破碎加工工艺论文

破碎加工工艺论文（精选7篇）

破碎加工工艺论文 篇1

用于矿山开采的履带式破碎机具有体积较小、质量较轻、移动和运输方便、适应狭窄场地作业等特点。该种破碎机在国内市场的需求量越来越多,且一直以原装进口为主。为使该种破碎机国产化,我公司进行研制并生产出了样机。本文主要介绍我公司LM-J106型履带式破碎机主机架加工工艺。

1. 主机架结构及加工特点

(1)结构

LM-J106型履带式破碎机主机架的整体尺寸较大,其长12.5m,宽2.3m,高1.7m,主体由钢板组焊而成。主机架主要由左、右单片组件、履带梁架及横梁拼焊而成,其截面均为长方形箱体。如图1所示。主机架上需安装发动机、破碎机、主胶带传送装置、侧胶带传送装置、进料斗、分料斗、履带、覆盖件、油箱、服务平台等部件。

(2)加工特点

主机架加工特点为:结构件尺寸较大,板件厚度较薄(8mm);焊接变形量较大,安装尺寸关联性强;专用拼焊工装尺寸较大,制作周期长、成本高、难度大。主机架加工路线如图2所示。

2. 加工工艺

(1)履带梁架拼焊

履带梁架主要由履带梁和减速器支座组成,如图3所示。

履带梁是履带梁架的主体。以履带梁底板内侧开档为拼焊基准,底板根据图纸要求保留一定的加工余量,本机型要求底板平面度为0.5mm,总拼完成后需进行加工。履带梁加工余量根据长度尺寸及板厚、焊缝大小等进行确定,履带梁底板应保留3mm铣削加工余量。履带梁底板与U形板之间的拼焊间隙应≤1mm。该间隙过大会增大履带梁底板焊接的收缩变形量,导致焊后履带梁底板铣削平面加工余量不足。

履带梁采用倒退焊方式焊接时,应保证左、右两侧焊缝的焊接方向相同,并尽量缩短左、右两侧焊接间隔,以减少焊接变形。已完成焊接的履带梁,其平面度应为3～4mm。

履带梁在与减速器支座拼焊前进行定位时,需对其底板相对于工装平台的平行度进行调节。在保证履带梁后端面与减速器支座的拼焊间隙≤1mm的前提下,应使底板与拼焊基准平面平行度数值最小。可通过底板定位座高度来调节底板相对于工装基准面的平行度,将其调节至1.5～2mm较为合适,以保证履带梁底板有足够的铣削余量。

履带梁与减速器支座拼焊时,应以履带梁中线为基准,以使减速器支座安装面与履带梁中线平行度≤1mm,同时保证减速器支座安装面与履带梁底板(实际检测时等效使用工装平面)的垂直度≤1mm。

在进行减速器支座与履带梁之间焊缝的焊接时,根据其结构特点(即减速器支座偏向履带梁中线的一侧),判定减速器支座的焊接变形主要来源于焊缝Ⅳ,变形方向为图3中的A向。在制定焊接工艺时,可充分利用其他焊缝的变形来缓解最终的变形量,最终的焊接顺序为图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。焊后减速器支座的平行度应控制在1 mm左右。

1.履带梁2.减速器支座3.U形板4.底板

(2)单片组件拼焊

单片组件主要由前段、中段、后段组成。其上侧板表面的平面度要求较高,为保证其平面度以及孔距,在焊接单片组件前、中、后段时,暂不拼焊上侧板,待进行单片组件总拼焊时再进行整体焊接。单片组件如图4所示。

拼焊上侧板时,以上侧板表面为基准。为保证单片组件前、中、后段上侧板的位置精度要求,可将制造累积误差置于精度要求不高的下侧板处。由于板与板之间存在对接焊缝,可将板间的孔距适当放大1～2mm,作为对接焊缝收缩变形的预留量。

定位焊时,施焊位置尽可能焊接在前、中、后段内侧,焊缝高度控制在4mm,长度控制在30～50mm。这样即可保证定位焊强度,又可减少对后续焊缝的影响。

单片组件拼焊时,需对长度较长、截面较小的部位先压紧后焊接,并采取适当的工艺拉条(见图4),以减少焊接变形。其他部位可根据实际需要增加工艺拉条,以减少焊接变形。

(3)主机架总成拼焊

在主机架总成拼焊之前,应对履带梁架和单片组件上的小型焊接件进行拼焊。履带梁架上的拖链板,拼焊时需保证其相对于履带梁架中线的尺寸,以防止链轨与拖链板产生异常摩擦,链轨和拖链板发生早期磨损。主机架总成拼焊如图5所示。

拼焊履带梁架时,以其底板安装孔为基准进行定位,同时保证拼焊基准中线的尺寸要求。考虑主机架重载时的受力情况,履带梁架在进行定位时,不能出现减速器安装面上部开裆小、下部开裆大(即负外倾角)现象。

主机架总成定位时,以左、右单片组件上表面进行定位,需控制单片组件上侧板平面度及高度尺寸。装夹完成后,测量上侧板高度、开档相对于基准中线的尺寸,作为校正的依据。

左、右单片组件的前、后方向以定位孔(可选用装配要求较高的一组安装孔,以本机型选用进料斗安装孔)为基准,通过交叉测量保证开档及位置尺寸。

1.工装安装基准面2.主机架高度定位3.单片上侧板侧边定位4.单片立板定位

主机架总成拼焊时,主要采用火焰校正方法解决焊接变形问题。

3. 拼焊工装

(1)拼焊平台

拼焊平台加工示意图如图6所示。根据工艺控制方案,拼焊平台应包括定位安装孔和基准,并需加工中心一次性加工成形,以保证其精度。具体如下:

工装基准槽是拼焊时测量和检查的基准。履带梁架部件拼焊以及主机架总拼时,采用履带梁架定位,可保证行走装置2个履带梁架之间的平行度等尺寸,避免履带与驱动轮、支重轮等之间的异常磨损。

