HHLJ—Ⅱ型冰凌開孔器在黃河冰凌爆破中的首創(chuàng)應(yīng)用

劉 啟 李榮生 宮立新

（山東東營利津黃河河務(wù)局 257400）

1 引言

黃河安危，事關(guān)大局。黃河下游凌汛特點(diǎn)是：凌汛變化急速復(fù)雜，險(xiǎn)情突然，難以預(yù)測(cè)，且天寒地凍，取土困難，猝不及防，危害嚴(yán)重。據(jù)《黃河志》的資料：1875～1955年的80年間，有29年發(fā)生凌汛決溢，三年兩決，有近一半是凌決。歷史上決口頻繁，災(zāi)情嚴(yán)重，造成附近各村莊盡成澤國，房屋倒塌無數(shù)，淹斃的人口、牲畜難以數(shù)計(jì)。黃河凌汛造成的災(zāi)難和損失，令人觸目驚心。因此，黃河防凌工作至關(guān)重要。

黃河若遇“武開河”是極其危險(xiǎn)的，唯一有效、實(shí)用的方法就是選擇最佳時(shí)機(jī)爆破冰凌，疏通河道，打酥打透，擴(kuò)大斷面，增大排冰能力，疏導(dǎo)冰凌下泄，防止冰凌堵塞壅水，造成洪水潰堤決口。為確保黃河安全順利度過凌汛期，爆破冰凌極為重要。

從長期經(jīng)驗(yàn)來看，下游爆破冰凌最佳時(shí)機(jī)是在上游開河來冰到達(dá)前的4天左右。因此，下游爆破最佳時(shí)機(jī)只有3天左右。爆破前，破冰開孔工具與效率是影響爆冰的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)開鑿冰孔是由黃河沿線眾多民兵用洋鎬、冰镩等工具進(jìn)行作業(yè)。用人多、效率低、時(shí)間長、強(qiáng)度大，且十分危險(xiǎn)。更關(guān)鍵的是易貽誤爆破良機(jī)，給防凌造成不可估量的損失。為此，我們創(chuàng)制了HHLJ—Ⅱ型冰凌開孔器。

2 冰凌的概念、特性

自然界中的水有三種狀態(tài)：液態(tài)稱水，氣態(tài)稱水汽，固態(tài)稱冰。冰在0℃時(shí)體積最大。冰的熔化熱為3.35×105J/kg。冰的抗壓強(qiáng)度為0.3～5.5MPa/cm2；抗剪強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的1/2；彈性模量平均為53MPa。為此，開孔器選擇耐磨、高強(qiáng)度刃刀器材，以滿足冰凌特性指標(biāo)。

3 HHLJ—Ⅱ型冰凌開孔器結(jié)構(gòu)

HHLJ—Ⅱ型冰凌開孔器由連接軸、開孔器、刃刀、定位鉆和螺母構(gòu)成。

4 發(fā)電機(jī)、工程鉆性能指標(biāo)、特點(diǎn)

4.1 發(fā)電機(jī)

選用雅馬哈EF4600型發(fā)電機(jī)，一臺(tái)發(fā)電機(jī)可供兩個(gè)開孔器用電（每組3人，一機(jī)兩器）。

a.技術(shù)參數(shù)。額定電壓220V；額定頻率50～60Hz；輸出功率3.5～4.0kW；額定電流15.9～18.2A。

b.特點(diǎn)。?可提供優(yōu)質(zhì)的電力；?輕巧、方便；?噪音低；?耗油低。

4.2 工程鉆

選用ZIZ—90型手持式工程鉆。

a.技術(shù)參數(shù)。開孔范圍φ165～220；額定電壓220V；額定頻率50～60Hz；輸入功率1280W；空載轉(zhuǎn)速1800r/min。

b.特點(diǎn)。安全可靠、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、超負(fù)荷時(shí)能自動(dòng)離合。

5 冰凌開孔器的選材、制作與組裝

5.1 選材

開孔器選用高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)無縫鋼管與板材。鋼管高300mm，外徑200mm，壁厚4mm；板材直徑196mm，厚5mm；20mm×6mm×6mm 碳鋼（SK）或高速鋼刃刀 8件；經(jīng)切割、鉆孔、焊接、磨制、車床加工而成。

5.2 開孔器部件制作

5.2.1 連接軸制作

連接軸選φ55、長80mm的優(yōu)質(zhì)圓鋼。A端攻錐度內(nèi)絲直徑 30mm，深 30mm；B端攻內(nèi)絲直徑 16mm，深25mm。C段車削尺寸φ50，長80mm；D段車削尺寸φ40并套絲（同32標(biāo)準(zhǔn)螺母內(nèi)絲），長20mm。加工時(shí)，縱向軸心必須同圓同心，防止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生擺動(dòng)（見圖1）。

5.2.2 開孔器制作

高300mm，外徑200mm；頂部用5mm鋼板焊封，在頂端中心鉆孔攻絲定型為φ40，周圍鉆孔8個(gè)φ30孔；器壁開消阻溢屑（水）窗4個(gè)（橢圓形）；在開孔器底端等距離開槽將刃刀焊固，其寬度大于筒壁2mm（分內(nèi)、外）。并分8個(gè)區(qū)段開鋸齒各9個(gè)，鋸齒為內(nèi)、正、外三形。開孔器制成總高305mm（包括刃刀）（見圖2）。

