該文曾于1999年以“世紀之交對液壓鑿巖機發(fā)展的思考”為題，在全國釬鋼釬具協(xié)會年會進行交流,2005年編入“礦井建設現(xiàn)代技術理論與實踐”（煤炭科學研究總院北京建井研究所編著，煤炭工業(yè)出版社2005年11月第一版）時曾作部分修改。本文作者認為，世紀之交擬寫本文的初衷是希望能促進我國液壓鑿巖設備進一步健康發(fā)展，10多年后的今天，我國液壓鑿巖設備的應用已跨入新的階段，文中文字和數(shù)據(jù)未作修改，僅希望本文提出的看法仍能起到促進我國液壓鑿巖事業(yè)不斷進步的作用。

１　二十世紀液壓鑿巖技術發(fā)展的回顧

從人類研究以水為介質(zhì)的回轉(zhuǎn)式液壓鉆機起，涉足液壓鑿巖領域已有一百多年歷史。但是，具有液壓沖擊機構與液壓回轉(zhuǎn)機構的液壓鑿巖機直至２０世紀７０年代才正式被人們應用，并在技術上飛速完善與發(fā)展。

１．１　液壓鑿巖機產(chǎn)品競爭的歷程

１９７０年，法國蒙塔貝特公司率先將液壓鑿巖機投入市場，引起鑿巖設備廠家與鑿巖工程用戶的注意，法國、瑞典、芬蘭、德國、奧地利、英國、美國、日本以及波蘭、前蘇聯(lián)等數(shù)十個廠家，競相研究、開發(fā)各具特色的液壓鑿巖機產(chǎn)品以及全液壓鑿巖設備。由于市場激烈競爭的結(jié)果，自７０年代起的２０多年內(nèi)，有實力的液壓鑿巖機產(chǎn)品都經(jīng)歷了２～３次以上的更新?lián)Q代，使產(chǎn)品技術性能與可靠性不斷提高。例如，瑞典阿特拉斯?柯普科公司的液壓鑿巖機代表機型由Ｃ０Ｐ１０３８→Ｃ０Ｐ１２３８→Ｃ０Ｐ１４４０→Ｃ０Ｐ１８３８；芬蘭塔姆洛克公司的液壓鑿巖機代表機型由ＨＥ４２５、ＨＥ４３８→ＨＬ５３０→ＨＥ１００、ＨＬ３００～１０００；法國賽可馬公司的液壓鑿巖機由ＲＰＨ３５→ＲＰＨ２００、ＲＰＨ３００→ＨＹＤ２００、ＨＹＤ３００／３５０。在液壓鑿巖機產(chǎn)品競爭中，瑞典、芬蘭、法國的產(chǎn)品在市場中影響頗大。早期投入市場的液壓鑿巖機中，有的產(chǎn)品并非因產(chǎn)品水平而停止生產(chǎn)，而是商業(yè)競爭的結(jié)果。例如原阿立馬克公司的ＡＤ１０１～１０３液壓鑿巖機等。

液壓鉆車是液壓鑿巖機的主要配套設備，液壓鑿巖機的應用使液壓鉆車在技術上發(fā)生了驚人的變革：在８０年代，使用液壓鑿巖機的液壓鉆車，鑿巖速率達到１８０ｍ／ｈ，到９０年代，微機控制全自動液壓鉆車的鑿巖速率達到３００ｍ／ｈ，這比本世紀７０年代采用導軌式氣動鑿巖機的機械式鉆車８０ｍ／ｈ的鑿巖速率高得多，與５０年代氣腿鑿巖機１５ｍ／ｈ的鑿巖速率相比，簡直是難以想象。

液壓鑿巖機以及全液壓鑿巖設備的成熟與發(fā)展，為微機技術應用于自動化鑿巖奠定了基礎。２０世紀７０年代，挪威福魯荷爾曼工程公司率先創(chuàng)制與應用了微機控制的全自動液壓鉆車。曰本、英國、瑞典、芬蘭、法國、美國、德國等，也都先后研究開發(fā)了微機控制的全自動液壓鉆車，并有定型產(chǎn)品投入市場。

中國從６０年代起有人從事以液壓為動力鑿巖機的研究（其原理與現(xiàn)代液壓鑿巖機不同）。１９８０年，國產(chǎn)第一臺液壓鑿巖機通過技術鑒定，由于性能參數(shù)、可靠性以及密封件、隔膜、回轉(zhuǎn)馬達等諸多問題，與當時的國外產(chǎn)品相比無競爭能力。從７０年代末至８０年代中期，隨著液壓鑿巖機及全液壓鑿巖設備的技術引進，使我國液壓鑿巖技術能有機會以高起點為基礎向前發(fā)展，到２０世紀末，已在大瑤山隧道、大秦鐵路隧道以及南昆鐵路、安康鐵路建設中；在三峽等水利工程建設中；在開灤、邢臺、徐州等重點煤礦建設中；在金川等金屬礦山建設中，都成功、有效地應用了液壓鑿巖機。經(jīng)我國科技人員多年努力，部分液壓鑿巖機及液壓鉆車國產(chǎn)化問題已基本解決，現(xiàn)代化液壓鑿巖機具試驗系統(tǒng)已建立并應用，基礎研究與性能參數(shù)試驗研究水平已與國際先進水平接軌，標志鑿巖技術進入高新技術領域的隧道鑿巖機器人“８６３”項目也已經(jīng)運作。