单片组件总拼时以上侧板面定位。用于单片组件前、中、后段拼焊时,也应以上侧板表面定位,以保证安装面的平面度。

主机架总成拼焊时,以上侧板面定位,以确保行走装置支重轮安装面(即履带梁架底板)与主机架的高度尺寸以及平行度。

(2)辅助工装

主机架总成拼焊时,需保证单片组件左、右立板的开裆,以及单片组件上侧板表面的高度等尺寸,为此设计制作了定位工装,如图7所示。

由于工件尺寸较高,现有的常规量具难以满足测量需求,为此制作了高度为1.6m的直角尺。此外,根据实际需求,需设计制作足够数量的高度调整支撑。

采用上述拼焊工装和上述加工工艺生产出的主机架总成,经制造委托方派第三方技术人员测量验收,均符合图纸设计要求,较好保证了整机装配所需的各项尺寸精度和形位公差要求,整机装配过程中亦未反馈主机架存在质量问题。首台国产化样机在工地已经进行数百小时试验,未发现问题,说明此加工工艺是可行的。

双齿辊破碎机带齿破碎板的加工 篇2

破碎板有很高的硬度。故带齿破碎板选择含铬高锰钢,并在铸成型后进行水韧处理。由于固定辊子工作时是要不停的旋转,固定辊子允许很小的许用偏心距,所以辊芯必须做静平衡试验。为了保证带齿破碎板及备件能够在安装后仍然可以保证静平衡,带齿破碎板的重量差不得大于1kg,故带齿破碎板必须加工。由于硬度太高,刀具切削时热量太大,如不及时散热将会使刀具退火。影响加工,故加工时设备的转速很低。一般加工方式是龙门铣床进行的,将破碎板(简称齿板)四角垫起,使齿板齿尖不接触床面,四角再用四个压板压紧,然后进行加工,由于齿板压板处加工不到,所以加工完后,剩余面(压板压紧处)需要窜动压板,把剩余部分继续加工完,由于齿板硬度大,刀具转速不能太快,这样加工工期特别长,而齿板是整个设备的关键部位,损耗量大,数量需求大,所以这种普通的加工方法就无法满足生产的需要了。提高齿板的加工效率,即要保证加工质量,又要提高加工效率成为了一个关键点,我们从这两点出发,对加工方式进行了改进,来解决这问题。

1 加工胎具的设计

本加工方法解决的主要是齿板的装卡问题,即能方便找正,又能使其装卡一次后就加工完成,不需重复装卡,为了能更好的提高加工效率,结合现有设备,我们选择了双柱铣进行加工,这样我们的加工效率将大大提高。从以上两点出发,我们设计出胎具为对称装置,这样保证此胎具能在双柱铣上使用,剩下我们解决的就是装卡问题,即能装卡稳定,又能使其容易找正,所以我们将装卡面设计成与齿板的弧面相同的弧形装卡面,并在下面设计有钩槽,这个钩槽用来卡住齿板的下端,这个钩槽是严格按照齿板下端原型设计的,这样就使齿板很好的装在装置上,由于齿板是铸件,铸造有可能出现涨箱等现象使带齿板的弧面与治具弧面不合型,本胎具设计有顶丝用来进行微调以使找正更加精确,顶丝分为四个位置,分别在装置的两端上下各一个,这样在找正是就很容易进行了。加工时,需要将装置固定在床面上,我们选择了装置下部带键块,键块与床面沟槽结合,再用三跟螺栓固定装置,固定齿板时,需用一压板,为了保证压板压紧两件齿板后,两件齿板不向两边涨开,我们设计的压板是两端斜面压板,这样在压紧时,会有两个向中间压紧的力,这样就保证了齿板的涨开问题,同时我们利用固定装置的螺栓进行固定压板,这样就减去了多个螺栓,使胎具使用时不繁琐。

2 齿板加工胎具的设计过程

如图1,2,3,4所示,本胎具包括底板14,底板14的底部为定位键2,底板14与上板9之间为支撑管7、侧板10,侧板10的外侧面的底部为钩槽13,侧板10的两侧及上板9的两侧分别设置有顶丝3;支撑管7内的螺栓15的上部为压板4,压板4上方的螺栓15上设置有定位螺母6,压板4与上板9之间的螺栓15上设置有螺母8。

压板4的底面可为向内倾斜的斜面16;以使两侧的齿板11向内,更利于齿板11的固定。

侧板10的外侧面为同齿板1 1加工一致的弧形表面;以使齿面贴合侧板10,便于贴合,更利于加工。

3 双柱铣加工齿板的装卡过程

用双柱铣主要装卡工步为:首先将固定胎具装卡在双柱铣床面上,尽量居中;键块下在床面沟槽里,利用螺栓压紧,这时不用找正,键块已经实现了直线方向的精度;再将齿板下端钩面处卡在固定胎具的钩槽处,上面压板压上,暂不压紧;利用顶丝进行找正,找正后压板压紧,然后就可以进行加工了。

成果简述:由于加工方法采用胎具底面键块定位,钩槽装卡齿板,斜面压板压紧,顶丝进行微调,这种装卡方式齿板稳定,加工时精度高,这样就很好的保证了产品质量。

由于本加工方法简单,在机床上装夹方便,装卡一次后,就无需装卡找正胎具,而其一次可同时加工两件工件,因此解决了常规方法需要多次反复装卡的问题,大大提高了生产效率。

摘要：双齿辊破碎机是我公司的重点产品,其带齿破碎板的加工我公司一直是利用镗床来完成的。现在改用通过胎具在双柱铣上来完成加工。这种加工方法是将胎具固定在床面上,胎具可同时装卡2件齿板,且装卡特别简单,找正方便,这样既降低了成本,又提高了效率。

关键词：双齿辊破碎机,带齿破碎板,双柱铣,胎具

参考文献

[1]周恩浦.矿山机械[M].冶金工业出版社,1979.

