长寿命冲击凿岩钎杆——工业炸药和凿岩机发明后困扰世界采掘工业的百年难题

150年前瑞典诺贝尔父子继中国火药之后,发明硝化甘油胶质炸药用于修路与采矿,引发了导致社会财富高速增长的“真正意义的工业革命”,1923年德国施律泰尔发明WC-Co硬质合金,迅速形成硬质合金切削丸具和硬质合金凿岩钎具两大产业,使机械和采掘工业飞速发展,被誉为“工业的牙齿”,迄今,现代化的凿岩爆破技术,已成为人类向岩石圈索取资源和向地下开拓生存与发展空间的主要手段。其中,用在岩矿石中冲击凿孔的凿岩钎杆,是人类所有机械工具中受力条件最苛刻,使用寿命最短,基础工业必备,技术含量很高的大量消耗性工具。研制长寿命冲击凿岩钎杆,已成为全球采掘工业高,低耗凿岩必须解决的新世纪重大工程技术难题。这需要凿岩,爆破,岩石破碎,矿业,材料,冶金,钢铁、机械,物理、化工,电子,数学,力学,生物（仿生）等各方面专家的长期通力合作,建设以新型“硬质合金钎具”和“长寿命冲击凿岩钎杆”为标志的有中国特色的现代化凿岩钎具工业,是我国新一代“资源-高科技-外向型”民族工业一个具有战略意义的新的生长点。     

发挥钨矿资源优势 建设钎钢钎具强国

WC-Co硬质合金发明后,迅速形成了硬质合金切削刃具和硬质合金凿岩钎具两大产业,使机械和采掘工业飞速发展,被誉为"工业的牙齿".迄今,现代化的凿岩爆破技术,已成为人类向岩石圈索取资源和向地下开拓生存与发展空间的主要手段.其中,用在岩矿石中冲击凿孔的凿岩钎具,是人类所有机械工具中受力条件最苛刻、使用寿命最短、基础工业必备、技术含量很高的大量消耗性工具.研制长寿命冲击凿岩钎具,已成为全球采掘工业高效、低耗凿岩必须解决的新世纪重大工程技术难题.建设以"新型硬质合金钎具"和"长寿命冲击凿岩钎杆"为标志的有中国特色的现代化钎钢钎具工业,是我国新一代"资源-高科技-外向型"民族工业一个具有战略意义的新的生长点.     

在岩石钻凿系统中研究钎具钻具性能

煤矿以及软岩、硬岩的岩石钻凿系统,是研究钻孔与凿岩机械及其钎具钻具的基础。本文叙述了岩石钻凿系统研究与实践的基本情况．以列出的11个有关公式及2个图表、若干具体数据,从钻孔与凿岩机械输出能量特点、钎具钻具本身状况、岩石性质等方面。分析了冲击凿岩系统对钎具的影响和回转式钻进系统对钻具的影响,提出应将钎具钻具纳入岩石钻凿系统进行其性能与可靠性的研究。     

我国冲击凿岩技术暨钎钢钎具工业的现代化发展

凿岩技术是采掘业的先导。我国是火药和冲击凿井技术（“顿钻”）的发明国,谱写了人类冲击凿岩技术的辉煌历史。现代凿岩爆破技术和凿岩机具．已成为人类向岩石圈索取资源和向地下开拓生存与发展空间的主要手段。我国凿岩技术和凿岩机具工业的建设。是新中国成立后从学习苏联技术开始的。目前我国钎钢钎具、凿岩机械、硬质合金工业已拥有众多创新技术,不少产品已经可以和世界名牌公司的同类产品一争高下。我们长期面对的全断面隧道掘进机（TBM）、全液压凿岩钻车,以及钻车凿岩用重型钎杆和硬质合金整体钎杆等长钎具“瓶颈”。已经或即将取得重要突破。本文简要回顾了六十年来我国凿岩技术和凿岩机具工业的现代化发展历程。     

我国冲击凿岩技术暨钎钢钎具工业的现代化发展（续）

凿岩技术是采掘业的先导。我国是火药和冲击凿井技术（“顿钻”）的发明国,谱写了人类冲击凿岩技术的辉煌历史。现代凿岩爆破技术和凿岩机具,已成为人类向岩石圈索取资源和向地下开拓生存与发展空间的主要手段。我国凿岩技术和凿岩机具工业的建设,是新中国成立后从学习苏联技术开始的。目前,我国钎钢钎具、凿岩机械、硬质合金工业已拥有众多创新技术。不少产品已经可以和世界名牌公司的同类产品一争高下。我们长期面对的全断面隧道掘进机（TBM）、全液压凿岩钻车,以及钻车凿岩用重型钎杆和硬质合金整体钎杆等长钎具“瓶颈”,已经或即将取得重要突破。本文简要回顾了六十年来我国凿岩技术和凿岩机具工业的现代化发展历程。     