１．２?。玻笆兰o末液壓鑿巖機及相關技術的基本特點

到２０世紀末，液壓鑿巖機以及與其相配套的技術已相當成熟，發(fā)展到相當高的水平，歸納起來，體現(xiàn)在以下方面：

（１）液壓鑿巖機的基本結(jié)構

液壓鑿巖機多由獨立的沖擊機構與回轉(zhuǎn)機構組成。液壓鑿巖機的沖擊機構分無閥與有閥式兩類。無閥式?jīng)_擊機構無蓄能器，結(jié)構簡單，沖擊能?。ǎ罚啊保埃埃剩瑳_擊頻率高（１５０～２００Ｈｚ），在本世紀末仍在美國等少數(shù)地區(qū)試用，無閥式液壓鑿巖機產(chǎn)品競爭力不強。有閥式液壓鑿巖機是當今液壓鑿巖機的主流，它有外閥（柱閥）式與內(nèi)閥（套閥）式兩種。液壓鑿巖機按配流閥與沖擊活塞配流方式又有兩腔交替進油控制型與差壓型之分，例如，阿特拉斯?柯普科公司與賽可馬公司的液壓鑿巖機都是外閥式結(jié)構，但阿特拉斯?柯普科公司的液壓鑿巖機的配流閥為交變閥型，兩腔交替回油，推動沖擊活塞運動，其工作壓力為１５～２５ＭＰａ；賽可馬公司液壓鑿巖機的配流閥為差動式結(jié)構，閥控沖擊活塞前腔常壓，后腔交替回油，其工作壓力為１６～２０ＭＰａ。塔姆洛克公司液壓鑿巖機為內(nèi)閥式，但配流閥為差動式，閥控沖擊活塞前腔常壓，后腔交替回油，其工作壓力為１２～１７.５ＭＰａ。有閥式液壓鑿巖機因采用不同的配流閥使沖擊機構不同，從目前投入市場的液壓鑿巖機看，內(nèi)閥與外閥式結(jié)構各有優(yōu)缺點。

液壓鑿巖機的回轉(zhuǎn)機構多由擺線液壓馬達驅(qū)動，大多數(shù)液壓鑿巖機的液壓馬達是丹麥丹佛斯公司的產(chǎn)品。當然，也有個別液壓鑿巖機以其它液壓馬達驅(qū)動，波蘭采用了具有中空軸的行星輪式液壓馬達，使回轉(zhuǎn)機構更為緊湊。

（２）液壓鑿巖機的機型

２０世紀投入市場的液壓鑿巖機曾有導軌式、支腿式與手持式，支腿式與手持式液壓鑿巖機由于機重限制，輸出功率與同級氣動鑿巖機相差不多，鑿孔速度等體現(xiàn)不出液壓鑿巖機的優(yōu)越性而發(fā)展不快，塔姆洛克公司ＨＨ５０型輕型（２３ｋｇ）液壓鑿巖機已被第三代產(chǎn)品系列淘汰。因此，通常所述液壓鑿巖機都指導軌式液壓鑿巖機。

不同級別的液壓鑿巖機有不同的機重、沖擊功率、轉(zhuǎn)矩等技術性能以及不同的適用范圍（見表１）。到２０世紀末，不同級別的液壓鑿巖機已能適應鉆鑿φ２７～φ２３０ｍｍ孔徑的巖孔（炮孔、錨桿孔以及其他工程孔），機重最大的液壓鑿巖機是塔姆洛克公司的ＨＬ４０００型，機重達１１００ｋｇ。

表1 典型公司的代表性液壓鑿巖機產(chǎn)品的主要特征

（３）液壓鑿巖機的可靠性

液壓鑿巖機的可靠性曾是各公司產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要目標，塔姆洛克公司第二代液壓鑿巖機沖擊活塞壽命是５００沖擊小時，而第三代產(chǎn)品達到１０００沖擊小時；阿特拉斯?柯普科公司ＣＯＰ１２３８型液壓鑿巖機維修周期為１００～２００小時，而ＣＯＰ１８３８型達到５００小時以上。液壓鉆車完善的控制系統(tǒng)有助于充分發(fā)揮液壓鑿巖機的技術性能，并大大提高其可靠性，ＣＯＰ１８３８型液壓鑿巖機由微機系統(tǒng)控制時，鑿孔速度提高８０％以上，而維修周期可達１０００小時。