浅析隧道断层破碎带注浆工艺 篇3

1 工程地质条件

根据建设部综合勘察研究设计院提供的岩土工程勘察报告,隧道开挖深度范围内的土体工程地质和水文地质条件如下:1)工程地质条件:①填土层;①1杂填土层:杂色,以建筑垃圾为主,中下密度;①2素填土层:黄褐色,以粉土、粉质黏土为主,中下密度,该层厚度为1.0 m～2.5 m;②粉土层:褐黄～灰黄色,结构较好,可塑～硬塑,厚度为2.5 m～4.3 m;③粉质黏土层:浅灰～褐黄色,结构较好,可塑～硬塑,③1夹粉土层透镜体,厚度为6.7 m～7.9 m。2)水文地质条件:根据勘察报告,隧道开挖深度影响范围内存在上层滞水,含水层为粉土②层,静止水位埋深为1.6 m～2.78 m,主要来源为大气降水、管线渗漏。

2 施工方案设计

1)施工目的:本工程主要以改善地层松散的性状为目的,以及止水,使隧道顶部及侧面增加抗压强度和粘结性,实现加固目的,保证隧道掘进时,拱顶土体不产生塌落从而保证暗挖施工顺利进行和施工安全。2)施工方法选择:本工程采用双重管无收缩注浆工法,对隧道作业面前方的起拱线以上3 m部分土体及侧面2 m部分土体的范围进行辐射型注浆加固处理,形成具有一定强度的复合地基,以达到稳固土体的预期目的。

3 注浆加固

1)注浆材料。

a.其特性对地下水而言,不易溶解;b.对不同地层,凝结时间可调节;c.高强度、止水;d.注浆材料配比:A液,B液,C液硅酸钠:130 L;水:70 L;Gs剂:8.5%;P剂:4.5%;DHP剂:6.7%;GOX剂:7.1%;水泥:47%;DHP剂:5.6%;GOX剂:4.2%;XPM剂:5.4%;水:200 L。注:溶液由A,B液组成;悬浊液由A,C液组成注浆时,将根据现场实际情况适当加入特种材料以增加可灌性和早期强度。

2)注浆范围的设计。

经计算,出线沟暗挖隧道土体注浆加固范围确定如下:a.隧道结构外轮廓线:左右两侧各2 m以内的土体;拱部以上3 m以内的土体;底部不加固。位于回填土内的隧道全段面加固,位于天然土层内的隧道仅加固隧道开挖范围外的两侧各2 m,上部3 m的范围。b.断面纵向每次加固长度12 m。c.采用垂直、水平和斜向成孔、注浆加固。

3)注浆孔的布置。

根据隧道结构及地质状况,注浆孔于开挖断面上呈正方形布置,间距0.7 m。

4 施工部署及工艺流程

4.1 施工部署

1)加固区长度每段12 m,开挖时预留3.0 m,以防下一次注浆时浆液外溢。2)水平加固区采用由中心部→外围或外围→中心部,并采用隔孔注浆施工。3)如现场地面施工条件具备,为缩短工期,采用地面垂直注浆方案。

4.2 工艺流程

1)钻孔:根据设计要求,对准孔位,根据不同入射角度钻进,要求孔位偏差不大于2 cm,入射角度偏差不大于1°;2)注入浆液:成孔后开始注浆,注浆压力0.3 MPa～0.5 MPa;3)拔出注浆管,封堵注浆孔:采用黏土或其他材料封堵注浆孔,防止浆液流失;4)冲洗注浆管:注浆完毕,应立即用清水冲洗注浆管,必须采取适当措施处理废水,搞好清洁工作;5)转入下一孔位施工。

5 施工操作要点

1)超前探水。巷道预注浆堵水与加固,第一步应打探水孔,重点是取好岩芯,判好层。探孔结束时,可以做简易注浆,以便第2步做好注浆堵水加固工程的施工设计。2)钻孔布置。a.布孔形式与孔数。宜根据注浆目的选择是直孔还是放射孔。该矿施工的31400轨道下山巷道宽度2.8 m,高度2.6 m,面积6.98 m2,注浆孔位沿巷道周边布置,起拱线以上布置6个钻孔,左右底角各布置1个孔,径向向外辐射,孔底落眼在巷道荒径以外1.5 m～2.0 m。b.钻孔结构。开孔采用D127 mm无芯钻进,钻进中及时加导向岩芯管,钻至10 m深度,下入D108×4.5 mm孔口管,此后采用D75 mm钻头钻至终孔。3)注浆段长的选择。由于井下不宜用止浆塞分段注浆,为保证钻注质量,要根据围岩性质、构造和裂隙发育、断层带破碎程度,一般注浆段长选择3 m～4 m。4)钻注顺序。首先钻注孔口管段,孔口管按设计埋设完毕后养护24 h～48 h,按常规做压力试验,试压合格后方可向前钻注。岩帽段一般控制在3 m～5 m,采用小段高,定压、定量分次下行式注浆法直到岩帽设计深度,然后岩帽全段复注。待岩帽段全部孔达到注浆要求后,方可转入正常注浆段的钻注工作。注浆段要根据地质、水文地质等条件严格划分段高,分段前进式施工。5)注浆参数的选择。a.注浆压力,是推动浆液克服各种流动阻力,使浆液扩散,充填密实的动力,是注浆的重要参数。在基岩裂隙中,宜采用2倍～2.5倍静水压力,在软岩和破碎带中,初期宜采用1.5倍～1.6倍,中期采用2.0倍～2.5倍,后期为3.0倍～3.5倍的静水压力。b.注浆流量。在基岩裂隙中流量以50 L/min～60 L/min为宜,在软岩和断层带中,以不小于20 L/min,稳定时间不小于15 min较合适c.注入量。施工中浆液注入量可按下式计算:Q=AπR2 HNB/M,其中,A为浆液消耗系数,一般取1.3～1.5;R为以中腰线交点为中心的浆液有效扩散半径,m;H为注浆段高,m;N为平均裂隙率,一般取0.01～0.05;B为浆液充填系数,一般取0.9～0.95;M为浆液结石率,取0.85。研究表明:注入量还和注浆压力有密切关系。不同条件下,要有合理的注浆压力来保证浆液注入量。另外,注入量也可以注浆孔涌水量大小和冲洗液漏失量大小来定。d.浆液浓度。相同条件下,浆液越浓,粘度越大,扩散距离越小,当然,浆液的结石率也随浓度而增加。浆液浓度的选择与调整直接关系到注浆的进度和工程质量。基岩裂隙水一般应以浓浆为主,当连续注浆0.5 h不见升压或吸浆量不下降时,要提高浆液浓度,当水灰比小于1.0时,每个浓度级连续注入40 min～50 min后再提高浆液浓度。

