隧道錨桿鉆機(jī)的性能依賴于各系統(tǒng)的協(xié)同工作,核心組成包括動(dòng)力系統(tǒng)、鉆具系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)這5大系統(tǒng)。

1. 動(dòng)力系統(tǒng)
① 氣動(dòng)式:由空壓機(jī)(外接)、氣動(dòng)馬達(dá)、氣控閥組成,壓縮空氣經(jīng)氣控閥調(diào)節(jié)后驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn),同時(shí)提供推進(jìn)力。
② 液壓式:由液壓泵(電機(jī)/柴油機(jī)驅(qū)動(dòng))、液壓馬達(dá)、液壓油缸、溢流閥組成,液壓泵輸出高壓油,通過閥組控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速和油缸推進(jìn)速度。
③ 電動(dòng)式:由三相異步電機(jī)、減速器、變頻器組成,電機(jī)通過減速器降低轉(zhuǎn)速、提升扭矩,變頻器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無級(jí)調(diào)節(jié)。
2. 鉆具系統(tǒng)
鉆具系統(tǒng)是直接與巖石接觸的核心部件,決定鉆孔效率和孔壁質(zhì)量:
① 鉆桿:常用材質(zhì)為高強(qiáng)度合金鋼管(40CrMnMo),直徑25-50mm,長(zhǎng)度0.5-2m(可拼接),表面有排渣槽(螺旋槽或直槽),用于排出巖屑。
② 鉆頭:根據(jù)巖石硬度選擇:
① 軟巖(Ⅳ-Ⅴ級(jí)):一字型、十字型合金鉆頭(成本低,耐磨性一般);
② 中硬巖(Ⅲ級(jí)):球齒鉆頭(鎢合金齒,抗沖擊性強(qiáng));
③ 硬巖(Ⅰ-Ⅱ級(jí)):金剛石復(fù)合片(PDC)鉆頭(硬度高,壽命長(zhǎng),鉆孔精度高)。
3. 推進(jìn)系統(tǒng)
推進(jìn)系統(tǒng)保證鉆具勻速進(jìn)給,提供穩(wěn)定的鉆孔壓力:
① 氣動(dòng)推進(jìn):通過氣缸驅(qū)動(dòng)鉆具前進(jìn)/后退,推進(jìn)力較?。?-5kN),適用于淺孔;
② 液壓推進(jìn):通過雙作用油缸推進(jìn),推進(jìn)力可調(diào)(5-50kN),可適應(yīng)不同硬度巖石;
③ 機(jī)械推進(jìn):少數(shù)電動(dòng)鉆機(jī)采用絲杠螺母推進(jìn),精度高但速度慢,適用于精密鉆孔。
4. 操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)控制鉆機(jī)的啟停、轉(zhuǎn)速、推進(jìn)方向及角度:
① 手動(dòng)操作:小型鉆機(jī)配備手柄、旋鈕,人工控制氣閥/液壓閥;
② 半自動(dòng)操作:支腿式鉆機(jī)配備液壓先導(dǎo)閥,操作更輕便,可設(shè)定推進(jìn)速度;
③ 全自動(dòng)操作:履帶式臺(tái)車配備PLC控制系統(tǒng),通過觸摸屏設(shè)定參數(shù)(鉆孔深度、角度),激光導(dǎo)向定位,無需人工干預(yù)。
5. 輔助系統(tǒng)
輔助系統(tǒng)提升作業(yè)安全性和環(huán)保性:
① 除塵系統(tǒng):分為干式(布袋除塵器、旋風(fēng)除塵器)和濕式(噴水降塵),用于收集鉆孔產(chǎn)生的粉塵(隧道施工粉塵濃度需≤2mg/m3,避免矽肺?。?;
② 排渣系統(tǒng):氣動(dòng)鉆機(jī)通過壓縮空氣吹除巖屑,液壓鉆機(jī)可配套泥漿循環(huán)系統(tǒng)(濕式排渣,適用于易坍塌圍巖);
③ 穩(wěn)定系統(tǒng):履帶式鉆機(jī)配備支腿或配重,防止鉆孔時(shí)整機(jī)傾斜;支腿式鉆機(jī)配備角度儀,確保鉆孔角度符合設(shè)計(jì)要求(通常錨桿與圍巖夾角≥75°)。