（４）液壓鑿巖機的配套設備

與液壓鑿巖機配套的主要是全液壓鉆車與全液壓錨桿機，而全液壓鉆車占多數(shù)。２０世紀，有些國家曾探討液壓鑿巖與裝巖合一的鉆裝機的應用問題，也有公司將全液壓鉆裝機投入市場試用。因鉆裝機結(jié)構與機重限制，安裝的液壓鑿巖機數(shù)量不多、功率不大、效率不高，在具體使用時，鑿巖與裝巖是不停地作業(yè)，無法對設備進行有效的維修，各種類型的鉆裝機性能與可靠性都不高，無法廣泛應用。

到２０世紀末，全液壓鉆車按行走方式不同有軌輪式、膠輪式、履帶式。軌輪式結(jié)構主要為大斷面隧道掘進用門架式鉆車，一般安裝４個鉆臂。膠輪式鉆車按工程需要不同可分為１～３臂鉆車——大斷面掘進時，多為３臂；中小斷面時多為１～２臂；金屬礦山采礦鉆車多為１臂。履帶式鉆車多為１～２臂，主要用于煤礦等礦山掘進或露天鑿巖。在２０世紀，由于高效率液壓鑿巖機的成功應用，全液壓鉆車實現(xiàn)了多鉆臂向少鉆臂的轉(zhuǎn)化。

全液壓鉆車的液壓站、鉆臂、推進器、控制臺、底盤等部件都實現(xiàn)了模塊化，并具多種規(guī)格，與不同類型液壓鑿巖機組成不同類型的液壓鉆車，能滿足不同鑿巖工程的需要。全液壓鉆車都有完善的液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)以及保護系統(tǒng)，使液壓鑿巖機孔位調(diào)整、參數(shù)調(diào)整以及正常鑿巖的操作方便、易行。被稱為“鑿巖機器人”的微機控制全自動液壓鉆車，進一步完善了鑿巖控制系統(tǒng)、鉆臂定位系統(tǒng)，并引入了微機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了液壓鉆車的自動控制。

微機控制全自動液壓鉆車的傳感元件、電子控制系統(tǒng)與微處理系統(tǒng)，多由挪威比沃（ＢＥＶＥＲ）公司提供，液壓鑿巖機械公司結(jié)合產(chǎn)品具體情況，采用不同方式進行微機控制全自動液壓鉆車的生產(chǎn)或組裝。２０世紀的微機控制全自動液壓鉆車主要有塔姆洛克公司ＤａｔａｍａｔｉｃＨＳ３０５Ｔ／ＨＳ２０５０系列鉆車，阿特拉斯?柯普科公司Ｒｏｂｏｆ?。拢铮铮恚澹蛳盗秀@車、蒙塔貝特公司Ｒｏｂｏｆｏｒｅ系列鉆車以及挪威ＡＭＶ、美國英格索蘭公司組裝的微機控制液壓鉆車等，投入市場應用的產(chǎn)品已達６０臺以上。

（５）液壓鑿巖機用釬具

液壓鑿巖機的應用，帶動了與其相配套的釬具產(chǎn)品（包括釬桿、釬頭、接桿套、釬尾）的發(fā)展。瑞典山特維克公司、賽科洛克公司、芬蘭考密特公司、英國波特公司等都向鑿巖工程市場銷售與不同液壓鑿巖機匹配的釬具，并以不同方式與液壓鑿巖設備制造廠商合作，共同推銷產(chǎn)品。

液壓鑿巖機用釬具的消耗主要決定于釬具本身的質(zhì)量，但也與不同性能的液壓鑿巖機有關，表２列出了阿特拉斯?柯普科公司不同型號液壓鑿巖機時的釬具壽命，它也能反映２０世紀末液壓鑿巖機釬具的水平。

表2 不同液壓鑿巖機釬具壽命實例（累計進尺，m)

（６）液壓鑿巖機的開發(fā)與研究

液壓鑿巖機以及液壓鉆車、液壓錨桿機等全液壓鑿巖設備的飛速發(fā)展，離不開２０世紀的科技進步與各方在人力、物力上的投入。在２０世紀，世界各國對液壓鑿巖機以及全液壓鑿巖設備的開發(fā)與研究有以下特點：

①信息與成果共享

２０世紀的科技進步，使鑿巖技術界有更多的機會進行技術交流，充分利用各方面的先進成果，包括鑿巖技術研究成果、液壓鑿巖機研究成果、液壓技術的成果、電子技術的成果以及機械工程方面的成果等。

液壓鑿巖機的研究、開發(fā)、制造、應用，一直是跨越國家與地區(qū)的行為。液壓鑿巖機的研究已有百年歷史，但卓有成效的工作起始于２０世紀６０年代，全世界著名鑿巖機械制造廠家都參與了液壓鑿巖機產(chǎn)品開發(fā)，又都于７０年代取得重大進展，將產(chǎn)品“亮相”于世界重點工程，并多由德國埃森采礦研究中心進行液壓鑿巖機參數(shù)試驗，多次參與國際博覽會或國際學術會進行技術交流。液壓鑿巖機發(fā)展過程中，競爭者之間幾乎無法技術保密，常常不約而同采用同一技術，例如，液壓鑿巖機沖擊機構的組合密封與隔膜式蓄能器、回轉(zhuǎn)機構的擺線液壓馬達；液壓鉆車道依茨發(fā)動機、力士樂液壓元件以及微機控制全自動鉆車的比沃傳感元件與微處理系統(tǒng)等。