6注浆效果

巷道掘进至F13断层破碎带2 m时,出水量2 m3/h～26 m3/h,稳定在15 m3/h左右。对断层带注浆堵水加固后,掘进时可观测到断层带内裂隙被浆液充填得非常密实,实测断层带内涌水量为0.2 m3/h～0.3 m3/h,砂岩段0.3 m3/h～4 m3/h,达到了设计要求,巷道施工顺利通过了F13和F15断层。

7结论与建议

断层破碎带化学注浆工艺技术浅析 篇4

1工程概况

赵固一矿是河南煤化集团焦煤公司新建矿井, 年设计生产能力240万t。主采二1煤层, 煤层倾角2～6°, 平均厚度6.5 m, 属近水平发育的稳定性厚煤层。煤系地层上部被巨厚新生界地层覆盖, 新生界地层平均厚480 m, 煤层埋藏深度平均580 m, 具有煤层埋藏较深、松散覆盖层厚、基岩薄等特点。煤层直接顶厚3～6 m, 岩性为砂质泥岩、泥岩和少量砂岩, 泥岩、砂质泥岩抗压强度分别为8.5～23.2, 13.0～36.0 MPa;基本顶多为厚8～12 m的中粗粒砂岩 (大占砂岩) , 局部相变为砂质泥岩, 抗压强度16.4～79.9 MPa。煤层底板以泥岩、砂质泥岩为主。顶底板泥岩和砂质泥岩风化或吸水后强度明显降低, 并有泥化崩解现象。在断层发育处, 岩石原始结构遭到破坏, 强度明显降低。

赵固一矿东翼首采工作面胶带运输巷沿煤层顶板布置, 在向前掘进过程中遇到断层破碎带。受其影响掘进面附近煤层破碎、松散, 引起片帮, 造成支护困难。另外掘进面后方10 m范围内顶板破碎, 有淋水现象。为确保巷道顺利掘进, 保证行人、运输安全, 决定对该段巷道用锚杆钻机向淋水处顶板和断层破碎带打注浆孔, 然后采用QB-12型气动双液注浆泵通过注浆孔向冒顶处破碎带进行波雷因双液注浆, 直至通过断层破碎带。

2注浆原理

顶板淋水原因为顶板岩性较差, 抗压强度低, 巷道掘出后, 在重新平衡应力的过程中, 顶板受压破碎, 裂隙发育并导通其他含水裂隙。泥岩和砂质泥岩的顶板遇裂隙水发生泥化, 抗压强度弱化, 进一步加剧了顶板的下沉和变形。而断层破碎带的岩石本身松散、破碎, 强度低, 由于围岩淋水影响, 巷道掘进面甚至表现为似泥石流状滑落。对2处地段进行化学注浆基于3点:①对顶板松散围岩进行加固。该化学浆分A、B两组份, 材料本身并无黏结性和抗压强度, 当A、B组份以1∶1混合注入破碎围岩, 二者反应生成黏结性较高的胶质体, 将破碎围岩进行包裹和黏结, 胶质体发泡、膨胀, 封堵和充填破碎岩石间空、裂隙, 从而将顶板破碎围岩胶结成一整体, 增加了顶板的抗压强度。胶质体硬化后, 还具有部分韧性, 使其可以适应、缓冲顶板的局部压力。②通过对破碎围岩裂隙的封堵和充填, 将裂隙水的通路封闭, 切断了水源。③通过将破碎岩石进行黏结, 在巷道掘进过程中, 顶帮破碎围岩不易冒落、塌帮, 且顶板淋水水源被封闭, 从而大大提高了掘进工作面的安全程度, 改善了作业环境。

3注浆方案选取

(1) 顶板淋水治理。

对胶带巷掘进面后方10 m范围内淋水破碎顶板进行加固。在距掘进面0.5 m开始向后布置5排堵水加固孔, 孔距2.5 m, 每排布置3个钻孔, 施工时根据注浆加固效果随机进行调整。钻孔深3 m, 孔径42 mm。每个孔设计注浆量为200 kg, 实际施工中根据注浆效果随时调整。

(2) 巷道超前加固。

对胶带巷预注浆, 直至通过断层破碎带。根据顶板情况和施工工艺, 设计每循环注浆7 m, 掘进7 m。每循环在巷道掘进面和顶板交线位置布置5个注浆孔。正中1个, 两角各1个, 两角与正中间各1个, 外摆5～8°, 各注浆孔均向上倾斜10～15°, 孔深7 m, 孔径42 mm, 每孔设计注浆量200 kg, 实际施工时, 可根据注浆效果对注浆孔密度、深度、角度和注浆量随时进行调整。

4施工工艺

注浆材料选用波雷因注浆材料, 注浆设备采用QB-12型风动化学注浆泵。QB-12型风动高压注浆泵主要适合单液或双液注浆, 当双液注浆时, 2种组份可按1∶1的体积比输出并混合。A料和B料分别通过各自的柱塞和矿用K型高压胶管/单向阀Y型三通/混合器进入封孔器, 并被压注进破碎煤岩层。与注浆设备配套的进风管为Ø25 mm高压风管, 出浆管规格为Ø10 mm。注浆压力设计为10～12 MPa, 保证了浆液的充分渗透与扩散。充填高冒区时, 注浆压力较低, 一般为2～3 MPa, 当对破碎带进行加固注浆时, 注浆压力较高, 最高压力达到5 MPa。

禁止在顶板或围岩裂隙发育程度较高或者松散程度高时进行化学注浆, 或在已接近或达到设计注入量时继续不断压入, 这样会造成浆液大量逸散、浪费, 导致止水或补强效果不好。在确认注入量设计正确的前提下, 提高浆液的浓度, 调整凝结时间。如需暂时停注, 可采用间隙注浆方式, 停留一段时间再复注, 直到符合设计注浆量以及终量或终压要求。