钎具市场前景预测

分析了国内钎具市场的慨况,认为近年采庄于小型钎具生产企业的校园加,以传统人工操作的轻型凿岩机械用钎具市场的竟争加剧,而以凿岩台车、潜孔钻机为代表的机械化凿岩设备钎具却友展较缓慢。国内专业化钎具生产企业应在地质钻具、岩石工程钻机用钻具和向国际钻具币场销筐等方面加强研制和发展,在保证现有市场份额基础上,拓宽产品销售领域。     

我国硬岩矿山凿岩爆破工艺与装备进展

结合我国金属矿山露天开采、地下采矿和井巷掘进的技术现状,全面介绍了爆破工艺、凿岩装备及其钎具的进展,分析了应用现状以及与国外先进水平之间的差距．并对我国金属矿山凿岩爆破工艺与装备技术的发展作了展望。     

凿岩机具入射应力波的分析

在凿岩过程中，受凿岩机活塞的冲击作用，在钎杆中形成一系列冲击应力波，并以纵波的形式传递给钎头而达到破碎岩石目的，所以，放射应力波形是控制冲击凿岩的重要因素。文中根据液压凿岩机具、气动凿岩机具和内燃、电动凿同的部分样机的数据，分析了凿岩机和冲击类工具的性能特性、放射应力波形和钎杆应力峰值系数等，其结果将对钎杆的受力分析、凿岩机冲击能的确定、凿岩机具的合理匹配以及凿入系统的研究具有一定的实用价值。     

长寿命冲击凿岩钎杆：工业炸药和凿岩机发明后困扰世界采掘工业的百年难题

用在岩矿石中冲击凿孔的凿岩钎杆,是人类所有机械工具中受力条件最苛刻、使用寿命最短、基础工业必备的大量消耗性工具,因此,研制长寿命冲击凿岩钎杆已成为全球采掘工业高效、低耗凿岩必须解决跨世纪重大工程技术难题。这需要各方面专家的长期通力合作,建设以“硬质合金复合片齿钎具”、“一步法新型硬质合金”和“长寿命冲击凿岩钎杆”为标志的现代化凿岩钎具工业 。     

第六届全国钎钢钎具学术年会在旅顺召开

第六届全国钎钢钎具学术年会于1992年10月12日至15日在大连旅顺口区召开,来自生产厂、科研、高校、矿山用户等60个单位的94名代表参加了会议。会议收到论文33篇,分别就钎钢、钎具、钎具材料的新材质、新品种、新工艺、新装备的研究与开发,钎具破断机理、受力分析、几何形状设计和检测技术,凿岩新装备、采掘及爆破新技术对钎钢、钎具发展的要求,钎具的使     

不同岩性侧压比随深度变化规律探讨

大量查阅中国范围内的岩浆岩、沉积岩和变质岩中的实测地应力资料,采用与霍克（E．Hoek）和布朗（E．T．Brown）同样的回归方法得到不同岩性情况下的回归曲线。同时,根据朱涣春等发表的《不同岩石中的地应力分布》文中回归公式得出的世界范围不同岩性情况下侧压比随深度的变化曲线,并进行了比较分析。得到了较为理想的结果,之所以不同岩性的侧压比随深度有不同的变化规律主要是原因是三大类岩石形成机理各不相同,并进一步讨论了影响侧压比分布的其它因素。     

基于Pro/E的碟式分离机转鼓的应力分析

采用Pro/E软件对碟式分离机转鼓筒体进行实时建模、仿真运动以及三维应力分析,得出了转鼓筒体三维应力分布图和应变分布图,并对不同转速下的应力和应变情况进行了比较和分析,通过三维应力分析得出了碟式分离机转鼓筒体应力应变的分布结果,为生产和优化设计提供了重要的依据。     

立式辊磨机磨盘的疲劳强度分析

介绍了立式辊磨机的结构和工作原理,对关键部位进行了受力分析。运用Pro/E三维软件建立磨盘的三维实体模型,应用有限元软件对磨盘进行强度分析。分析结果表明:磨盘的最大应力值出现在磨盘外侧从下往上的第1个拐角附近,最大应力值为22.727 MPa,远小于磨盘材料的屈服强度。同时采用有限元软件对磨盘最大应力处进行疲劳分析,得到磨盘的疲劳安全系数、疲劳寿命及失效情况等数据,为以后磨盘的设计提供理论参考依据。     

钎杆结构与抗疲劳寿命研究

本文在钎杆失效性分析的基础上,运用力学原理,分析了钎杆的应力水平及其影响因素,结果表明,钎杆的应力水平与其外圆直径近似线性相关,增大钎杆的外圆直径有利于降低其应力水平。同时,结合材料的S-N曲线,运用电算程序,预估了钎杆的抗疲劳寿命。新型钎杆采用创新的薄壁管式结构,具有低应力、高抗断阻力特性,其抗疲劳性能显著提高。     

