隧道工程用的计算机控制的钻孔车

隧道工程用的计算机控制的钻孔车ComputerisedDrillingRigforTunnelling图1RobotBoomerMKⅡ不需移位，就能在165平方米的截面积上钻孔。采用液压方式调节高度的工作室可以确保操作人员不受妨碍地观察钻孔过程H.H.Cohrs几十年来，打眼+爆破掘进的施工程序基本保持不变：在开挖面钻炮眼，爆破，清除废石，加固岩石，再钻炮眼。在这一过程中，隧道钻孔车起着关键的作用。如果没有钻孔车就无法掘进，后续的施工机械和操作人员将处于昂贵的非生产性等候状态。如果钻孔车长时间发生故障或钻孔时间过长，则掘进速度明显受到限制。另一方面，缩短打标记和钻孔时间能提高掘进速度。由于隧道钻孔车采用自动化，加上不再需要打标记而Fordecadesnow,theworkingcyclefordrill+blastoperationshasbasicallyrem-ainedunchanged:theboringofblast-holesattheface,blastingtheroundandcle-aringawaythemuck,securingtherockandfreshboring.Inthisconnection,tunneldrillingrigsplayakeyrole-withoutthem,thedrivewouldnotprogressasinglemetreandfollow-upmachinestoge-therwiththeiroperatorswouldfindthem-selvesinexpensive,unproductiveholdingpositions.大大节省时间，因此能够对加快掘进做出显著贡献。比起许多地上和地下的施工及掘进，在掘进面钻孔更适合采用自动化：钻头在隧道断面和岩石上的各孔点进行重复的钻孔动作，钻杆导架在钻孔时也进行重复的动作，这对操作人员来说也是单调的。钻孔自动化可以减轻操作人员的工作负担，尤其是令人疲劳的重复工作，并且使钻孔更精确、更快。自动化带来的多方面益处由于采用自动控制，使得钻孔准确，这样，在控制超挖和欠挖方面具有明显的优点。自动钻孔车能够相当好地控制断面。每一立方厘米的超挖或欠挖都会大大增加以后的费用，还要增加其它设备，以及为填充超挖的空穴使用大量的混凝土。支持自动化的观点是，采用手动控制钻孔时，每次实际爆破深度仅为钻孔深度的90-95%。因此，爆破后的开挖面一般留有约20-30厘米深的孔眼。采用自动化钻孔系统，由于钻孔深度均匀，所以能够优化每次爆破深度。采用自动化的一个重要理由是,人工将钻杆导架从一个孔移至另一个孔平均需要30-60秒。因为6厘米/秒高的钻孔速度，使得钻孔时间往往低于30秒，所以这么长的钻杆导架移位时间不再为人们所接受。钻杆导架在两孔之间的移动和定位时间不应超过实际钻孔时间。这就是钻孔车的主要任务。总之，自动化缩短了设备工时，提高了设备的利用率。操作人员只需检查核实钻孔位置和钻孔方式，设备就可以独立自动地钻孔，一直钻到程序设定的钻孔深度。钻杆导架的移位由计算机控制，即自动控制。另外，也应当考虑采用自动钻孔Shouldadrillingrigbeout-of-actionoveralengthyperiodorifdrillingtimesareexcessivelylong,therateofadvanceisrestrictedtoaconsiderabledegree.Ontheotherhand,briefmarkingandbor-ingtimescanleadtothedrivebeingspe-ededup.Theautomationoftunneldrillingrigs-includingconsiderablesavingsintime,asmarkingisnolongernecessary-canaffordaconsiderablecontributiontowardsspeedingupthedrive.Drillingthefaceisextremelysuitedforautomationmorethanmanyotherconstru-ctionandexcavationactivitieseitheronorbeneaththesurface:everrecurringapplicationpointsforthedrillscorre-spondingtothetunnelprofileandtherock;thisappliesaswelltotheconst-antlyrecurringdrillingfortheappliedbooms,somethingwhichismonotonousfortheoperatoraswell.Inthisconnection,automationcanrelievetheoperator,espe-ciallyfromfatiguingrepetitiveworkandinaddition,caterformorepreciseandfasterdrilling.AutomationprovidesmanyAdvantagesPrecisedrillingthankstoautomaticstee-ringcanfurthermoreresultinconsider-ableadvantagesregardingoverandunder-break.Automaticdrillingrigsfacilitateconsiderablybetterprofilecontrols.Everycm3ofoverorunder-breakcausesconsiderablefollow-upcostsandtheapp-licationofadditionalmachinesaswellassubstantialvolumesofconcreteinordertofillthecavities.Afurtherpointinfavourofautomationistheexperiencethatinthecaseofmanuallycontrolleddrilling,theactualadvanceperroundarrivedatisonly90to95%ofthedrilledlength.Asaresult,thereisusuallyaresidualboreholelengthofsome20to30cmleftintheface.