一、凿岩台车的特点

我国先后为援外水电地下工程及国内水电地下工程转口和引进一些瑞典阿特拉斯·科普柯(Atlas Copco)Promec大型轮胎自行凿岩台车。这些凿岩台车的型号、规格、主要配套列于表1，其外形示意及工作断面见图1、2、3所示。

这些引进、转口的凿岩台车在配套和工作特性方面的特点如下:

(一)三种凿岩台车均为阿特拉斯Promec非定型、大型轮胎自行隧洞掘进用的凿岩台车。Promec是阿特拉斯根据用户要求专门设计和配制的非定型凿岩台车的命名。它的设计和配套方法是组合法，称Promec法，即根据用户不同要求如掘进断面尺寸、形状、掘进速度、掘进规格等选配液压钻臂、凿岩机，推进器、液压系统、钻臂安装基座、台车底盘(运载工具)等通用部件或专用部件组成凿岩台车，但上列三种凿岩台车均是套用国外其他工程用的设计，并非完全结合我国援外工程和国内具体工程要求设计和配制的。上列PromecT285凿岩台车是阿特拉斯比较早期的产品，采用旧型的配套，PromecT470、PromecTH480凿岩台车是阿特拉斯近期新产品，采用新型的配套。PromecTH480凿岩台车配备了新型的COP1038HD液压凿岩机，因其液压钻臂及凿岩机等均为电动液压操作，故称为全液压凿岩台车。

上列三种凿岩台车除了主要部件钻臂、凿岩机及其动力各不相同外，钻臂安装基座型式、台车底盘、钻臂在断面上的布置也各不相同。

(二)各凿岩台车均配备台数不多的重型高效能导轨式凿岩机。

PromecT285凿岩台车配备4台BBC120F重型可逆回转风动导轨式凿岩机，机重69公斤，冲击活塞直径120毫米，冲击频率1900次/分，耗气量9.3米³/分，在花岗岩中的纯钻进速度0.6米/分(菲尔泽工程实达值)，钻孔直径50毫米，最大孔径可达120毫米，该台车的最大钻孔深3.6米。

PromecT470凿岩台车配备3台COP126ED重型独立回转风动导轨式凿岩机，机重175公斤，冲击活塞直径125毫米，冲击频率2380次/分，耗气量15.2米³/分，在花岗岩中纯钻进速度0.65米/分(厂家建议值)，钻孔直径51毫米，最大孔径可达125毫米，该台车的最大钻孔深3.6米。

PromecTH480凿岩台车配备4台COP1038HD液压凿岩机。COP1038HD液压凿岩机是一种液压驱动、独立回转的导轨式凿岩机，即以高压油液驱动活塞高频往复冲击钢钎，以液压马达驱动钢钎回转。机重130公斤，冲击油缸直径44毫米，冲击活塞最大冲程68毫米，冲击液压150~250巴，回转动力液压90巴，冲击频率在2500~3600次/分范围内调整，冲击频率，冲击行程、冲击功可根据岩质和孔径调整，使用钢钎直径38毫米，在花岗岩中的纯钻进速度1.6米/分(试验值)，钻孔直径50毫米，最大钻孔直径可达89毫米，该台车的最大钻孔深5米。

液压凿岩机是近期新发展的高效能凿岩设备，它的特性及与风动凿岩机相比较的优缺点如下:

1、机械效率(输出功率和输入功率之比)高，风动凿岩机仅10%，液压凿岩机可达30%。如每台COP126ED风动凿岩机需耗压缩空气15.5米/分，约需功率125~150千瓦；而每台COP1038HD液压凿岩机的液压系统功率仅约40~45千瓦。

2、冲击功大、钻进速度快。风动凿岩机由于受到钎头允许应力、耗气量、压气压力、机器重量等的限制,冲击功现已达到难以再提高的程度。液压凿岩机由于不受上述因素限制，冲击功可设计得更大，如COP1038HD液压凿岩机的冲击功比最大型的COP126ED风动凿岩机的冲击功增大了约60%左右。液压凿岩机的冲击频率、冲击行程、冲击功可根据岩质、孔径进行调整，取得较优凿岩参数，所以钻进速度可比风动凿岩机提高。如COP1038HD液压凿岩机当钻孔直径50毫米时，在花岗岩中的纯钻进速度达1.6米/分，比COP126ED风动凿岩机在同等条件下的纯钻进速度0.65米/分高2.5倍。

3、改善工作环境。液压凿岩机不对外排气，不因排气产生令人厌恶的低频噪音，虽仍存在较高的活塞冲击钢钎的高频噪音(100余分贝)，但略低于风动凿岩机的高频噪音，而且高频噪音可用一般耳罩加以防御。图4为风动凿岩机和液压凿岩机不同频率声压比较。液压凿岩机还由于不对外排气和排出油沫可保证工作周围环境较为洁净，工作面的能见度较好。