②高新技術注人液壓鑿巖技術

液壓鑿巖機具有高頻率沖擊機構與液壓閥控系統(tǒng)，從技術原理分析、結(jié)構設計、參數(shù)確定到樣機的成形，都有高難度技術問題，電子計算機輔助設計技術、先進的試驗分析與計算機輔助試驗技術、液壓控制技術、數(shù)字化與程序化機械加工與熱處理技術以及新材料等用于液壓鑿巖機的研究、設計、樣機加工與試驗，使產(chǎn)品開發(fā)周期大大縮短，產(chǎn)品開發(fā)的成功率大大提高，并使產(chǎn)品水平適應時代的發(fā)展。

③重視基礎研究與性能測試

液壓鑿巖機的發(fā)展以基礎研究與鑿巖試驗技術的研究為依托，使產(chǎn)品開發(fā)有充分的科學依據(jù)。２０世紀，鑿巖技術界在沖擊鑿巖波動力學研究、巖石可鉆性研究、液壓鑿巖機工作原理與內(nèi)部工作規(guī)律的研究、鑿巖機具測試方法研究以及產(chǎn)品設計技術研究等方面，取得了重大進展，保障了液壓鑿巖機的成功應用與更新?lián)Q代。２０世紀液壓鑿巖機基礎研究與性能測試研究的主要成果有：液壓鑿巖機沖擊系統(tǒng)合理的應力波、按巖石可鉆性試驗結(jié)果選擇液壓鑿巖機工作參數(shù)、按液壓鑿巖機的試驗經(jīng)驗進行計算機的仿真設計、對液壓鑿巖機內(nèi)部工作過程及工作參數(shù)進行測試，利用計算機進行數(shù)據(jù)處理與分析，采用高科技手段進行液壓鑿巖機產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗等。

④以市場需要為產(chǎn)品發(fā)展的目標

２０世紀６０年代末，隧道及露天鑿巖工程的增加迫切要求高效能液壓鑿巖機盡快投入市場，液壓鑿巖機的應用首先從大型隧道工程開始，隨后逐漸進人礦山與其他工程。各液壓鑿巖機械制造商都以市場需要為前提，結(jié)合自己情況發(fā)展具有特色的產(chǎn)品。例如，阿特拉斯?柯普科公司、塔姆洛克公司，將大斷面液壓鉆車做為產(chǎn)品發(fā)展的重點，并大力發(fā)展露天液壓鑿巖設備。而賽可馬公司重點開發(fā)了機寬１～１.２ｍ的單、雙臂小型化鉆車，在煤礦、鐵礦、有色金屬礦以及化工礦山等空間狹小作業(yè)場所取得了良好使用效果。在進入微機技術領域的問題上，鑿巖技術界從降低大斷面隧道開挖量有重大效益的實際出發(fā)，重點開發(fā)了微機控制的３臂自動化鉆車并取得了實效。也正因為以市場需要為出發(fā)點，沒有把更大的精力放在輕型手持式或支腿式液壓鑿巖機上。

２　液壓鑿巖機在２１世紀的發(fā)展

液壓鑿巖機投入市場只有２０多年歷史，但為人類征服自然的斗爭發(fā)揮了重要作用。進人２１世紀，鑿巖工程的需要以及液壓鑿巖機的先進性，使液壓鑿巖機仍具有良好的發(fā)展前景。

２．１　液壓鑿巖機仍是巖石破碎工程的關鍵設備

人類在自然界開發(fā)建設中，曾探討多種破巖方法，但迄今為止，最為實用、有效的方法是機械破巖法與鉆爆法。

隧道與巷道機械破巖法也稱掘進機法（ＴＢＭ法），國外每年有３０％～４０％的隧道由掘進機法施工，機掘隧道總量巳超過３０００ｋｍ。掘進機法在長、大隧道建設中發(fā)揮了高速、高效、安全的作用。然而，因掘進機法在２０００ｍ以上的隧道中使用才明顯見效，大部分隧道仍采取鉆爆法施工。液壓鑿巖機與液壓鉆車在隧道鉆爆法施工的經(jīng)驗已證明，液壓鑿巖機是提高隧道施工速度、改善施工條件的關鍵設備，今后將繼續(xù)在隧道建設中發(fā)揮作用。

煤礦、煤與半煤巖巷道的掘進機問題已基本解決，但巖巷仍以鉆爆法為主，提高掘進機械化水平的目標仍是使用全液壓鉆車。在金屬礦山采礦場與露天鑿巖工程，巖石工程量大、巖石堅固性好，鉆爆法幾乎是唯一有效的破巖方法，高效、經(jīng)濟的破巖設備必然是液壓鑿巖機及其配套的液壓鉆車。

