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第1章 概述 1

1.1 钻孔与非开挖机械的发展趋势 1

1.1.1 钻孔机械的发展状况 1

1.1.2 国内外非开挖技术发展概况 3

1.2 钻孔及非开挖机械的结构组成 4

1.3 钻孔与非开挖机械的设计方法 4

1.3.1 钻孔与非开挖机械常规设计方法 4

1.3.2 钻孔与非开挖机械的现代设计方法 5

第2章 顶管技术设备 7

2.1 概述 7

2.2.1 手掘式顶管机 9

2.2 分步挖掘式顶管机 9

2.2.2 机械挖掘式顶管机 11

2.2.3 气压平衡式顶管机（SM-T3） 15

2.2.4 泥水平衡式顶管机（SM-T4） 17

2.2.5 水力破碎式顶管机 18

2.3 全断面掘进式顶管机 19

2.3.1 切削刀盘结构及形状 19

2.3.2 全断面自然平衡顶管机（SM-V1） 23

2.3.3 全断面机械平衡顶管机（SM-V2） 24

2.3.4 全断面气压平衡式顶管机（SM-V3） 25

2.3.5 全断面水力平衡式顶管机（SM-V4） 25

2.3.6 全断面土压平衡式顶管机（SM-V5） 33

2.4 非圆断面管道顶管施工技术 37

2.3.7 无切削刀盘式顶管机（SM-B） 37

2.4.1 DPLEX顶管施工法 38

2.4.2 Takenaka顶管施工法 39

第3章 微型隧道施工设备 40

3.1 概述 40

3.2 先导式微型隧道施工法 40

3.2.1 顶推式微型隧道施工法 41

3.2.2 拉入式管道铺设施工法 51

3.3 螺旋排土式微型隧道施工法 53

3.3.1 工作原理及工作过程 53

3.3.2 施工设备 55

3.4 水力排土式微型隧道施工法 58

3.4.1 单步施工法 59

3.4.2 双步施工法 66

3.4.3 可回拉的盲孔掘进机 68

3.5 气力排土式微型隧道施工法 68

3.5.1 单步顶进施工法 69

3.5.2 双步施工法 72

3.6 挤密式微型隧道施工法 73

3.6.1 Perimole TPM施工法 73

3.6.2 ACEMOLE PL施工法 74

3.6.3 Herrenknecht AVB施工法 75

3.7 管道在线更换微型隧道施工法 76

3.7.2 AVP Crush Lining施工法 77

3.7.1 Pipe Replacer施工法 77

第4章 顶管和微型隧道施工主要配套设备 79

4.1 顶进设备 79

4.1.1 主顶油缸 79

4.1.2 导向油缸 83

4.1.3 中继站油缸 84

4.2 工作坑基础与导轨 84

4.3 顶铁 86

4.3.1 矩形顶铁 86

4.3.2 环形顶铁 86

4.3.3 弧形顶铁 87

4.4 中继站 88

4.3.4 马蹄形顶铁 88

4.3.5 U形顶铁 88

第5章 非开挖钻机设计 93

5.1 钻机的主要参数设计与选择 93

5.2 钻机的功能单元及实现方法 96

5.2.1 回转机构 98

5.2.2 钻机的给进／回拉机构 99

5.2.3 钻杆存放／提取和夹持／拧卸机构 100

5.3 液压系统原理 102

5.3.1 回转系统液压原理 103

5.3.2 泥浆泵控制及履带行走系统液压原理 103

5.3.3 给进／回拉及夹持／拧卸系统液压原理 103

5.4 动力与执行机构的设计计算 104

5.4.1 泵的基本计算及选择 105

5.4.2 液压马达的基本计算及选择 106

5.4.3 执行液压缸的设计计算 109

5.5 调速回路的设计计算 110

5.5.1 节流口的流量特性 111

5.5.2 节流调速回路的计算方法 111

5.6 钻机的保护设计 112

5.6.1 锁紧回路 112

5.6.2 浮动保护 113

6.1.1 回转系统的功用及钻进工艺对回转系统的要求 114

6.1.2 回转器的类型及特点 114

6.1 钻机的回转系统 114

第6章 岩心钻机 114

6.1.3 回转器结构分析与特性参数的确定 115

6.2 钻机的卡盘 121

6.2.1 卡盘的功用、工艺要求及基本参数 121

6.2.2 卡盘的组成、类型与结构原理 122

6.3 钻机的升降系统 126

6.3.1 升降系统的作用和要求 126

6.3.2 升降机的类型和工作原理 127

6.3.3 升降系统的特性参数计算 129

6.3.4 升降机抱闸制动力矩计算 131

6.4 钻机的给进系统 132

6.4.1 给进机构的功用、要求及类型 132

6.4.2 给进机构的结构分析 134