4、节约钢钎。在同一冲击功条件下，液压凿岩机的冲击活塞由于采用高压油液驱动，可设计得直径小一些，和钢钎直径相近，使钢钎承受较为均匀的波幅应力，降低钢钎的峰值应力，延长钢钎使用寿命。另外，油介质尚能吸收岩石给钢钎的部分撞击力，亦有利于延长钢钎使用寿命。如COP1038HD液压凿岩机的冲击活塞直径约44毫米，和使用的钢钎直径38毫米很相近；而COP126ED风动凿岩机的冲击活塞达125毫米，大于所用钢钎直径38毫米。

5、液压凿岩机的主要部件冲击活塞等可利用动力油液润滑，仅需为凿岩机设立回转部分的油雾润滑系统，使凿岩机油雾润滑系统大为简化。

液压凿岩机的缺点是:动力油液不能像风动凿岩机的动力压气那样可由统一管网供应来得方便，而必须随设一个较大的液压系统；在易燃、易爆的地下工程中使用不如风动凿岩机安全；在高温地区使用，液压系统散热增高周围温度，不如风动凿岩机对外排气可起到降温作用液压凿岩机及其液压系统操作、维护比较复杂，要求技术水平较高等。目前液压凿岩机及其液压系统的造价较昂贵，使用、调整尚缺乏丰富经验。各凿岩台车的凿岩机推进器系根据凿岩机规格、推进行程、钻眼深度、动力供应条件等选配。可采用风动螺杆式或链条式推进器，或液压钢素式推进器。BBC120F凿岩机采用BMS814风动螺杆式推进器。COP126ED、COP1038HD凿岩机均采用 BMH624、BMH618液压钢索式推进器。

由于各凿岩台车所配备的凿岩机钻进速度较快，所以每台凿岩台车上的凿岩机台数不多，操作方便。每一凿岩机平均担负15~30米²掘进断面上的凿岩工作。如此配置，一般可在3-4小时、半个工作班的时间内完成一个开挖作业循环的凿岩工作。计及其他机械化开挖作业的时间，使用这类凿岩台车掘进隧洞，一般月进尺可达100米以上。

(三)各凿岩台车均配备工作范围大、动作多而灵活的支持和操纵导轨式凿岩机的重型液压钻臂。

Promec T285凿岩台车配备旧型BUT14系列重型液压钻臂。PromecT470、Promec TH480凿岩台车配备新型BUT15系列重型液压钻臂。各凿岩台车钻臂的技术规格见表2。

BUT14系列钻臂有四种规格:BUT14F定长臂；BUT14E伸缩臂；BUT14FR定长臂，推进器导轨翻转180°；BUT14FR伸缩臂，推进器导轨翻转180°。此外尚有BUT14RO推进器导轨偏置翻转360°；BUT14RC推进器导轨中心翻转360°。在BUT14钻臂的基础上发展的BUT15钻臂是近期的新严品，在瑞典已定型生产。下面着重介绍BUT15系列钻臂的特性。

新型BUT15系列钻臂分为配备风动凿岩机和螺旋式或液压推进器的BUT15型及 配备液压凿岩机和液压推进器的BUT15H两大类型，各有三种规格:BUT15E和BUT15EH伸缩臂长；BUT15ER和BUT15ERH伸缩臂长、推进器导轨可翻转180°；BUT15FR和BUT15FRH固定臂长、推进器导轨可翻转180°。尚有BUT15F固定臂长钻臂，因其可为BUT15E型臂收缩使用所代替，故不成为单独规格。因BUT15ER和BUT15ERH钻臂既有较大的工作范围，又可使炮眼靠近周边，故大型3~4臂凿岩台车一般均选用BUT15ER和BUT15ERH钻臂。

两种系列钻臂的动作计有臂的伸缩、上仰、下俯、左右摆动；推进器导轨的伸缩、上仰、下俯、左右摆动、翻转180°、固定上仰(外倾)等。各动作均由相应液压油缸集中远距离操纵。

两种系列钻臂均设有带引导油缸的立面和平面液压自动平行导向机构，这一套自动平行导向机构可使钻臂俯仰和水平摆动时推进器导轨自动保持水平，实现在立面和平面上平移，使在任何角度时凿岩机均垂直于掌子面，方便对眼、消除钻眼空白区。

两种系列钻臂均设有推进器导轨伸缩长度补偿机构，有了这一套长度补偿机构，当钻臂俯仰左右摆动时，推进器导轨可伸缩补偿臂座至掌子面之间距离，使台车在有效工作断面范围内工作，无需移位。