在鉆爆法施工中，氣動鑿巖機仍會繼續(xù)使用，但是，因液壓鑿巖機效率高、能耗低、釬具消耗少、污染小、勞動條件好、人員少，越來越多的重大工程將首選液壓鑿巖設備。

２．２　液壓鑿巖機在非爆破孔施工方面前途廣闊

液壓鑿巖機的成功應用與發(fā)展，使非爆破孔施工機械化發(fā)生重大變化，提高了錨桿孔、探水孔、注漿孔、管線安裝等巖孔施工的水平。自液壓鑿巖機投入應用以后，各著名液壓鑿巖機廠商都推出了全液壓錨桿機，并已成為主導產(chǎn)品之一，使巖石工程錨桿支護機械化水平大大提高。２１世紀，錨桿支護技術進一步發(fā)展，對錨桿支護機械化的要求越來越高，由于液壓鑿巖機使錨桿孔施工效率提高，施工質(zhì)量得以保證，施工條件大大改善，安裝液壓鑿巖機的全液壓錨桿機有更廣闊的前景。

液壓鑿巖機性能優(yōu)異，容易與多種液壓設備配套，為各種非爆破孔施工創(chuàng)造了更多的選擇機遇。近年，我國在冶金工業(yè)高爐出鐵口穿孔作業(yè)中成功地應用了液壓鑿巖機，給鋼鐵公司帶來高效、經(jīng)濟、安全的效果，說明液壓鑿巖機在非爆破孔施工中的前景難以想象。

２．３　液壓破碎錘的廣闊市場

液壓破碎錘是具有液壓沖擊機構的液壓破巖機械，它的沖擊機構原理與液壓鑿巖機的沖擊部分相同，在某種意義上說，它是液壓鑿巖機的變型產(chǎn)品。

液壓破碎錘的輸出能量高、噪聲低、能耗低，使用方便，因而在巖石破碎、路面破碎以及其他破碎工程中逐漸廣泛應用。在２１世紀，液壓破碎錘將不斷擴大應用范圍，并在性能進一步提高的基礎上，成為重要的巖石破碎設備。

３?。玻笔兰o發(fā)展液壓鑿巖機應考慮的問題

２０世紀的科技發(fā)展使液壓鑿巖技術達到相當高的水平，２１世紀，全球科學技術水平會進一步提高，并面臨人類發(fā)展的資源、環(huán)境等問題，液壓鑿巖機的發(fā)展應適合新的要求，不斷提高其技術性能和對客觀條件的適用性，使其得到更加廣泛的應用。

３．１　液壓鑿巖機的工作介質(zhì)

液壓鑿巖機以及液壓鉆車、液壓錨桿機等全液壓鑿巖設備的液壓傳動系統(tǒng)，以壓力液體為介質(zhì)進行能量傳遞。到２０世紀末，絕大多數(shù)液壓鑿巖機與全液壓鑿巖設備液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)為礦物油，只有煤礦從安全角度考慮使用水－乙二醇或油包水乳化液等難燃工作液。評價液壓鑿巖機及相關元件的性能與可靠性，主要以使用礦物油工作介質(zhì)為基礎。進人２１世紀，全球資源與環(huán)境保護問題日益突出，據(jù)有關報導，全世界石油資源可利用時間只有６０年左右，繼續(xù)以礦物油為液壓鑿巖設備的工作介質(zhì)，消耗石油資源，將面臨挑戰(zhàn)。盡管人類探討煤的液化技術有所進展，但煤炭資源可利用時間也只２５０年左右，保護地下資源，盡量不以礦物油為液壓傳動工作介質(zhì)的問題逐漸提到日程，液壓鑿巖機與全液壓鑿巖設備的進一步發(fā)展，也必須考慮非礦物油工作介質(zhì)的問題。

２０世紀，煤礦井下用液壓鑿巖機已采用水－乙二醇或油包水乳化液為工作介質(zhì)，統(tǒng)稱為難燃液。難燃液的粘度、粘溫特性、潤滑性、腐蝕性等與礦物油不同，對液壓鑿巖機性能與可靠性均有大的影響，有公司認為，同樣流量下，液壓鑿巖機以難燃液為工作介質(zhì)時，其能建立起來的工作壓力比礦物油降低２５％，而運動件的工作壽命大約降低５０％。而且，使用難燃液時，對液壓鑿巖機的使用維修提出了很多特殊要求，難燃液的價格又比礦物油高２０％～１００％，這就影響人們采用非礦物油工作介質(zhì)。因此，若擴大非礦物油工作介質(zhì)的應用，必須努力使液壓鑿巖機的結(jié)構與性能適應非礦物油工作介質(zhì)，并改善現(xiàn)有難燃液的性能，研究新的非礦物油工作介質(zhì)。

