足不了建设需要。自1978年开始，铁道、水电、煤炭、石油、冶金、地质6个部向国外购买高效采掘设备，其中全波压凿岩设备一项就从瑞典，法国、联邦德网等国购进30套，耗资近1000万美元。这些设备除部分因当时考虑不周、盲目购进，造成长期积压外，大部分在铁路隧道掘进、水电涵洞开挖及煤巷掘进等方面发挥了很好的作用。1980年以来我国又花了更多的外汇，从瑞典、芬兰、法国、联邦德国、日本5国6家公司购进260多套全液压凿岩设备。详见表10。从表中可以看到瑞典At1-as Copco公司是我国全液压凿岩设备最大的提供者。表中除75台露天钻机外，其余均为井下采掘设备。这些设备在我国铁路建设、水电涵洞开挖以及矿山工程方面正在发挥积极作用。其中在大秦线昌平县君都山1、2号工地双轨隧道(100m²断面)据进中，利用TH286型4臂钻车(COP1238ME型凿岩机)配先进的无轨装运设备，于1985年10月分别创月掘进316、303延米的国际先进记录。

为了加快发展液压凿岩技术，1984年以来，我国凿岩机被制造部门，或引进软件技术，或技贸结合带进制造技术，以期缩短我国与先进国家的差距。然而，那些提供技术的公司所提条件是很苛刻的，一般液压凿岩机规定过3~4年才允许国内生产。在此之前钻车所配液压凿岩机由原提供技术的公司按市场价格配给。

表11为我国引进国外凿岩设备制造技术的情况。引进的井下和露天钻车都是无轨行走式，从表中看出引进的代价是昂贵的。除了软件费用外，为了让国内技术人员掌握先进技术，既要多次派人远涉重洋到技术提供国的公司培训、学习，还要请外国公司来人驻厂进行技术交底、指导，帮助我国科技人员尽快消化吸收，以保证产品性能不致降低，各种开支折算到产品上去，致使产品的售价仍然是昂贵的。据有关工厂提供的信息，一台COP1238ME型液压凿岩机的价为人民币6~8万元，一台水星14型双臂凿岩钻车售价达人民币85万元。显然这些设备，如不是重点建设的铁道、水电、矿山等工程，一般薄利工程部门是难以问津的。此外，我国并下矿山多为有轨的这种状况近10年难以改变。而引进技术全部是无轨行走的，这样，无疑就将70~80%的中小矿山用户排除在外。因此，近年来人们在议论引进全液压凿岩设备时，提出下述意见是很中肯的:

1.液压凿岩设备高效、节能、速度快，无疑是发展方向；

2.价格太贵，非重点工程连国产低价液压凿岩设备都用不起，进口设备就更不敢问津了；

3.进口凿岩设备的备件、钎具均需国外进口，有的液压油也得进口，一根钎杆500美元，一个活塞1700美元，前后衬套各1100美元，如备件、钎具供应不上，设备就不能运转；

4.液压凿岩设备先进技术是世界综合技术水平的体现，要让国产的和进口的全液压凿岩设备正常作业，必须提高一个国家的综合技术水平。因此，加工设备、橡胶制品、液压油、各种液压元件、钎具材质、制造工艺水平均应提高到充分发挥液压凿岩设备效能的水平，才能提高机器的作业效率；

5.加强技术培训，提高操作、维修、管理入员的技术水平和工作素质；

6.应明确引进国外液压凿岩技术是为了消化吸收国外技术的长处，更好的发展我国的液压凿岩技术。国外产品一般3~5年进行一次更新换代，待引进设备全部能够生产后，国外又出现了更先进的产品；

7.要加快发展适应我国需要的新产品，5家工厂巨资引进的制造技术，规格不多、品种不齐，因此必须在保证引进产品质量的同时，研制、完善和推广我国已经鉴定和应用有效的产品；

8.不论是引进技术的厂家还是国内自行设计研制的厂家和单位，都应完普科学检测手段，以揭示和认识液压凿岩设备的内在规律，为研制新产品提供可靠的依据。形势要求对液压设备的设计研制单位，应给予更多的投资和支持。

综上所述，我国发展全液压凿岩设备采取国内研制和购买国外先进设备及制造技术的方针，促进了我国液压凿岩技术的发展。为“七五”计划期间的交通、能源、矿业等工程提供先进的液压凿岩设备有了保证。但在引进技术方面有一定的重复，购买国外液压凿岩设备方面也存在一定的盲目性，以致部分长期积压仓库，浪费了有限的建设资金。而对国内设计研制方面又缺乏资金和人员充实，以致研制周期拖得较长，国内同行希望得到上级更多的支持，以加快发展液压凿岩设备新技术，使井下和露天矿山及其他岩石工程早日推广应用性能可靠、物美价廉的国产液压凿岩设备。

液压凿岩设备在露天矿(岩石工程)的应用前景

我国钢铁工业的原料--铁矿石的90%来自露天矿。煤炭有近5%左右系露天采出。有色金属原料的20%属露天开采，随着铝业开发，这一比例还在上升。化工用的矿石也有20%露天采出。水泥工业原料石灰岩与建筑装饰材料几乎全部露天开采。铁道、水利和水电建设的削坡工程自然都在露天进行。因此露天作业需要大量形式多样、规格齐全的露天钻孔设备，以适应不同性质的岩石、规模大小不同的岩石工程。

