工程机械的跨界使用方案探究——基础桩工液压打桩锤用于矿山破碎的应用

杨树金

（广东力源液压机械有限公司，佛山 528313）

工程机械的跨界使用方案探究
——基础桩工液压打桩锤用于矿山破碎的应用

杨树金

（广东力源液压机械有限公司，佛山 528313）

通过分析液压破碎锤在矿山应用中存在的缺陷，提出一种能快速、高效破碎岩层的方法和工作装置——液压打桩锤打击式破碎装置，从结构安装、配套设备和应用等方面进行探究和分析，最后通过试验验证液压打桩锤打击式破碎装置的实用性。并以此为基础延伸到液压打桩锤应用于其他领域。因此，工程机械的跨界使用会被更多的专业人士探究和应用。

液压打桩锤 结构设计 桩锤撞击分析 矿山破碎

引言

露天煤矿是煤矿形成后，因地壳运动被推移到靠近地表的地方，煤层埋藏变得较浅，将表面土层和岩层推开剥离即可方便开采的煤矿。表面的岩层结构类型较复杂，给开采带来诸多麻烦，必须推开、剥离覆盖在煤层上的岩层才可以开采。目前，较常用的破碎方式是火药爆破和液压破碎锤。但这两种破碎手段不是存在安全隐患就是液压破碎锤的钢钎磨损快。

针对上述问题，广东力源液压机械有限公司根据客户提出的要求并结合公司现有的产品，提出一种用小型液压打桩锤加大锥度钢钎对岩层进行打击胀裂的方式，从而达到破碎岩层的目的。该技术利用现有的液压打桩锤和新设计一款与其配套的钢钎，安装在现有的挖掘机底盘上，具有结构简单、操作方便、效率高、配套容易等优势。

1 目前主要的破碎手段及特点

1.1 爆炸破碎

利用炸药或其他爆炸物瞬间释放的巨大能量破碎岩石。该方法安全性控制难度大，爆破时需清除和清理爆破点周边较大范围的人和设备。

1.2 液压破碎锤

目前配套较多的破碎手段，在较薄、风化程度较大的岩层中效率较高，但遇到复杂的岩层和较硬的岩层时，效率较低，且破碎钢钎磨损较快。

2 液压打桩锤的工作原理、结构与特点

2.1 液压打桩锤工作原理

目前世界上有各种型号的液压打桩锤，但其工作原理大致相同。液压打桩锤靠压力油的作用将锤体抬升，再靠变换给油方向使锤体在重力和油压力的推动下，下落冲击桩头使桩下沉。

2.2 液压打桩锤的结构组成

液压打桩锤可分为锤体、液压动力装置、操纵控制装置三大部分：锤体部分包括驱动装置、打击力传递装置、行程控制装置、液压控制装置等；液压动力装置一般由发动机、液压泵、油箱等组成，相当于一个液压泵站；操纵控制装置包括电控柜、数据显示及打印装置等。驱动装置包括液压缸和锤，打击力传递装置包括缓冲垫和桩帽，行程控制装置一般由无触点、时间继电器或光电开关等组成，液压控制装置则由各种阀和蓄能器组成。

2.3 液压打桩锤的特点

2.3 .1 作业面广

适用于各类土层和桩型，具有较好的打斜桩能力。如增加一个密封罩，还可用于水下打桩。打桩效率高。一般比柴油锤和蒸气锤可提高工效40%～50%。由于冲击块质量高于其他桩锤，因而能使桩面得到较大贯入度。

2.3 .2 无公害

不排出任何废气，噪声和振动均小于其他桩锤。可根据土质情况和桩的强度随时调节冲击块的行程，以控制桩锤的冲击力，使打击力峰值小，桩顶不易损坏。桩的打入精度高。

3 液压打桩锤用于矿山破碎结构及特点

3.1 结构分析

新的破碎功法及破碎装置的结构，如图1所示，主要由挖掘机底盘、大臂、导向架、液压打桩锤和钢钎组成。

利用现有的挖掘机底盘，在上面安装一个大臂和导向架，把液压打桩锤安装在导向架上，钢钎套在液压打桩锤的桩帽里，液压打桩锤可以在导向架上沿着导轨上下滑动。液压打桩锤的动力来源与挖掘机底盘的液压系统。钢钎的钎头经过特殊的处理，硬度非常高，且耐磨。

3.2 工作原理

利用液压打桩锤打击沉桩的原理，液压打桩锤通过锤击把钢钎打进岩石层，钢钎头部分具有较大锥度，钢钎头尖部先进入岩层，通过打击的震动和锥度把岩层涨裂开达到破碎的目的。

图1 液压打桩锤破碎机结构

3.3 特点分析

液压打桩锤破碎装置巧妙地利用挖掘机底盘的动力系统和液压系统，运用液压打桩锤的工作原理，结构简单，附加新的配件少，操作容易，应用广泛。新设计的钢钎直径大，打进岩层破碎范围广，有效工作行程大，单次孔位有效打进深度达到2500mm。因为加大了钢钎的设计，大大提高了钢钎的耐用度。

4 液压打桩锤作破碎用的实际应用

如图2所示，在实际应用中，用液压打桩锤作为工作装置的破碎机，能灵活地运用于恶劣的煤矿山环境，对复杂坚硬的岩层，应为液压打桩锤的打击能量大，也能够轻松地把钢钎打进岩层里把岩石破碎。

图2 实际施工现场

通过试验，该破碎装置能以2500～3000mm为一层进行破碎工作，根据岩层的硬度，选择适当的距离打孔破碎。以一般岩层为例，间距1000～1500mm打进一个孔即可把岩石破碎，大大地提高了工作效率。挖掘机的行走自如加上液压打桩锤的高效强劲的打击力，使液压打桩锤破碎机比一般的破碎机更能应对恶劣的工作环境和复杂的岩层工况。

通过实际的运用，液压打桩锤破碎机能轻松地应对复杂恶劣的煤矿山环境，通过延伸应用，要翻新重建的公路或混凝土地面，需要破碎时，该液压打桩锤破碎机更加应用自如，高效地进行破碎工作。

6 结语

本文首先介绍露天煤矿表层的岩层剥离手段和现状，并液压打桩锤的结构构造及工作原理加以介绍。再介绍在矿山破碎过程中的作用及使用特点和实际应用过程中的效果。工程机械跨界使用液压打桩锤，解决矿山表层岩石问题对于整个机械领域是个突破，具有重要的意义。同时也引起人们对专用机械设备跨界运用与其他行业领域的探究和启发。

[1]寇长青.工程机械[M].成都：西南交通大学出版社，2001：146-147.

[2]刘古崛，王瑜.桩工机械[M].北京：机械工业出版社，2001：1-3.

[3]杨永海，吕景忠，隋振，等.CY100型液压桩锤[J].建筑机械，2004，（11）：63-64.

Research on the Cross Border Use Scheme of Construction Machinery——The Application of the Hydraulic Pile Hammer of Foundation Pile in the Mine Crushing

YANG Shujin
(Guangdong Liyuan Hydraulic Machinery Co., Ltd., Foshan 528313)

Through the analysis of defects in the application of hydraulic breaking hammer in mine, put forward a rapid and efficient method of broken rock and the working device of hydraulic pile hammer——blow type crushing device, from the aspects of structure, equipment installation and application of exploration and analysis and finally through the test of hydraulic pile hammer type utility the crushing device. And as a basis to extend to the hydraulic pile hammer should be used in other areas. Therefore, the use of cross boundary construction machinery will be more professionals to explore and apply.

hydraulic pile hammer, structure design, pile hammer impact analysis, mine crushing