大断面隧洞掘进的大型凿岩台车是我国当前正在着手研制和发展的地下工程设备之一。本文根据有关资料，主要是瑞典阿特拉斯和芬兰坦姆洛克的有关资料简述国外大型凿岩台车的设计和选型的一些问题，供发展和研制我国大型凿岩台车参考，不妥之处欢迎批评指正。

一、新型凿岩台车的特点

国外大断面(即一般断面大于30平方米者)隧洞钻爆法掘进已普遍采用新型轮胎式或轨道式凿岩台车，现在世界上许多国家如瑞典、芬兰、法国、西德等较多地生产这种新型凿岩台车，日本、美国和苏联等国也生产这种新型凿岩台车。我国冶金矿山部门1970年后也开始研制并生产和采用这种新型凿岩台车，但属于轻小型。

新型凿岩台车可称为液压钻臂式凿岩台车。新型凿岩台车是将支持和操作重型导轨式凿岩机的支臂(简称钻臂)装设在移动的台车构件上进行多机凿岩作业，台车可为轮胎式或轨行式。旧型凿岩台车一般是将柱架式或梯架式导轨凿岩机装设在多层轨行式台车平台上进行多机凿岩作业。

新型凿岩台车的主要特点是:

（一）新型凿岩台车一般配备工作范围较大、动作灵活的重型液压钻臂，单臂工作范围可达70~80平方米。钻臂犹如多能的机械手，可灵活地上下仰俯，左右摆动，并可伸缩；钻臂上的凿岩机推进器导轨也可灵活地上下仰俯左右摆动和伸缩(补尝钻臂俯仰、摆动时臂座至掌子面的距离)；有的推进器导轨可翻转180°，使凿岩机紧靠周边；有的推进器导轨除可翻转外还可在既定轴线的条件下再固定外倾一个小角度，便于钻边孔，更好地控制开挖规格；钻臂上的凿岩机可在立面和平面上自动平移，方便对眼，最大限度消除钻眼空白区。钻臂又可分为摆动式(上下左右摆动)和迴转式(在断面上迴转)两类。国外典型液压钻臂如下图1示例。图1A为瑞典阿特拉斯新型BUT15液压钻臂，是目前世界上最大型的摆动式液压钻臂，其工作断面最大达8600x9400毫米(高x宽)。图1B为芬兰坦姆洛克ZR990液压钻臂是目前世界上最大型的迴转式钻臂，其工作断面为直径9900毫米的圆断面。

(二)新型凿岩台车一般配备数量不多的重型高效能导轨式凿岩机，如重量大于100公斤的中高频风动凿岩机或更大冲击功、更高效能、凿岩参数(冲击频率、行程、冲击功)可根据岩质和孔径进行合理调整的液压凿岩机。由于重型高频凿岩机，尤其是液压凿岩机钻进速度快，每台凿岩机平均可担负15~30平方米断面上的凿岩工作。由于凿岩台车上的凿岩机台数少(一般是2~8台)，所以既减轻了设备重量又节省了劳动力，方便集中操作。

(三)新型凿岩台车一般是多功能的，除凿岩外还可利用台车上的特设举升工作平台进行高断面的装药和顶拱锚固等项工作，实现掘进的综合机械化。

(四)新型凿岩台车一般均为集中操纵，一人可控制数台钻臂及凿岩机，可自动开钻，停钻，进退钻，有的尚能自动反卡钻。正在研究按程序自动布眼和对眼等，以进一步提高自动化水平，提高凿岩生产率。

二、轮胎式或轨行式凿岩台车的选择

新型凿岩台车主要分为轮胎式和轨行式。轮胎式一般是自行的，采用重型载重汽车、装载机、拖拉机或专用机动车辆作为台车底盘。轨行式一般是非自行的，需外力拖曳、或电动、气动作短距离自行。日本等国还生产履带式拖拉机作底盘的自行式凿岩台车。

对于某一地下工程是采用轮胎式或轨行式凿岩台车取决于整个地下工程掘进组织是采用有轨还是无轨出碴运输。有轨或无轨掘进组织的决定又取决于许多因素，一般需通过综合的技术经济比较确定。现国外由于发展适于地下工程的大型轮胎式凿岩台车，轮胎式装载机，地下型履带式挖掘机和大型地下工程运输车辆,大断面隧洞掘进多倾向于采用无轨掘进组织。据国外1970年前的统计:断面80平方米以上的各类隧洞中绝大部份采用轮胎式凿岩台车；洞长在1公里以下的各类隧洞中也绝大部分采用轮胎式凿岩台车；水工隧洞工程有50%采用轮胎式凿岩台车；公路隧洞工程绝大部分采用轮胎式凿岩台车。无轨运输掘进组织总的优点是设备可大型化(主要是出碴设备可大型化)；辅助工程量(主要是道路工程量)可大量减少；节约劳动力(包括主要和辅助的)；设备调动，进出工作地点机动灵活，可提高设备利用率等。但无轨运输掘进组织在未采用双向行驶汽车和侧卸装载机时，常因洞宽不足需沿隧洞的一定距离设装载硐室或避车硐室，装载硐室的间距一般为50米，避车、迴车硐室的间距根据运输车辆交会和调向要求确定，一般在150~400米之间。对于长隧洞这种附加工程量是相当可观的，对水工隧洞不仅增加开挖量，而且还增加混凝土回填量。另外无轨运输组织相应带来在洞内工作柴油机废气的严重污染问题，除需采用净化措施外，还需增加通风量，一般每匹工作马力约需2~6立方米的通风量，对于长隧洞通风费用将明显增大。所以长隧洞工程常从经济观点出发采用有轨运输掘进组织。根据国外经验，当掘进长度在1~2公里以上时，采用有轨运输掘进组织较为经济。图2为挪威某一大断面隧洞工程无轨运输和有轨运输掘进组织的经济比较成果。