5注浆效果分析

赵固一矿胶带巷道断层破碎带共打钻孔32个, 注化学浆波雷因7.625 t, 注浆时间仅用4 d。通过注浆, 顶板淋水得到了有效控制, 淋水由原来2.2 m3/h转变为0.3 m3/h。通过对断层破碎带注浆, 使破碎顶板胶结, 顶板变形小, 不易冒落, 为掘进和支护提供了安全、有利条件, 顺利通过了断层破碎带。与传统处理方法相比, 大大减少施工时间, 虽然直接材料费用有所提高, 但掘进工作面能快速掘进, 而且处理冒顶作业的安全性得到提高, 其技术经济效益比较显著。注浆前后顶板下沉速度变化如图1所示。

6结语

破碎机辊轴校直及修补工艺 篇5

1 工艺方案的提出

辊轴是破碎机设备的关键备件之一, 弯曲或者磨损都将严重影响工作精度, 如果通过合理的方法进行校直和修补, 并达到要求精度, 可大大降低生产成本。对于弯曲, 笔者通过整体加热在4 500 t水压机进行校直, 对于磨损则通过堆焊方式进行。

2 校直工艺过程

使用符合破碎辊轴尺寸数控机床检测辊身整体中间平衡度。根据千分表指针抵触转动结果确定其弯曲程度, 根据弯曲度选择正确的校正方法。若弯曲度超过其条行轴承所调整的范围以外, 则采用机械校正的方法, 首先对破碎辊进台式热处理炉进行整体预热, 而后应用4 500 t水压机对其逐步校直, 使工件校正达到的塑性应变超过热处理变形的塑性变形应变, 保证校正后破碎辊轴在要求的精度范围内, 校正后进行消除残余应力处理。若弯曲度在其条行轴承所调整的范围以内, 则采用热处理校正法。在校直过程中所用主要设备见表1。

(台)

3 修补工艺过程

使用埋弧自动焊堆焊接法对磨损部位进行修补。选择埋弧自动焊堆焊焊接的工艺方法进行修补分3个部分, 即焊前准备、堆焊、焊后处理及无损检测, 在修补过程中主要工序为 (见第84页表2) :辊轴表面处理、破碎辊轴粗车、探伤、预热、辊面堆焊、焊后消除应力、焊后粗车、探伤、精加工、检验入库。

3.1 焊前准备

1) 表面处理。为了保证辊子堆焊层的质量, 提高辊子堆焊效率, 在堆焊前必须对辊子进行表面清理, 清除辊身上的油污和铁锈等杂物。

2) 粗车。辊子使用后由于严重的热磨损、热疲劳, 致使辊子表面凸凹不平并有网状龟裂, 堆焊前粗车车削就是将各种砂眼及裂纹清理干净, 对于环裂纹深处, 采用局部车削的方法将裂纹清除, 对个别的深孔砂眼, 需用电钻将砂眼钻深、扩大, 再用手工电弧焊补焊。车削量的选者应根据破碎辊轴表面的缺陷深度等具体情况来确定, 一般破碎辊轴堆焊前疲劳层至少车削至D100 mm。

(台)

3) 探伤。为了检查破碎辊轴有无严重内外缺陷, 或者是检查裂纹是否车净, 破碎辊轴粗车车削后要进行探伤, 最后确认要堆焊的破碎辊轴是否合格。

4) 预热。预热是防止堆焊层出现裂纹最有效的措施, 辊子堆焊前必须进行预热, 预热的目的是减少堆焊层金属的冷却速度, 使基本金属在马氏体相变临界点以上温度, 可以进行比较充分的分解, 也就能避免马氏体相变[3], 防止堆焊焊缝区的裂纹产生, 另外预热可以减少堆焊层液态金属的结晶偏析, 增加结晶的间隔时间, 以减少热应力的产生, 避免堆焊层金属产生结晶裂纹。预热温度应保持在堆焊材料的马氏体相变点以上。

3.2 破碎辊轴堆焊

破碎辊轴堆焊后要达到理想的使用效果, 除堆焊材料本身的合金成分外, 还与采用合理的堆焊规范、掌握正确的操作技术有着密切的关系。

3.2.1 堆焊材料的选用

破碎辊轴用于低速破碎煤块, 处于重载、易高温、潮湿腐蚀的工作状态。堆焊材料应具备:耐氧化耐腐蚀性、耐冷热疲劳性能, 耐磨损性、耐弯曲变形性能, 为此, 堆焊材料在700℃时应有高的屈服强度和断面收缩率, 线膨胀系数要小, AC1相变点应在700℃以上, 堆焊层应为单一金相组织。目前药芯焊丝的成分主要以1Cr13为主, 通过加入适量的Ni, Mo, W, V, N等高温强化合金元素, 增加稀土元素等来细化晶粒, 改进堆焊层的性能。

3.2.2 堆焊规范

破碎辊轴采用埋弧自动焊进行堆焊, 笔者采用低电流、低电压、薄层多次堆焊的方法, 实践证明, 此方法对减少焊丝合金成分的烧损, 防止堆焊层气孔、裂纹产生, 提高堆焊层质量比较有效。

3.3 焊后处理

为了消除堆焊过程中产生的内应力, 防止冷却过程中产生裂纹, 堆焊完破碎辊轴应先保温缓冷, 然后再装入加热炉中回火处理, 具体工艺是:升温至400~500℃, 升温速度保持100℃/h, 保温20 h后以一定速度炉内冷却到150℃时出炉, 冷却到室温检测硬度, 满足技术要求。

回火后破碎机辊轴, 用肉眼检查堆焊金属表面有无气孔、裂纹和夹渣等缺陷, 其缺陷判定应符合国家标准。然后用超声波探伤仪检查辊身内部是否有焊接缺陷存在, 利用上诉埋弧自动焊堆焊工艺修复的破碎辊轴能够满足其质量和使用寿命, 使资源得到了有效利用, 从而降低生产成本, 具有很好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]甘志喜.四辊破碎机辊皮堆焊修复工艺[J].焊接, 1997 (4) :69.

