盾构刀具问题浅析.ppt

盾构刀具问题研究 2010年7月 一、刀具种类 1、钻头合金生产 滚刀在隧道掘进过程中作业环境极端恶劣。滚刀及其配件要经受单轴抗压强度高至200 MPa以上的岩石、高水压、泥砂或砂砾的考验。制造滚刀的材料和配件性能及总装质量对硬岩掘进至关重要，它很大程度上影响了滚刀的寿命。 滚刀的工作刃，即刀圈，在工作中受到的剪切和冲击力相当大，特别是在硬岩掘进中，刀圈材料的性能决定了工作效率和刀具的费用。我们有标准钢制刀圈、耐磨层堆焊刀圈、镶齿刀圈、耐磨层堆焊+镶齿刀圈4种基本刀圈，可以应用在各种类型的滚刀，保证滚刀的使用寿命。 谢谢大家 砂卵石地层如成都其地质条件主要以砂砾，卵石地层为主，应配置滚刀破碎大粒径砾石，辅助刮刀、重型先行刀（撕裂刀）开挖。 砂卵石地层 广州、深圳，上软下硬、地质不均的复合地层，局部岩石的强度较高150-200Mpa，需主要配置滚刀先行破岩，再配置刮刀辅助切削碎岩。 上软下硬地层 上软下硬地层 目前广东地区比较多采用的盾构机刀盘配备了17寸的单刃滚刀31把、17寸的中心双刃滚刀4把、1把行程为50mm的超挖刀、64把正面小刮刀、16把边缘刮刀。 上软下硬地层 全断面硬岩地层 硬岩地层如秦岭隧道，隧道断面范围内以混合片麻岩和混合花岗岩两种岩石为主，刀具基本全部选用滚刀。 洞门强化密封 1 盾构刀具 2 矿山钻具 4 油田钻具 3 工程钻具 钻头合金生产工艺特点 精选高质量的WC原料 喷雾干燥工艺生产优质混合料 进口压力机精密压制成型 进口压力烧结炉高温烧结 合金内部组织均匀，孔隙度接近A00，在保证硬度的前提下，可以大幅度提高合金的韧性。特别适合于要求耐疲劳磨损，又要承受耐疲劳冲击的钻掘领域。 盾构刀具介绍—盘形滚刀 盘形滚刀 在纯硬岩地层掘进时，采用滚刀破岩。滚刀破岩的原理是依靠刀具滚动产生冲击压碎和剪切碾碎的作用达到破碎岩石的目的。滚刀的类型、数量、布置方式、位置、超前量根据岩层的强度和整体性、掘进距离、含砂量等特点确定。 盾构刀具介绍—盘形滚刀 盘形滚刀 按安装位置 中心滚刀 正面滚刀 边缘滚刀 按刀圈数量 单刃滚刀 双刃滚刀 多刃滚刀 按适用机型 海瑞克滚刀 NFM 滚刀 小松 滚刀 其它 按尺寸规格 17英寸 19英寸 14英寸 12英寸 8英寸等 盾构刀具介绍—盘形滚刀 盾构掘进 NFM、沈重 中心 NFM 17中心滚刀 NFM、沈重 边缘 NFM 17偏心滚刀 NFM、沈重 正面 NFM 17正面滚刀 海瑞克机型通用 正面/中心/边缘 17双刃滚刀 海瑞克机型通用 正面 17单刃滚刀 说明 应用 刀具名称 主要盘形滚刀产品 17 ”单刃滚刀 17 ”双刃滚刀 17 ”偏心滚刀 17 ”中心滚刀 盘形滚刀工作环境 盘形滚刀 滚刀对轴承和密封要求非常高，轴承要求耐磨耐冲击；而密封失效，泥砂、水进入滚刀内部，将损毁轴承，进而导致滚刀立即失效。 1、采用进口的轴承和密封圈； 2、气密性检查，检测漏气和漏油； 3、进行滚刀模拟跑合测试。 针对地质情况，设计合理的滚刀扭矩，软岩（复合地层）扭矩低，全断面硬岩扭矩高，一般在25-40NM范围内，保证滚刀能够发挥破岩作用，并防止偏磨。 根据地层状况特别是岩层的单轴抗压强度设计滚刀的扭矩，涉及到各装配尺寸的精确调整，以及采用扭矩计测量控制扭矩。 盘形滚刀扭矩控制 盘形滚刀刀圈 刀圈基本规格形状 平刃刀圈 在使用过程中，刀刃能保持一定的宽度，适合范围也较广。 刃宽加厚刀圈 能提高刀圈的耐磨能力，增加抗冲击力，破岩石能力下降。 圆弧刀圈 开始阶段提高刀圈抗冲击力，利于破岩，掘进一段时间后，与平刃刀圈效果相同。 圆弧刀圈2 利于破岩，掘进速度快，但刀圈抗剪切能力较差。 标准钢制刀圈 联合了院校和钢厂共同研制，采用 高强度和高硬度的改良模具钢制作。 刀圈刃工作整体硬度达到HRC55-59。 产品适用地层： ——适用于掘进硬度50～150MPa的砾岩、砂岩、灰岩地层。 另有尺寸加强型刀圈：适用于掘进硬度120～250MPa的硬岩，硬度80～150MPa的高磨损岩层，如花岗岩、闪长岩、斑岩、蛇纹石及玄武岩等地层。 耐磨敷焊刀圈 在标准钢制刀圈的基础上，采用等离子焊机制造。 特点：在刀圈表面形成一层冶金结合的、具有特定性能耐磨金属堆焊熔敷层。该层HRC65，可增强刀圈工作面的耐磨性，进而达到提高滚刀使用寿命的目的。 —硬度40 MPa的致密性地层； —硬度80-100 MPa的断裂性砾岩