就凿岩台车本身而言，轮胎式凿岩台车和轨行凿岩台车相比较有如下优点:

(一)自重较轻，如80~100平方米断面隧洞开挖的轮胎式凿岩台车重约35~40吨，而轨行式凿岩台车重约60~70吨，这主要是由于轨行式的凿岩台车构件比较庞大引起。

(二)机动灵活，由于轮胎式凿岩台车是自行的，以汽车、专用机动车、装载机、拖拉机等作底盘，行速快，行程可无限制，转弯半径小，在地下工程中行走、移位比较灵活，可迅速进出工作地点，设备调遣灵活，可提高设备利用率，如可在相邻的几个工作面共用一台设备等。

(三)无需专门为凿岩台车铺设轨道，道路辅助工程量少。

但大型轮胎式凿岩台车也有其局限性:

(一)由于必须保证台车荷载平衡，以便台车在工作和行驶时稳定、灵活，也为了使用操作上的方便，轮胎式凿岩台车上的钻臂一般不宜装的过多、过高，一般最多设3层、6台，最大凿岩高度一般不超过10~12米，所以大型轮胎式凿岩台车常不能满足一次完成高断面隧洞的全断面掘进要求。

(二)轮胎式凿岩台车所能提供高掌子面装药的举升工作平台数量和工作场所比较有限一般仅附设1~2个举升工作平台，每一个工作平台面积在2平方米以下，故利用凿岩台车上的工作平台装药速度常受到限制，因此延长了整个开挖循环作业时间。

(三)采用轮胎式凿岩台车时相应采用无轨运输组织，如上所述，对于长隧洞无轨运输掘进组织常又是不经济的。

综上所述，轮胎式凿岩台车主要适用于断面高度小于10~12米，掘进长度约小于2公里的大断面隧洞掘进。对于一次开挖高度大，掘进长度长的大断面隧洞常仍采用轨行式凿岩台车。随着地下工程装载机、运输设备大型化，低污染柴油机及其废气净化技术的发展，无轨运输掘进的适宜掘进长度倾向于扩大，轮胎式凿岩台车相应成了现代大型凿岩台车发展的主要方向。

三、定型和非定型凿岩台车的选择和设计

国外大型凿岩台车有定型和非定型两类。定型凿岩台车的工作断面规格，钻臂在断面上的布置，钻臂、凿岩机、推进器配套规格和钻臂安装基座构件型式及台车底盘均为定型的。表1、2分别列出瑞典阿特拉斯和芬兰坦姆洛克大型定型轮胎式凿岩台车规格。这两个公司的定型轮胎式凿岩台车配备2~3台钻臂，工作断面小于80平方米。西德和法国塞可玛(Cecom)大型定型轮胎式凿岩台车的规格也大体相同。

当定型凿岩台车不能适应工程要求(主要是工作断面，凿岩生产率和钻臂数不足)时一般则采用专门设计的非定型凿岩台车。大型轨道式凿岩台车由于它主要使用于高断面，门架需适应不同车辆通过要求等，故一般为非定型的。非定型凿岩台车的主要工作部件如钻臂、凿岩机、推进器等与定型凿岩台车是通用的；不同处在于凿岩台车上的钻臂数，钻臂在断面上的布置，钻臂安装基座构件型式，台车底盘型式、举升工作平台数量等可根据不同要求专门设计。国外制造厂在生产定型凿岩台车的同时也生产非定型凿岩台车。

组合法为基础，称Promec法。Promec法系根据用户提出的不同要求从以下三类配套中挑选组合:

第一类配套亦称标准配套，包括液压钻臂凿岩机和推进器及其液压系统。标准配套有很大互换性，可采取许多不同组合适应各种凿岩要求。

第二类配套是供安装钻臂的基座构件。这种构件一般是根据要求设计，型式可多样化，但常尽可能沿用已设计单元用螺栓加以组装在一起。

第三类配套是运载工具(或称台车底盘)可用新的或旧的普通载重汽车或为此用途专门设计的载重汽车，或用装载车，拖拉机作为台车底盘。运载工具必须保证在承受专门荷载时安全、稳定、灵活机动。运载工具可由用户自备。以上三类配套主要是对轮胎式凿岩台车面言，轨行式的钻臂基座构件和机架是结合的，一般是专门设计的门形刚架，允许在其下通过运输车辆。三类配套组合示意于图3。

坦姆洛克对非定型凿岩台车的命名为Plamek。Plamek A为配备风动凿岩机，Plamek H为配备液压凿岩机的。设计方法和上述Promec法相同，但运载工具更多采用定型的。表3、4分别列出阿特拉斯和坦姆洛克部分已生产的非定型轮胎式凿岩台车的规格特性。现国外已生产的非定型轮胎式凿岩台车的钻臂数多为2~6台，少数如法国的塞可玛生产的大型凿岩台车的钻臂数达8台，最大工作断面多为100~120平方米，最大凿岩高度10~12米，最大工作宽度13米，一般配备1~2台供装药、顶拱锚固施工用的举升工作平台。非定型轨道式凿岩台车的钻臂稍多，多至12台，工作断面也较大。

非定型凿岩台车具有较大的适应性，得到了广泛采用。由于其主要工作部件是通用的，钻臂基座构件尽可能重复使用已设计单元，台车底盘可采用通用载重汽车，故非定型凿岩台车的设计工作量较定型设计并无明显增大，设计亦较方便。

水电地下工程因其断面大，形状多异，要求掘进速度快、开挖规格良好，定型凿岩台车常难以满足要求；一般多选用非定型的凿岩台车。