车优化实际的钻孔计划和爆破图形的可能性。一般来说，预先准确确定爆破图形不是依据科学计算，而是基于经验值。因此，通常的作业方法是，打一定数量的附加孔，以确保预定的爆破。由于计算机控制的钻孔车钻孔精确度高，所以不需要打附加孔。实际上在许多情况下，对断面和爆破体积进行精确观测可以将钻孔孔数降到最低。尽管采用了所有的现代电子技术，计算机控制的自动钻孔车仍应安装防撞装置，依靠这个装置可以尽可能避免设备自我毁坏。AtlasCopco新开发的RobotBoomerMKⅡ有防撞安全装置，以确保自动系统不受任何损害。显示屏显示的三维爆破图形用激光对钻杆导架定位，并将钻杆导架的准确位置输入计算机后，预先编程的数据，包括激光和隧道坐标以及隧道断面，以三维爆破图形显示在钻孔车的显示屏上。在以后的钻孔过程中，操作人员可以在显示屏上检查钻孔深度、钻孔速度及钻好的孔。定位相应简单：操作人员将钻杆导架移到钻孔合适的作用点上。这时，操作人员能在显示屏上跟踪钻杆导架的瞬间位置。当钻杆导架的位置与显示屏上显示的孔眼吻合时，操作人员便开始钻孔。开始钻孔时，自动系统可以避免极高的接触压力，这有利于保护钻头，并可避免钻孔偏离方向。收集的数据提出了有趣的观点。由于自动钻孔车配备了计算机，如Boomer353或AtlasCopcoMKⅡ，所以收集的数据或多或少只起些次要作用。实际钻孔结果的记录和文件指出每一个错误，由此分析钻孔过程，对此进行评价，并改正可能出现的错误。钻孔车甚至能够提供围岩的信息。为此需要一个预钻模型，AtlasCopcoThankstotheautomaticdrillingsystem,theadvanceperroundcanbeoptimisedowingtothehomogeneousdrillingdepths.Animportantargumentforautomationisthefactthattodayittakesonaverage30to60storelocatethedrillingboomfromholetoholebyhand.Suchlengthyrelocationtimesarenolongeracceptablegiventhehighdrillingspeedsofupto6cm/sandtheresultantshortdrillingtimes,whicharefrequentlylessthan30s-themovingandpositioningofthedri-llingboomfromholetoholeshouldnottakemoretimethantheactualdrillingitself,whichafterall,isthemaintaskofadrillingrig.Furthermore,automationimprovesworkingtimesandutilisationfactorsofmachines.Foroncetheboomoperatorhascheckedtheboreholepositionandthedrillingpattern,themachinedrillsindependentlyandfullyautomaticallyuntiltheprogr-ammedboreholedepthisreached.Subseq-uently,therelocatingoftheboomiscarriedoutviacomputer,inotherwords,automatically.Inaddition,thepossibilityofoptimisingtheactualdrillingplanandtheblastingpatternbymeansofanautomateddrillingrigshouldalsobeconsidered.Ablastingpatternisgenerallynoexactlypredete-rminedscientificworkbut,firstandforemost,isbasedonexperimentalvalues.Thusitiscustomaryinpracticetoassurecompletionofthedesiredroundbycrea-tingacertainnumberofadditionalholes.Thankstothehighdrillingaccuracyofacomputer-controlleddrillingrig,thisisnolongerrequired.Inmanycases,infact,thenumberofboreholescanbemini-misedthroughexactobservationoftheprofileandroundvolumes.Inspiteofallmodernelectronics,allcomputer-controlleddrillingrigsshould提供这种模型。这样，扩大钻孔种类时，也就是钻勘探孔和喷射孔时，能够纪录和收集全部钻孔数据。AtlasCopo新开发的自动钻孔车配备了专门为钻孔车设计的爆破图形和评价炮眼记录的CAD软件，该软件可在众所周知和用户熟悉的WINDOWS程序上运行。现有的PC机程序含有钻孔图形的