３．２　液壓鑿巖機改進的目標

到２０世紀末，液壓鑿巖機在技術上的成熟使其短期內(nèi)不會有大的變革，然而，科學技術的發(fā)展與市場的競爭，使鑿巖技術界不會停止對新型液壓鑿巖機的研究，預計以下問題會被重視：

①新式液壓沖擊機構的研究。在現(xiàn)有液壓鑿巖機沖擊機構的基礎上，應進一步探討提高沖擊能量利用率（沖擊效率）的措施，提高單位機重下的沖擊功率，研究如何更方便地調(diào)整沖擊性能?，F(xiàn)有液壓鑿巖機中，已有靠調(diào)整沖擊活塞位移來改變沖擊頻率的結(jié)構，但因其變換方式靠人工機械地對局部結(jié)構進行調(diào)整，盡管只動一下調(diào)整螺栓，對于液壓鑿巖機在礦山井下、隧道、鑿巖工地等惡劣工作條件來說，常常很難主動調(diào)整沖擊頻率，頻率變換機構往往成為虛設。為此，有人提出了自動變換頻率液壓沖擊機構的構思，但尚未在正式產(chǎn)品中應用。

②結(jié)構參數(shù)與技術性能的優(yōu)化。合適的結(jié)構參數(shù)與技術性能，對提高液壓鑿巖機效率與可靠性有重要作用。２０世紀的計算機輔助設計與計算機輔助測試技術，使液壓鑿巖機的設計水平提高了很多，但是，如何進一步優(yōu)化液壓鑿巖機結(jié)構參數(shù)與技術性能，仍有很多工作要做，特別是應解決優(yōu)化設計與計算機仿真過程假設條件過多的問題。

③新材料與新工藝的應用。液壓鑿巖機的發(fā)展離不開新材料與新工藝的技術進步。以目前鋼材與熱處理水平，液壓鑿巖機沖擊活塞運動速度不超過１２ｍ／ｓ，沖擊能與沖擊功率的大幅提高受到限制。２１世紀新材料與新工藝在液壓鑿巖機上的應用，會使液壓鑿巖機單位機重的輸出功率增加，性能進一步提高，整體技術水平上個臺階。

３．３　全液壓鉆車的發(fā)展方向

液壓鑿巖機的成功應用使液壓鉆車的技術水平發(fā)生了變革，進入了全液壓化階段。而液壓鉆車的水平對發(fā)揮液壓鑿巖機性能，保證液壓鑿巖機可靠地工作，改善鑿巖作業(yè)的環(huán)境，具有很重要的作用。２１世紀，液壓鉆車將繼續(xù)向產(chǎn)品多樣化、適用化與智能化方向發(fā)展，并有以下特點：

①液壓鉆車的發(fā)展以適用性為主。２０世紀，已探討多種用途、多種結(jié)構、多種規(guī)格的全液壓鉆車，并成功地摸索了一定的規(guī)律。２１世紀，全液壓鉆車的發(fā)展將進一步適應不同類型鑿巖工程的需要，在各鑿巖機械廠商對液壓鉆車主要部件實現(xiàn)模塊化、標準化的基礎上，按市場需要組裝變型產(chǎn)品，例如，掘進鉆車、采礦鉆車、錨桿機、露天鉆車以及特殊功能鉆車，應進一步提高基本元件性能與可靠性，進一步改進模塊化部件的設計，使液壓鉆車結(jié)構緊湊、使用維修方便。

②全液壓鉆車的智能化發(fā)展。全液壓鉆車是液壓鑿巖機的操縱、控制設備，是機械化鑿巖的“機械手”，它的進一步發(fā)展必然是走向智能化，使鑿巖作業(yè)從笨重的體力勞動中解放出來。２０世紀，已有超過６０臺微機控制全自動鉆車用于鑿巖工程，做到了與高科技的發(fā)展基本同步。但是，大面積的液壓鉆車智能化問題，還有很多工作要做，包括對液壓鉆車智能化認識的提高、電液元件性能與可靠性的改進、控制系統(tǒng)的不斷創(chuàng)新、傳感元件與檢測系統(tǒng)適用性與可靠性的改進、故障診斷系統(tǒng)的不斷完善以及電子元件與微處理系統(tǒng)對地下與野外環(huán)境適應性的提高等。應進一步總結(jié)在大斷面隧道應用微機控制全自動液壓鉆車的經(jīng)驗，逐步解決露天鉆車、礦山井下用鉆車以及特殊功能鉆車的智能化問題。

４　對我國２１世紀液壓鑿巖技術發(fā)展的思索

在２０世紀，我國先后有４０多個單位先后涉足于液壓鑿巖技術研究與產(chǎn)品開發(fā)，各主管部門與有關企業(yè)、科研單位、高等院校，對液壓鑿巖機的研究有較大的經(jīng)濟投入，總結(jié)２０多年液壓鑿巖技術方面的經(jīng)驗教訓，合理確定２１世紀液壓鑿巖技術的工作目標，有宜于使我國液壓鑿巖機與全液壓鉆車在國際化的市場競爭中占據(jù)一定地位，并使我國對２１世紀液壓鑿巖技術的發(fā)展做出應有的貢獻。