6.4.3 给进机构的特性参数计算 138

6.5 钻机的机械传动系统 139

6.5.1 机械传动系统的功用及要求 139

6.5.2 确定钻机机械传动系统的步骤和原则 140

6.6 钻机驱动设备选择 141

6.6.1 钻机负载特性及其对动力机的要求 142

6.6.2 动力机的外特性分析 142

6.7 岩心钻机的维护和保养 143

6.7.1 安装与调整 143

6.7.2 开车前的准备 144

6.7.3 使用与维护保养 144

6.7.4 检修与故障排除 146

6.7.5 钻机的拆卸 149

第7章 水井和工程钻机 151

7.1 水井和工程钻机的总体结构 151

7.1.1 总体设计的要求 151

7.1.2 总体设计的任务 151

7.1.3 总体设计的依据 151

7.1.4 机型与传动形式的选择 152

7.1.5 钻机的总体布局 154

7.1.6 钻机整机参数的确定 156

7.1.7 车装钻机总体布局分析 157

7.2 转盘 158

7.2.2 转盘的结构 159

7.2.1 转盘的基本参数 159

7.3 冲击机构设计 161

7.3.1 冲击机构的功用、要求和类型 162

7.3.2 冲击机构工作原理分析 162

7.3.3 冲击机构基本参数 166

7.4 振动机构的设计 167

7.4.1 影响振动钻进的因素 168

7.4.2 离心式机械振动发生器的工作原理 170

7.4.3 离心式振动发生器的主要参数 173

7.4.4 振动锤的工作原理 173

7.5 行走移位机构 176

7.5.1 行走移位机构的任务、要求和结构类型 176

7.5.4 半回转机构 177

7.5.2 活动平台、导轨式移动装置 177

7.5.3 液压步履机构 177

7.5.5 滚管滑移机构 178

7.6 泵组和泥浆净化装置设计 179

7.6.1 泵组的特点与类型 179

7.6.2 泥浆净化设备 180

7.7 水井和工程钻机的维护和保养 182

7.7.1 冲击反循环钻机维护保养及注意事项 182

7.7.2 钻机的维护和保养 183

7.7.3 设计深层水井钻机应注意的几个问题 184

7.7.4 往复泵的使用与维护 186

8.1.1 钻机整机参数确定原则 188

8.1 牙轮钻机总体设计 188

第8章 牙轮钻机 188

8.1.2 钻机主要工作参数设计 189

8.1.3 钻机的稳定性 194

8.2 牙轮钻机工作装置设计 195

8.2.1 加压提升机构的结构原理及设计 195

8.2.2 回转机构的结构原理及设计 209

8.2.3 钻架装置的结构原理及设计 212

8.3 牙轮钻机附属装置设计 220

8.3.1 钻机平台设计 222

8.3.2 稳车千斤顶设计 222

8.4.1 履带行走装置的结构 223

8.4 牙轮钻机底盘设计 223

8.4.2 履带行走装置计算 225

第9章 凿岩机 235

9.1 气动凿岩机 235

9.1.1 气动凿岩机的分类及应用范围 235

9.1.2 气腿式凿岩机的结构及工作原理 236

9.1.3 外回转导轨式凿岩机的结构及工作原理 243

9.1.4 气动凿岩机设计 245

9.2 液压凿岩机 258

9.2.1 液压凿岩机的特点及类型 258

9.2.2 液压凿岩机的结构及工作原理 259

9.3.1 液压凿岩机使用前的准备工作 264

9.3.2 凿岩机日常维护检修 264

9.3 凿岩机的维护 264

9.3.3 凿岩作业时注意事项 265

第10章 凿岩台车 266

10.1 概述 266

10.1.1 凿岩台车的分类 266

10.1.2 凿岩台车的应用 266

10.1.3 凿岩作业对台车的设计要求 266

10.2 平巷掘进凿岩台车的结构和工作原理 267

10.2.1 凿岩台车的组成及工作原理 267

10.2.2 凿岩台车的工作机构 272

10.2.3 液压系统、气水系统及台车的自动操作 275

10.3.1 采矿凿岩台车的应用 276

10.3 采矿凿岩台车的结构和工作原理 276

10.3.2 CTC-700型采矿凿岩台车的构造及动作原理 277

10.4 凿岩台车设计 280

10.4.1 台车设计依据 280

10.4.2 台车上安装凿岩机的台数 280

10.4.3 凿岩台车的外形尺寸 281

10.4.4 凿岩台车的工作参数 282

10.4.5 推进器设计 285

10.4.6 推进器补偿机构设计 286

10.4.7 变幅机构设计 288

10.4.8 液压平动机构设计 292

10.4.9 主要零件强度计算 299

参考文献 303