BUT15ER钻臂除了设有推进器导轨可翻转180°的机构，使凿岩机尽可能挨近隧洞周边外，还增设推进器导轨"固定上仰"(外倾)机构，当推进器导轨轴线既定后再使导轨固定外倾4°，配合推进器导轨翻转机构打周边炮眼，更好地控制开挖规格，避免欠挖或超挖。

BUT15系列钻臂于支臂和导轨支架间还加设一套调节推进器导轨俯仰角组合的机构，推进器导轨俯仰油缸的活塞杆与导轨支架内端的扇形铁上不同孔位连接可得到钻爆破孔(上仰57°，下俯55°)、钻向上锚杆孔(上仰90°，下俯22°)、钻向下孔(下俯90°，上仰22°)的不同仰俯角组合。

两种系列钻臂可用于钻立面、平面的直、斜孔(包括各种型式掏槽孔)，向上的直、斜孔(包括各种向上锚杆孔)，BUT15系列钻臂还可用于钻向下直、斜孔(包括各种扩挖辐射孔)。尤其是BUT15ER钻臂工作性能最为完善，可适于进行光面爆破和将进行喷锚支护隧洞的凿岩工作，能较好地控制开挖规格、避免欠挖或超挖。

两种系列钻臂的工作断面形式均为近长方形，既适于掘进园形断面隧洞，又适于掘进方园形断面隧洞。

两种系列钻臂结构上的特点是臂体采用刚度大、重量轻的薄钢板箱形结构；臂座采用方便安装和摆动支臂的三臂轭型式；油缸与臂体连接采用安装精度高、使用寿命长的膨胀销轴等。

(四)各凿岩台车均配备一个由双重伸缩支臂举升的工作平台供进行登高、装药、顶拱锚固等项工作。

PromccT285凿岩台车配备旧型HL32工作平台，平台最大工作范围约11x11(米2)(高x宽)、载重量250公斤，支臂最大伸长8.3米，工作平台面积约1x1.2(米²)(长x宽)。

PromecT470、PromecTH480當岩台车配备新型HL75工作平台，工作平台最大工作范围约11.2x13(米²)(高x宽)，支臂最大外伸长9.6米和10.7米，工作平台面积约0.9x1.2或2x1.2(米²)(长x宽)。

(五)各凿岩台车的钻臂及其凿岩机、推进器等均集中控制并具有一定的自动化水平，一人可操纵数台(一般2台)钻臂工作。

各凿岩台车钻臂的立面平行导向是液压自动的；钻臂的仲缩、俯仰、摆动，推进器导轨的伸缩、俯仰、摆动、翻转及固定外倾是电磁液压远距离操纵。PromecT470、PromecTH480凿岩台车的凿岩机可半自动开钻(人工对眼后开始自动钻进)、自动进退钻、停钻等。PromecTH480凿岩台车上的液压凿岩机的冲击、回转、进退钻、停钻均为电磁液压或风动液压远距离控制，并可按一定程序自动进行，还设有自动反卡钎装置和相应保安信号装置。

各凿岩台车均不能自动对眼，需操作人员掌握熟练的对眼操作，否则将降低凿岩生产率，对眼耗时最大可达总凿岩时间的30~40%。

(六)各凿岩台车的钻臂安装基座构件均较简单。

PromccT285凿岩台车采用组合式(或称积木式)梯形构件作为钻臂安装基座，可根据需要高度进行组合，此构件是阿特拉斯最早设计的典型基座构件，适于钻臂安装高度中等的凿岩台车使用。

Promec T470、Promec TH480凿岩台车采用整体式三角形刚架作为钻臂安装基座，此构件是阿特拉斯近期新设计的典型基座构件，适于钻臂安装高度较低的凿岩台车(包括阿特拉斯定型轮胎自行凿岩台车)使用。

两种基座结构均较简单，考虑了一定的通用性，可方便地安装在不同的台车底盘上。

(七)各凿岩台车均采用轮胎式机动自行底盘，行速较快，移位灵活。

Promec T285凿岩台车采用Bjoern(熊牌)B13T载重量13吨的载重汽车作为台车底盘。利用普通载重汽车作为台车底盘，降低造价是这种凿岩台车的特点之一。

Promec 470、Promec TH480凿岩台车采用阿特拉斯委托瑞典Vo1vo BM公司设计和制造的Plamec DC150和P1amecDC200型绞接车架四轮运载车作为台车底盘。

PlamecDC运载车是根据地下工程凿岩台车的要求而设计、制造的，更适于在地下工程中使用，其最大行速10公里/时、爬坡能力1:7。

不论采用普通载重汽车或专门运载车作为台车底盘，行速均较快，均满足凿岩台车行驶和工作时稳定要求，对洞内道路无特殊要求。

(八)各凿岩台车自重均较轻。

PromecT470凿岩台车总重32吨(包括运载车重)，PromecTH480凿岩台车总重38吨(包括运载车重)，约为相同工作断面轨道式凿岩台车重量的50-75%。