5.2.3 定位鉆的選用、制作與作用

a.選用。選用φ18、長360mm的電錘鉆頭。

圖1 連接軸示意圖

圖2 開孔器示意圖（單位：mm）

b.制作。將電錘鉆柄切割、套絲加工成φ16，絲距長20mm。絲距與連接軸B端內(nèi)絲須配套（反絲）。定位鉆制成總長340mm。

c.作用。快速定位、防滑。避免開孔器初始啟動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定的多方位滑動(dòng)，避免發(fā)生意外傷害事故。

5.3 組裝

連接套A端內(nèi)絲與ZIZ—90鉆固接；B端與開孔器、定位鉆絲接，并用32螺母擰緊牢固。

6 開孔器簡述

開孔器是一種具有快速切削、排屑、成孔、高速旋轉(zhuǎn)能力的專用器具。

7 技術(shù)性能指標(biāo)

輸出功率1.1kW，轉(zhuǎn)速1200r/min，總質(zhì)量不大于8kg，操作人員不多于1人，開孔效率4個(gè)/min。開孔器可根據(jù)實(shí)測(cè)冰厚與要求，制成不同高度。

8 開孔器的原理、特點(diǎn)和作用

8.1 原理

該開孔器由發(fā)電機(jī)提供電力，利用手持式工程鉆高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)其刃刀快速切削凍冰，借鋸齒、消阻溢屑窗將冰屑或水?dāng)噭?dòng)排出，定位鉆定位防滑，快速完成冰凌打孔成型。

8.2 特點(diǎn)

該開孔器結(jié)構(gòu)合理、體積小、易操作，省工、省時(shí)、高效、安全，使用壽命長。

8.3 作用

該開孔器主要用于黃河防凌中的普查、斷面觀測(cè)與“武開河”爆破前冰凌打孔（適用各類冰凌圓形開孔）。

9 維護(hù)保存

清污、涂油、拆卸分離，在專用箱套件集中存放保管。閑時(shí)發(fā)電機(jī)、工程鉆可移作它用，以發(fā)揮其更大使用價(jià)值。

10 開孔器試驗(yàn)、時(shí)效計(jì)算與效益分析

10.1 試驗(yàn)

試驗(yàn)冰厚25cm，冰面寬210m，孔距10m，打孔20個(gè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：開孔器用時(shí)5min，平均4孔/min；而傳統(tǒng)的人工開鑿用5人，用時(shí)100min，平均1孔/5min。

10.2 時(shí)效計(jì)算

黃河冰凌爆破，按照“寬河道不破、窄河道破”原則，利津“窄胡同”河道屬必須爆破段落。河道總長30km，冰面寬310m，冰厚25cm。爆破前布設(shè)：按行距30m排列，孔距10m，每行打孔30個(gè)。共計(jì)30000÷30＝1000行，30×1000＝30萬個(gè)（20世紀(jì)70年代實(shí)例）。

a.傳統(tǒng)的人工開鑿用時(shí)：12×8×125＝12000 孔/天；30000÷12000＝2.5 天。

b.開孔器四組（4機(jī)、8器、12人） 用時(shí)：4×60×8×8＝15360 孔/天；30000÷15360＝2 天，（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算）。

10.3 效益分析

分析情況見表1～表3。

從表1可以看出，使用該器具有以下特點(diǎn)：

表1 傳統(tǒng)人工開鑿與開孔器費(fèi)用比較

表2 開孔器構(gòu)成價(jià)值

表3 傳統(tǒng)人工與開孔器效率比較

a.效益可觀。僅器具與人工兩者之間比較就節(jié)約人工113個(gè)，人工費(fèi)一天就節(jié)省3.51萬元，說明其創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益十分理想。

b.搶得先機(jī)。開孔器比人工提前1天，搶得爆破先機(jī)，為防凌爆冰贏得不可估量的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

c.重復(fù)創(chuàng)值。開孔器雖比傳統(tǒng)人工高1萬元，但發(fā)電機(jī)與電鉆閑時(shí)可作他用，繼續(xù)創(chuàng)造價(jià)值，并可重復(fù)使用。

d.安全性好。可減少在冰面上高危性作業(yè)的大量人員，避免、降低意外傷害事故幾率的發(fā)生。

從表2可看出：開孔器制造成本低。

從表3可看出：開孔器比傳統(tǒng)人工提高效率20倍，縮短開孔爆冰時(shí)間1/3天，為爆冰除險(xiǎn)贏得先機(jī)。

開孔器在爆破冰凌使用中發(fā)揮了巨大作用，且省工、省時(shí)，高效、安全，為避免發(fā)生凌汛災(zāi)害所產(chǎn)生的社會(huì)效益、防洪效益難以計(jì)算。

11 結(jié)語

應(yīng)用HHLJ—Ⅱ型開孔器，為防凌爆破贏得了寶貴時(shí)間，節(jié)省了大量人力、物力、財(cái)力，降低了意外傷害發(fā)生幾率，為消除黃河凌汛危害、高效完成爆破任務(wù)發(fā)揮了巨大作用，應(yīng)大力推廣使用。■