基于位移增量的高地应力下硐室群围岩蠕变参数的智能反分析

深部高地应力下硐室围岩蠕变力学参数不准已成为制约岩体工程理论分析和数值计算发展的"瓶颈"问题,因而确定可靠的岩体蠕变参数服务于工程实际成为重点关注的课题,为此提出基于位移增量敏感性分析的高地应力下硐室群围岩蠕变参数的智能反分析方法。该方法基于描述深部高地应力条件下围岩蠕变随时间破坏特征的分数阶微积分的蠕变本构模型,取较为典型的主硐室顶拱位移、拱肩位移和边墙位移作为表征围岩的特性指标,从参数敏感性分析着手,确定模型中对位移较为敏感的5个蠕变参数(瞬时剪切模量、黏性系数、黏弹性剪切模量、黏弹性系数、分数阶系数β),并遵循"大值原则"和"敏感性原则"提取位移增量数据,输入主厂房和主变室等不同位置的现场位移增量监测信息建立多数据融合的适应度函数,采用均匀设计方法构造各参数不同水平组合的学习样本和训练样本,通过遗传算法与神经网络相结合的智能优化算法在解的全局空间进行搜索,确定反演蠕变参数值,最终通过灰色关联度和后验差法联合校核位移增量实测值与计算值。实例分析结果不仅表明智能优化算法获得的硐室围岩蠕变参数可靠性高,也验证了该法的有效性和合理性,同时为深部高地应力大型硐室长期稳定性评价时参数确定提供一个新手段。     

悬臂掘进机一体化施工平台优化设计

悬臂掘进机一体化施工平台是一种适应复杂围岩条件下,实现拱形金属支架支护,且与掘进机一体的挑梁和踩踏机构。文章利用Pro/ENGINEER Mechanica(Pro/Em)软件对初始设计进行了有限元分析,分别求出挑梁和载人两种工况下最大应力和最大变形的承受部位以及应力和变形数值大小,验证了初始设计的可靠性。另外,在有限元分析的基础上对平台材料进行了优化选择,既保证支护作业的安全,又实现节省材料和减少能耗的目的。     

基于ANSYS的大型煤粉筛筛箱动力学分析

基于动力学分析技术,利用ANSYS建立了煤粉筛筛箱有限元分析模型,对筛箱进行了模态分析和动应力分析。根据动力学有限元分析所得的结果,对筛箱结构做了相应改进,使得筛箱应力集中区域减小,应力分布更加均匀,应力最大值满足国家关于振动筛分设备的许用应力值(24.5MPa)。同时,对改进后的筛箱结构进行模态验证,得到筛箱改进后工作频率仍远离其固有频率,煤粉筛工作时筛箱不会发生共振,其结构满足设计要求。     

Influence of stress releasing ratio and boundary scope on 2D FEM simulate

Give constrains of costs and technology in analysis, actual practice of 2D FEM is widely popular and demanded. In order to take advantage of 2D FEM to simulate 3D stress state, the concept of stress releasing ratio was generally introduced to represent the 3D constraint effect. For example, the simulation analysis of tunnel excavation is based on the measured actual deformation to provide stress releasing ratio. In the engineering of open excavation, the construction is, most of the case, targeted on alluvial deposit with relatively soft stratum. However, the 2D FEM simulation lacks a clear and rational basis in how to represent the effects of 3D constraint. Thus, in order to investigate the problem above, the author analyzed same engineering using both 2D and 3D individually, and compared the corresponding results. Based on the 3D analysis, factors including the relationship between the model’s scope, stress releasing ratio, and construction condition of 2D analysis were also examined.     

基于Inventor应力分析标准化零部件的优化设计探究

利用Inventor对标准支座进行参数化造型及应力分析,找出应力集中的部位。提出多种结构改进设计方案并分别进行应力分析,通过对系统生成的应力仿真"报告"进行对比分析,优化出最佳的支座结构。该研究为制订新标准或优化已有的标准结构提供了一种新方法及科学而准确的依据。     

基于ANSYS的锚杆托盘有限元分析

针对锚杆屈服强度升级，采用ANSYS软件对配套的锚杆托盘进行结构静力有限元分析，合理选取锚杆托盘材料。在锚杆受力屈服时，锚杆托盘仍处在弹性状态；锚杆拉断时，锚杆托盘孔口处应力集中区内的极小范围区域，应力超过屈服强度但未达到极限强度，即允许锚杆托盘有一定的极其有限的塑性变形。有限元分析结果与现场实验验证情况相符，对锚杆托盘的材料选取、强度分析提供了有价值的参考和依据。