(九)各凿岩台车的最大工作高度均有一定限制，工作宽度较为灵活。

各凿岩台车钻臂安装高度均力求低些，以保证凿岩台车行驶和工作时的稳定性和操作方便，因此各凿岩台车钻臂安装中心以上的工作高度均得到充分利用。一般钻臂安装高度确定后，凿岩高度已不能再提高。由于台车系轮胎自行，移位方便，当工作宽度不足时可移位使用，必要时一个宽工作面可两台凿岩台车同时工作。

(十)各凿岩台车上的工作平台数量和工作面积均有限，需采取相应加速装药措施如改正药包结构，改进装药工艺，装药和凿岩部分平行作业等。采用此高效能凿岩台车掘进隧洞，高大掌子面的装药耗时常大大超过凿岩时间，成为开挖作业循环中的控制环节。

(十一)各凿岩台车一般均可用于钻顶拱锚杆孔并可在工作平台上进行顶拱锚固工作,但凿岩台车上未配备除钻孔以外的其他顶拱锚固器械，常需另设顶拱锚固专用台车。

(十二)各凿岩台车均未考虑用于洞顶残留危石撬除，所以顶拱残留危石撬除需另设器械解决。

二、关于引进国外和发展我国大型轮胎自行凿岩台车的商榷

为了适应我国大断面地下工程发展的需要、提高地下工程施工机械化水平和掘进速度、有效控制开挖规格避免欠挖、超挖，引进一些和发展我国大型轮胎自行凿岩台车是必要的。

根据上述引进、转口凿岩台车使用的初步经验，阿特拉斯Promec凿岩台车是隧洞掘进的高效能凿岩设备。它对不同掘进断面和炮眼型式的适应性、移位和操作的灵活性，眼位、方向、开挖规格控制的准确性、安全性、可靠性均较好，具有一定的自动化水平。可重点引进。

但已引进和转口的几台凿岩台车工作高度均偏低。如菲尔泽水电站导流隧洞最大开挖高度达11米，而PromecT285凿岩台车最大凿岩高度仅8.7米，尚不足2.3米，需考虑二次开挖。又如鲁布革引水隧洞开挖高度9~9.2米，而PromecTH480凿岩台车的最大凿岩高度仅8米，尚不足1~1.2米，也需考虑二次开挖。

阿特拉斯Promec凿岩台车原可根据用户要求和工程具体条件设计和配制，所以在引进Promec凿岩台车时宜根据工程情况提出具体要求与阿特拉斯公司协商订购，避免由于凿岩高度的少量不足而带来的麻烦。鉴于水工隧洞断面差别较大，有时即使在同一工程中断面差别也较大，为了使引进设备有较大通用性，可考虑引进如下图5所示的Pro-mecT287六臂凿岩台车那样型式的设备，当开挖高度低时，可去掉上层两台钻臂使用。引进这种设备第一次投资可能较多，但通用性较大，从长远看比较有利。

很据轮胎式自行凿岩台车配置的特点，凿岩高度是设备的控制性参数，当钻臂安装高度确定后凿岩高度一般难以增加，所以在选型中应着重研究可能的凿岩高度，提出相应的技术要求。

近年来国外积极推荐配备液压凿岩机的全液压凿岩台车。液压凿岩机的优缺点如上所述，从技术上看，选用全液压凿岩台车无疑是优越的，引进一些也是必要的，但从节约外汇投资和发挥现有动力压气设备作用等方面 着眼，风动凿岩台车在许多场合仍有可取之处，这点宜在设备选型中加以考虑。

根据国外发展大型轮胎自行凿岩台车的经验，首先必须发展重型高效能凿岩机(包括风动和液压的)和重型液压钻臂。近几年来我国矿山机械部门研制成功了一些液压钻臂如CGJ200-2、CGJ500-3、CTJ200-2、CTJ500-3凿岩台车上的液压钻臂和重型导轨式凿岩机如YG-40、YG-80、YG-90型导轨式凿岩机，正在研制液压凿岩机，但这些液压钻臂一般还属轻小型，风动导轨式凿岩机还属低频(2000次/分以下)，重量未超过100公斤。故为了发展我国大型轮胎自行凿岩台车，首先必须加紧研制高效能凿岩机和重型液压钻臂，以便侦凿岩台车上的钻臂及凿岩机装设台数少些，方便操作、减轻设备重量。根据水工隧洞断面形状、尺寸多样化的特点，在凿岩台车设计、配套上阿特拉斯的Promec组合法值得借鉴。