[2]江济.矫直辊堆焊修复的工艺研究[J].安徽冶金职业学院学报, 2010 (11) :98-99.

破碎顶板封孔工艺技术研究与应用 篇6

薛村矿为煤与瓦斯突出矿井, 2#煤层为突出煤层。为保证矿井安全生产, 薛村矿在进行2#煤层开采前, 对其下保护层进行开采, 以对2#煤层进行卸压保护。薛村矿以前选择下保护层4#煤层作为保护层开采, 这次首次采用3#煤层作为保护层开采, 一座煤工作面直接顶为粉砂岩, 厚度4.0 m, 黑灰色致密, 下部含有黄铁矿结核;直接底为粉砂岩, 厚2.8 m, 灰褐色, 含炭质成分较高, 断续水平层理, 含植物化石。由于工作面顶底板岩层为粉砂岩, 节理发育, 在工作面掘进过程中, 受采动影响, 顶板比较破碎。

开采一座煤保护层, 在工作面尾巷布置穿层钻孔, 预抽被保护层大煤瓦斯。3#煤层由于顶板破碎严重, 在施工过程中孔口容易塌孔, 经常刚刚拔出钻杆, 孔口就塌孔。钻孔施工完毕后, 采用原聚氨酯加水泥挤浆的封孔工艺, 钻孔喝风严重。

二、一座煤工作面钻孔封孔工艺

931302一座煤工作面顶板厚度为4 m的粉砂岩, 受采动影响, 顶板比较破碎, 出现钻孔施工时孔口易塌孔、成孔难、封孔不严等难题, 经研究决定, 采取如下措施:

1. 使用大孔径钻头扩孔15 m, 使其穿过破碎带。

2. 延长封孔深度, 封孔管采用Φ108 mm套皮15 m, 封孔深度14 m, 使其穿过破碎带, 进入稳定岩层。

3. 由于顶板较破碎, 如果依然采用聚氨酯封孔加水泥挤浆的方法封孔, 一是封孔不易, 二是挤浆后水泥浆会沿破碎顶板裂缝渗出, 造成抽采时漏气。所以决定采用聚氨脂孔口段封孔300 mm深, 预留机械注聚氨脂管Φ15 mm铁管, 通过2ZBQ-10/12气动注浆泵向孔内挤聚氨脂的封孔方法。

4. 采用聚氨脂封孔, 严格控制注入聚氨脂量, 防止因注入过量聚氨脂导致钻孔里段被封实, 造成废孔。聚氨脂到货后, 分别在地面和井下进行了试验和一些基本参数的测定。试验时考虑到反应时间快, 井下封孔操作工艺较复杂, 采用模仿试验, 即先将棉纱捆绑在塑料管上, 将树脂淋在棉纱上后再淋催化剂, 之后放入铁管内暴露在空气中进行观察, 使用聚氨脂A、B料以1∶1比例进行实验, 实验表明体积膨胀率为112。

钻孔封孔段孔径Φ133 mm, 长度15 m, 钻孔空间体积为: (0.133÷2) 2×3.14×15=0.208 m3

封孔管孔径Φ108 mm, 长度15米, 封闭长度为13.7 m, 体积为: (0.108÷2) 2×3.14×13.7=0.125 m3

需要封闭钻孔空间为:0.208-0.125=0.083 m3

单孔封孔需要聚氨脂A、B料体积和为:0.083÷12=0.007 m3

三、效果分析

1. 常用封孔工艺缺点。

我国煤矿刚开始采用黄泥、水泥团人工封孔, 由于不同操作人员的技术水平和人工添堵长度所限, 封孔质量很难保证。

使用聚氨脂加水泥浆封孔:钻孔施工完毕后, 用棉纱蘸聚氨脂封闭孔口, 预留注浆管, 进行水泥二次挤浆, 水泥砂浆靠自然下沉凝固, 适用于围岩较稳定、无含水层地点。缺点是:用水泥充填存在水泥沉降漏气, 人工充填时间长, 质量难以保证, 工程量大, 封孔时间长等缺点。

使用聚氨脂封孔, 按1∶1比例进行配比, 先将棉纱缠绕在PVC管上, 再把配比好的聚氨脂涂抹在棉纱上, 涂抹后必须迅速把PVC管送入钻孔内, 聚氨脂发生膨胀, 从而达到封孔的目的。在使用过程中存在缺点:由于棉纱必须首先存在封孔管上, 再涂聚氨脂, 而且涂抹须均匀、快速, 需要3~4人配合完成, 功效低;钻孔封孔长度有限, 不能实现长距离封孔。使用橡胶膨胀封孔器进行封孔, 因封孔距离短、存在漏气现象而未进行推广。

2. 效果分析对比。

众所周知, 钻孔瓦斯抽采效果的好坏, 关键是钻孔的合理布置, 其次是钻孔孔口的封孔质量, 无论是本煤层抽放、邻近层抽放还是采空区抽放, 在合理设计钻孔参数的基础上, 增加有效封孔长度, 封孔质量好, 孔口严密不漏气, 才能抽出高浓度的瓦斯, 提高抽采效果。瓦斯抽采钻孔要保持较高的抽采负压, 增加封孔长度, 确保封孔严密是关键。特别是采用U型钢支护的巷道孔口有破碎的岩石孔更是如此。

通过我矿931302一座煤工作面钻孔封孔方法的实际应用, 经过跟踪观测, 采用延伸封孔长度到稳定岩层的方法, 先用聚氨脂封闭孔口, 然后再使用2ZBQ-10/12气动注浆泵通过预留管向孔内注入聚氨脂的封孔方法, 钻孔抽采负压可达20 k Pa~25 k Pa, 没有出现钻孔漏气现象。在封孔过程中由于操作失误导致两个钻孔封死, 重新补孔, 进行再次封孔, 从而保证了钻孔的封孔质量, 实现了高负压连续抽采, 瓦斯浓度保证在35%以上。

通过使用该方法进行封孔, 总结经验认为有以下几个优点:

(1) 封孔材料主要为聚氨脂, 较以往封孔方法, 既经济又方便。

(2) 封孔方法简单, 使用人员少, 两个人配合即可完成整个钻孔的封孔过程, 提高了劳动效率。

(3) 钻孔的封孔材料为聚氨脂, 聚氨脂膨胀性快, 能够迅速充填钻孔周围裂隙, 胶结破碎的围岩, 保证钻孔不漏气。

(4) 钻孔采用机械封孔, 钻孔封孔深度较长, 实现了长距离封孔 (13.7 m) , 提高了抽采效果。

(5) 攻克了破碎顶板抽采钻孔封孔不严, 抽采浓度低、抽采效果差的技术难题。

3. 技术创新关键点。技术创新关键在于:

(1) 聚氨脂A、B料使用1∶1比例进行实验, 通过实验表明体积膨胀率为1∶12。

(2) 采用聚氨脂机械封孔适用顶板比较破碎的地区, 它能够迅速封孔, 封闭钻孔周围裂隙, 胶结破碎围岩, 达到了封孔长度深、严密、不漏气、钻孔随封随抽的效果。

(3) 它克服了传统聚氨脂加水泥挤浆封孔方法浪费人工、封孔效果差、易漏气的缺点。

四、结论

破碎加工工艺论文 篇7

旧水泥混凝土路面破碎化技术是指利用机械进行冲击、夯击、共振、剪切等机械功的作用, 将尚完好的板打出裂纹或全部打碎, 用重型压路机把破碎板碾压稳定, 作为新建路面的基层或底基层的再生利用技术。目前按照破碎技术和效果可以分为:冲击压实、打裂压稳和碎石化三大类。

破碎技术与旧水泥混凝土路面清除重建相比, 破碎的旧路面得到一定程度的利用, 可直接用作下基层或垫层。这比清除重建可以有效利用破碎的混凝土材料, 同时打碎的混凝土块体具有相当高的承载能力和透水能力, 同时解决了清除的碎块污染环境问题。因此, 近年来此类技术在我国的旧水泥混凝土路面改建工程中得到了广泛应用。

但应该看到的是, 目前现场的施工机械的种类很多, 对于旧板打裂和碎石化出现了很多新方式, 例如有一般的炮头打裂、闸板打裂、夯击锤打裂、冲击压路机打裂、多锤头碎石化、共振碎石化、共振剪切碎石化等多种设备和施工工艺, 由于破碎机械和施工工艺各不相同, 打裂后的效果也各不相同, 亟需对相关技术的工艺和效果进行比较。

近年来, 福州地区在国省干道改建中广泛开展和试验了各类旧水泥混凝土路面破碎化施工技术, 鉴于以上原因, 福州市公路局在施工中结合试验和课题研究, 对相关路段施工效果进行了跟踪观测, 本文就福州地区相关最新的技术应用情况和试验路工程监测数据, 重点对打裂压稳、冲击压实破碎、碎石化技术的技术工艺, 工艺和效果进行了比较, 以期为相关技术的合理应用提供参考。

2 旧水泥混凝土路面破碎技术原理比较

2.1 破碎工艺比较

冲击压实是指用冲击压路机对旧水泥混凝土路面进行冲击压实并碾压密实的一种破碎改建技术。机器前进时, 在轮面与地面阻力作用下, 冲击压路机的轮轴通过反复抬升和落下使钢轮冲击夯压路面, 达到破碎、压实效果。打裂压稳是指在摊铺沥青面层之前, 将现有的水泥混凝土路面敲裂, 然后碾压这些破裂的混凝土直到固定时为止[1]。碎石化是指一种将水泥混凝土路面破碎成为小碎块的加工过程[2]。

三种旧水泥混凝土路面破碎技术的比较可见下表。

2.2 施工设备比较

目前国内实现水泥混凝土路面的破碎化技术的机械设备既有自主改装设计的, 也有进口的国外设备, 本文结合省内外调研, 以图表说明如下。图1与图2是冲击压实设备示意图。图1是路面开凿机, 图2是冲击压路机3-5楞的形状。

图3-5是打裂压稳的典型设备。图6-8是碎石化的典型设备。表2整理三种工艺的施工原理与特性。对比这些破碎化技术的特点发现, 各种破碎化施工改建技术具有如下特点:

(1) 破碎施工原理方面, 除共振碎石化是通过锤头与路面撞击激发路面板共振使面板破碎外, 其余技术均属于冲击类破碎, 均通过重力夯击做功达到面板破碎目的, 区别仅在于不同冲击类技术的锤头构造、锤头落距、夯击功不同。

(2) 振幅方面, 除共振式破碎外, 其余破碎技术均属于高幅式振动, 对路面结构的影响深度和周围环境影响较大。

(3) 施工速度方面, 除多锤头和共振破碎外, 其余技术均属于低频式破碎施工, 施工速度相对较慢。

(4) 夯击功方面, 冲击压实最大、门板式打裂其次、多锤头最小。

3 旧水泥混凝土路面破碎效果对比与质量控制

3.1 破碎的尺寸和板块特性对比

对比现场的施工效果, 可以三种工艺破碎效果如表3。

注:上表中旧板仅针对普通单层水泥混凝土板, 不包含双层板结构。

由上表可知, 在破碎尺寸方面, 碎石化最小、打裂压稳和冲击压实较大, 且和作用的功有很大关系。同时实践还发现, 旧板实际破碎尺寸除与特定破碎技术有关外, 还依赖于旧路结构。即破碎尺寸存在相对性, 路面实际破碎效果与特性路面结构和破碎功有关。

3.2 顶面模量对比

根据《公路水泥混凝土路面设计规范》加铺层结构设计的规定, 打裂压稳后的旧路面顶面的回弹模量一般不小于300MPa, 碎石化后旧路面顶面的回弹模量一般不小于200MPa。