五十年代露天矿及其他岩石工程几乎清一色用例绳冲击钻机(磕头钻)。软岩、采煤还用电动回转钻。目前煤炭露天矿仍有50多台磕头钻在作业。

六十年代潜孔钻机逐步取代磕头钻，有的露天矿两种钻机都用。初步统计宣化风动机械厂为露天作业提供的各种潜孔钻机近2000台，目前不论是中小露天矿山或其他地面岩石工程，潜孔钻机仍占主导地位。

七十年代牙轮钻孔技术在国内发展起来了，大中型金属矿山、大型煤矿及大型化工矿山开始采用牙轮钻机。衡阳有色冶金机械厂、江西采矿机械厂制造的牙轮钻机已达到国际先进水平。衡阳有色冶金机械厂的YZ35型牙轮钻机还获得了国家金牌奖。在国外，1975年以后发展了露天液压钻车，这一时期露天钻孔以牙轮钻、潜孔钻为主，液压钻机初露头角。

八十年代的露天矿仍广泛使用牙轮钻机和潜孔钻机，用户发现牙轮钻进设备能耗大，成本高，潜孔钻机不仅能耗大，而且钻速慢。因此七十年代中期瑞典At1as Copco公司，芬兰Tamrock公司随着液压凿岩技术的成熟，几乎同一时期开展了露天液压凿岩技术及设备的研制，并自1976年起产品开始投放国际市场。我国对露天全液压凿岩设备的研制还刚刚起步，或者说还是空白。而国外研制该项设备的除上述两个公司外，还有英国的Boart公司、法国的Montabert公司及美国的G-D公司、日本的Furukawa公司等。

露天液压凿岩设备能够迅速发展完善的主要原因是它具有下述优点，能为用户带来明显的经济效益和社会效益。

1.钻速快，不论软、硬岩石均可获得较快的钻速。京广复线工程茶山坳工地的岩石硬度f=10~14，在孔径100mm，孔深20m时纯钻速达900~1200mm/min。而同级孔钻机，在同样的岩石条件下，当气压为10x10⁵Pa时的纯钻速为300~400mm/min与同级牙轮钻机比较，平均钻速也高出一倍。因此采用该项设备可以加快建设速度；

2.重量轻，机动灵活，调移方便。不需改装钻架就可在0°~90°范围内凿孔。在露天矿与台阶边坡方向平行布置打斜孔，爆破效果好；

3.动力消耗低，折算到每米炮孔的能耗只有潜孔钻机的1/3和牙轮钻机的1/2；

4.钻头和钻杆寿命高，根据Atlas Copco公司及Tamrock公司的统计资料表明，钻头寿命超过1000m，钻杆寿命800~1000m。而潜孔冲击钻孔，冲击时应力波峰值高，影响钻头寿命。牙轮钻是在强大的轴压下旋转滚动破碎岩石，钻头损坏快；

5.用途广泛，由于液压凿岩机可以随岩性的差异调整活塞冲程及转速，因此能充分利用液压凿岩机的特有性能，既可进行冲击旋转凿孔，也可旋转冲击凿孔，甚至在软岩层可改换钻具实现旋转钻孔。目前上述公司还为岩石工程部门设计了多种规格的露天液压旋转钻机，可供用户选购；

6.炮孔成本明显降低。根据铁二局科研所的调查材料，采用全液压凿岩设备，每米炮孔的综合成本比同级潜孔钻机低1.5元以上，与同级牙轮钻极相比炮孔成本也明显降低。

鉴于上述情况，我国机器制造部门耗资21.5万美元，与瑞典Atlas Copco公司签订了ROC712H、ROC812H两个系列的露天液压钻车技术转让合同，1986年底将有两台ROC712HC-00型露天液压钻车散件运抵天水风动工具厂组装。借此作好技术练兵及加工、检测手段的准备，为批量生产这种设备创造条件。

我国各类矿山及其他露天岩石工程现有磕头钻及潜孔钻机近2000台，如逐年采用国产露天液压凿岩设备所取代，不仅可以加快矿业开发和岩石工程的建设速度，而且可以节省能源支援其他建设部门。我国使用这种钻机所取得的效益表明，液压凿岩设备在露天矿山及地表岩石工程中均具有广阔的发展前景。

由于液压凿岩设备的主机液压凿暑机，是属于技术层次较高的液压精密机器，加工制造手段要好，并要严格保证零件和装配质量，同时要求操作、维修及管理人员都必须经过严格的技术培训，使他们熟悉设备的结构原理、操作注意事项、保养维修知识、故障分析及排除方法。并选用合格的液压油，准备足够的备品备件，以保证设备能发挥应有的效果。

结束语

液压凿岩设备是近15年来开发完善的凿岩机械新一代，国内外生产实践均已证明，它在矿业开发及各种岩石工程的凿岩工作中，有着广阔的发展前景。我国自己的研制队伍也已形成，测试手段基本完普，也积累了经验，国家给以必要资金，支持科技人员继续努力，独立研制和消化吸收国外先进技术，形成具有我国特色的系列产品是完全可以做到的。

发展液压凿岩技术，对我国钻具、橡胶密封件和液压油质量以及各种液压元件的质量都提出了较高要求，希望得到冶金、军工、机械等部门的大力支持，共同提高和完善我国的液压凿岩技术。