４．１　我國液壓鑿巖技術實效性成果與教訓

我國在液壓鑿巖技術的研究與產(chǎn)品開發(fā)應用方面取得了大量成果，但有實效的有以下幾個方面：

①采用２１世紀世界先進水平的全液壓鑿巖設備，在京廣復線、大秦鐵路、南昆鐵路、安康鐵路以及三峽工程等國家重點工程中，有效地完成了巖石破碎任務，確保了工程建設的進度。

開灤、邢臺、徐州等煤礦自２０世紀８０年代起連續(xù)多年使用液壓鉆車，使煤礦巖巷掘進機械化水平達到國際先進水平。盡管煤炭系統(tǒng)出現(xiàn)經(jīng)濟滑坡，但開灤煤礦等堅持使用全液壓鉆車，近年又有發(fā)展，綜合效益良好，進一步體現(xiàn)了液壓鑿巖機與液壓鉆車用于煤礦巖巷掘進機械化的發(fā)展方向。

②已具備批量制造先進水平液壓鑿巖機與全液壓鉆車的能力，典型的產(chǎn)品有蓮花山冶金機械廠的ＨＹＤ２００、ＨＹＤ３００型液壓鑿巖機、煤科總院與宣化－英格索蘭合作開發(fā)的ＬＣ１２－２Ｂ型液壓鉆車和宣化采掘機械廠技術引進的ＣＴＨ１０－２Ｆ型液壓鉆車；沈陽風動工具廠生產(chǎn)的ＣＯＰ１２３８系列液壓鑿巖機，中國地質(zhì)大學研制的ＤＺＹＧ３８Ｂ型液壓鑿巖機以及ＣＬＪＹ１２２等大斷面掘進液壓鉆車；天水風動工具廠生產(chǎn)的ＴＲＯＣ７１２Ｈ、ＴＲＯＣ８１２Ｈ露天全液壓鉆車等。

③煤科總院北京建井研究所建立了先進的液壓鑿巖機具檢測系統(tǒng)，進行了性能參數(shù)與試驗方法的研究，制定了液壓鑿巖機系列標準，檢測了５００多臺件液壓鑿巖機具，有力地促進了我國煤炭系統(tǒng)應用技術先進的國產(chǎn)液壓鑿巖設備。

④中國釬鋼具協(xié)會與中國科學院沈陽金屬研究所、北京鋼鐵研究總院、中國地質(zhì)大學以及有關企業(yè)，對液壓鑿巖機用釬具進行技術攻關，使國產(chǎn)液壓鑿巖釬具基本占領國內(nèi)市場，并有少量出口。典型液壓鑿巖機用釬具生產(chǎn)單位有貴陽鋼廠、蓮花山冶金機械廠、山東鑿巖釬具廠、長江工具廠、咸寧礦山機械廠等。

⑤東北大學、長沙礦冶研究院成功地進行了沖擊鑿巖應力波理論的研究與試驗。北京科技大學、中南工業(yè)大學等有效地進行了液壓鑿巖機理論分析與計算機仿真優(yōu)化設計的研究，并培養(yǎng)了一批液壓鑿巖技術研究生。

⑥浙江樂清采礦機械廠從２０世紀９０年代起，歷經(jīng)九年于２００１年末，研制成功ＹＹＴＺ２６Ｃ系列支腿式液壓鑿巖設備，它從實際出發(fā)，合理確定性能參數(shù)，設計了適應１～８臺主機需要的變量泵泵站，并在鑿巖機與液壓支腿可靠性、適用性以及沖擊、回轉(zhuǎn)與推進液壓聯(lián)動控制等方面，技術上有重大突破，成功地在水電、鐵路建設隧道工程中一次性連續(xù)掘進４０００ｍ以上，開創(chuàng)了支腿式液壓鑿巖機國際上實際應用的先例。

回顧我國液壓鑿巖技術發(fā)展歷程，很多成果無法在實際中長期應用甚至無法應用，例如：

①大多數(shù)自行設計的液壓鑿巖機沖擊機構壽命低（沖擊活塞的累計進尺在７０００米以下）、回轉(zhuǎn)液壓馬達性能差（馬達效率６０％以下，可靠性差）、密封件與蓄能器隔膜壽命過低，產(chǎn)品無競爭能力。

②自行開發(fā)的液壓鑿巖機中，輕型手持式與支腿式占液壓鑿巖機１／３～１／２，技術方向與國際上液壓鑿巖機發(fā)展方向大相徑庭。煤科總院上海分院研制的ＹＹＴ－３０型支腿式液壓鑿巖機，沖擊與回轉(zhuǎn)機構合理，可靠性達到累計進尺１００００米，以液壓耙斗裝巖機與其配套，技術上國內(nèi)領先，但因液壓鑿巖機級別低，能量小，鑿巖速率不理想，且操縱不便，未能在實際中推廣，其余支腿式液壓鑿巖機，大多效果更差。