但从福州地区多个项目的试验检测数据分析, 打裂压稳 (HHT-3) 破碎后顶面回弹模量265~846MPa, 平均值达到460MPa, 共振碎石化 (GZL600) 破碎后顶面回弹模量73~356MPa, 平均值为207MPa, 共振碎石化 (RB500) 破碎后回弹模量161~330MPa, 平均值大约为250MPa。检测数据变异系数比较大, 部分打裂压稳或破碎后原路面顶面回弹模量还时达不到技术要求。

目前用于评定旧路破碎后承载能力的方法主要有承载板回弹模量测试法和弯沉测试法两种。表4为旧路经上述6种破碎技术处理后旧板的承载板回弹模量测试值和弯沉测试值。主要依托福州地区白改黑试验路现场承载板和贝克曼梁弯沉试验现场测试得到。

注上表中 (1) 、 (2) 分别代表填方和挖方路段弯沉实测数据。

由上表可知, 总体来说, 经碎石化处理后的旧路承载能力损失最多, 冲击压实其次, 打裂压稳损失最小。

3.3 三种工艺效果对比与选择

冲击碾压改建施工要达到破碎要求, 需要来回冲压15~20遍, 破碎速度为200~300m/h。打裂压稳施工使用门式冲击锤冲压, 冲压1次即可完成破碎, 速度约为400~500m/h。多锤头破碎机的破碎速度为150~300m/h。

从施工对周围环境的影响来看, 采用碎石化技术, 由于施工速度快时间短, 对交通和周围居民的干扰影响小。因直接加铺20~22cm沥青面层, 路面标高增加不多, 对沿线的排水影响较小, 这在经过居民区时显得非常重要。多锤头质量仅650kg, 锤击时产生的震动不大, 对沿线的民房等建筑物没有影晌。

打裂压稳机械施工时, 机械的冲击锤质量达5t, 冲击力较大, 影响沿线民房等建筑物。采用冲击压实施工时, 持续时间长且冲击力大, 对沿线建筑物有较大影响, 故要求建筑物要有一定的安全距离。

采用冲击压实要加铺15~25cm半刚性基层, 故标高抬高达40cm左右, 影响原地面排水系统。相比之下, 采用碎石化机械施工对道路周遍环境的影响小, 因此特别适合通过城镇道路的混凝土路面改造。

就施工单价而言, 共振碎石化最高, 多锤头、HHT-3其次, 冲击压实最低。由于不同破碎改建技术得到的旧板承载能力和板块效益差别较大, 为满足路面正常疲劳寿命或防反要求所需的加铺沥青层厚度各异。因此, 单纯从施工单价上无法判断何种破碎改建技术最优, 应对加铺结构费用进行综合对比。

此外, 虽然共振碎石化相对于其他旧路破碎技术单价较高, 但其能彻底根除加铺沥青面层反射裂缝, 且施工速度快、对周围环境影响最小, 在一些人群密集的居民区、工业区更为适用, 建议优先考虑。

3.4 破碎尺寸的控制

实践中发现, 旧路破碎后的承载能力和防反效果均与旧板碎裂尺寸相关, 且两者呈相反特性, 旧板碎块尺寸与下卧层结构强度和沥青面层反射开裂之间存在如图9所示的关系。

由上图9可知, 破碎尺寸越大、板块效应越显著, 旧板承载能力越大, 但越容易出现反射裂缝;而破碎尺寸越小, 均匀性越好, 旧板承载能力越小, 但加铺沥青层越不易出现反射裂缝。碎石化破碎尺寸最小, 相同路段情况下旧板剩余承载能力最低, 但防反效果最优。

同时现场检测试验表明, 不同路面和施工机械的组合存在各自的碎裂固有尺寸。由于旧板破碎尺寸直接关系到加铺层结构和实际防反效果, 因此, 实际在选择破碎改建工艺时, 建议应根据旧路结构形式、要求得到的防裂效果和工程预算作出合理选择。根据福州地区的工程经验, 建议打裂压稳尺寸在60~80cm, 碎石化顶面混凝土块尺寸在7~10cm之间, 同时要检测破碎路面顶面的回弹模量, 达不到设计要求的路段要进行补强。

4 结论

(1) 实践表明, 与旧路面清除重建相比, 破碎的旧路面得到一定程度的利用, 可直接用作下基层或垫层。这比清除重建可以有效利用破碎的混凝上材料, 同时打碎的混凝土块体具有相当高的承载能力和透水能力, 同时解决了清除的碎块污染环境问题。

(2) 在破碎尺寸方面, 碎石化最小、打裂压稳和冲击压实较大, 且和作用的功有很大关系。同时实践还发现, 旧板实际破碎尺寸除与特定破碎技术有关外, 还依赖于旧路结构。即破碎尺寸存在相对性, 路面实际破碎效果与特性路面结构和破碎功有关。

(3) 经碎石化处理后的旧路承载能力损失最多, 冲击压实其次, 打裂压稳损失最小。这主要与旧路破碎后尺寸有关。回弹模量承载板测试法现场试验过程繁琐, 建议通过弯沉测试检验旧路破碎后承载能力情况。计算发现, 实测弯沉平均值计算得到的回弹模量与实测回弹模量更为接近。

(4) 施工单价而言, 冲击压实最低, 打裂压稳其次, 共振碎石化最高。由于不同破碎改建技术得到的旧板承载能力差别较大, 所需加铺沥青层厚度各异, 建议应对加铺结构费用进行综合对比。

(5) 实际在选择破碎改建工艺时, 建议应根据旧路结构形式、要求得到的防裂效果和工程预算作出合理选择。根据福州地区的工程经验, 建议打裂压稳尺寸在60~80cm, 碎石化顶面混凝土块尺寸在7~10cm之间, 同时要检测破碎路面顶面的回弹模量, 达不到设计要求的路段要进行补强。

参考文献

[1]美国高速公路管理协会.美国高速公路施工规范及其应用手册[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[2]中交公路规划设计院有限公司.JTG D40-2011公路水泥混凝土路面设计规范[S].北京:人民交通出版社, 2011.

[3]胡昌斌.冲击压路机破碎改建旧水泥混凝土路面技术[M].北京:人民交通出版社, 2006.

[4]傅智.水泥混凝土路面施工与养护技术[M].北京:人民交通出版社, 2003.