③自行開發(fā)設計的多數(shù)液壓鉆車，因追求“重量輕”而結(jié)構單薄，因追求“全部國產(chǎn)特色”而可靠性差，不適合鑿巖工程需要。

④過多地投入人力、物力進行全液壓鉆裝機的研制，因產(chǎn)品性能不高（月進尺難以達到１００ｍ巷道）、可靠性不高而未能實際推廣。

４．２　對發(fā)展我國液壓鑿巖技術的看法

在世紀之交，我們應以科學的態(tài)度總結(jié)液壓鑿巖技術研究與產(chǎn)品開發(fā)的經(jīng)驗教訓，以市場為導向，激勵液壓鑿巖技術的發(fā)展，為此，應注意以下問題：

①鞏固成熟成果、推廣成功經(jīng)驗

對已經(jīng)取得的產(chǎn)品制造、研究、檢測與應用方面的成果，應大力推廣，使我國制造的液壓鑿巖機以及液壓鉆車成為我國各鑿巖工程的主導設備，并創(chuàng)造條件參與國際市場的競爭。為此，應推廣煤礦用液壓鑿巖機，制定完善的系列標準、加強監(jiān)督檢驗，并加強產(chǎn)品改進，盡快提高產(chǎn)品技術水平與工藝水平，不斷增強產(chǎn)品競爭能力。

②增強市場觀念、提高創(chuàng)新意識

液壓鑿巖機與液壓鉆車的開發(fā)與生產(chǎn)，應以市場為先導，以在施工現(xiàn)場連續(xù)應用為目的。因此，產(chǎn)品性能與可靠性必須與國際接軌，國外液壓鑿巖機維修周期達到了５００～１０００沖擊小時，就不應死抱累計進尺３０００～７０００米的“國產(chǎn)化水平”。在２１世紀，應以不斷創(chuàng)新的觀點去研究、開發(fā)液壓鑿巖機械，將我們的科研成果運用到產(chǎn)品的設計、制造與產(chǎn)品質(zhì)量控制中，并及時采用先進技術與先進的配套件，包括國外的先進技術與先進配套元件。

③集中優(yōu)勢力量、搞好強強聯(lián)合

液壓鑿巖機世界性競爭發(fā)展的過程，是液壓鑿巖機具廠商強強聯(lián)合、優(yōu)勢互補的過程，到２０世紀末，著名釬鋼釬具公司山特維克公司并購了塔姆洛克公司，成為生產(chǎn)采掘設備、巖石挖掘設備、裝運機械以及鑿巖釬具、鋼材等多種產(chǎn)品的跨國企業(yè)集團，年銷售額超過５０億美元，使其具有鑿巖機具技術開發(fā)與產(chǎn)品競爭的強勁實力。

我們應充分利用已有技術基礎，打破條條框框的界限，以市場為動力，集中液壓鑿巖機具方面的各種技術優(yōu)勢，搞好強強聯(lián)合，逐漸形成具有競爭實力的實體，參與國際化的技術競爭。④統(tǒng)籌關鍵因素、力保產(chǎn)品先進

液壓鑿巖機以及全液壓鉆車等全液壓鑿巖機設備是高技術難度產(chǎn)品，微機控制技術的應用更增加了技術含量，產(chǎn)品的競爭必然體現(xiàn)在技術上的競爭。因此，我國液壓鑿巖技術的發(fā)展必須以高起點為基礎，使液壓鑿巖機與全液壓鉆車具有先進的技術性能，并有性價比優(yōu)勢，從而有強勁的競爭力，不但成為我國鑿巖工程的主導產(chǎn)品，還能逐漸參與國際市場競爭。

技術上有所突破的ＹＹＴＺ２６Ｃ系列支腿式液壓鑿巖設備，應不斷提高產(chǎn)品可靠性與關鍵件壽命，并進一步積累實際應用的經(jīng)驗，擴大應用范圍，使支腿液壓鑿巖機的發(fā)展有更大突破。

液壓鑿巖技術是綜合性技術，液壓鑿巖機與全液壓鑿巖設備以及釬具的水平，反映基礎研究的水平、產(chǎn)品開發(fā)水平、制造工藝水平、試驗技術與檢測條件水平、材料與配套元件水平以及管理水平，應統(tǒng)籌各方面因素，確保先進發(fā)展目標的實現(xiàn)。

進入２１世紀，液壓鑿巖技術的發(fā)展將在市場經(jīng)濟推動下，以企業(yè)為主體，聯(lián)合各方面的優(yōu)勢力量，開發(fā)與生產(chǎn)適合市場需要的先進液壓鑿巖設備。只要目標明確，各方面共同努力，我國的液壓鑿巖技術就會很快發(fā)展。