一、引言

破碎機(jī)作為礦山機(jī)械的關(guān)鍵設(shè)備，在隧道工程砂石破碎領(lǐng)域也發(fā)揮著不可或缺的作用。隨著礦山開采和隧道建設(shè)的不斷發(fā)展，對破碎機(jī)的性能要求日益提高。然而，破碎機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新面臨著諸多壁壘，這些壁壘既影響著破碎機(jī)行業(yè)本身的發(fā)展，也對礦山和隧道工程的效率、成本等產(chǎn)生重要影響。

二、破碎機(jī)在礦山機(jī)械和隧道工程中的重要性

（一）礦山機(jī)械中的破碎機(jī)

初級破碎 在礦山開采中，從礦體上采下的原礦往往尺寸較大。例如露天鐵礦開采出的礦石塊度可達(dá)數(shù)米。破碎機(jī)的初級破碎功能將這些大塊礦石破碎成較小的塊度，以便后續(xù)的運(yùn)輸、磨礦等作業(yè)。初級破碎的效率直接決定了整個礦山開采的前期進(jìn)度。

品位提升 通過破碎，可以使礦石中的有用礦物與脈石礦物實(shí)現(xiàn)一定程度的解離。對于一些嵌布粒度較細(xì)的礦石，如銅礦石，經(jīng)過適當(dāng)破碎后，在后續(xù)的選礦過程中能夠更有效地分離出銅礦物，提高礦石的品位，增加礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

（二）隧道工程中的砂石破碎機(jī)

砂石料生產(chǎn) 在隧道工程建設(shè)中，需要大量的砂石料用于混凝土的制備。破碎機(jī)將開采的巖石破碎成不同粒徑的砂石，滿足隧道襯砌、仰拱等部位混凝土施工的要求。例如在高鐵隧道建設(shè)中，對砂石的級配要求嚴(yán)格，破碎機(jī)必須能夠穩(wěn)定生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的砂石產(chǎn)品。

場地限制 與礦山相比，隧道工程的作業(yè)場地相對狹窄。這就要求破碎機(jī)具有緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠在有限的空間內(nèi)安裝和運(yùn)行，同時還要保證足夠的生產(chǎn)能力。

三、技術(shù)創(chuàng)新壁壘

（一）材料與制造工藝

耐磨材料 破碎機(jī)的破碎部件，如顎板、錘頭等，在工作過程中承受著巨大的沖擊力和摩擦力。開發(fā)高性能的耐磨材料是技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵之一。傳統(tǒng)的高錳鋼等耐磨材料在某些極端工況下已經(jīng)不能滿足要求。新型耐磨材料的研發(fā)面臨著材料成分設(shè)計、冶煉工藝優(yōu)化等諸多難題。例如，要實(shí)現(xiàn)既具有高硬度又有良好韌性的耐磨材料，需要精確控制合金元素的添加比例，并解決材料內(nèi)部可能出現(xiàn)的缺陷問題。

制造精度 破碎機(jī)的制造精度直接影響其性能和使用壽命。例如，圓錐破碎機(jī)的軋臼壁和破碎壁之間的配合間隙需要精確控制在很小的范圍內(nèi)。目前，我國在一些高端破碎機(jī)制造方面，由于加工設(shè)備的精度限制以及制造工藝的不完善，導(dǎo)致產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性與國外先進(jìn)水平仍有一定差距。

（二）破碎原理與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

新型破碎原理探索 傳統(tǒng)的破碎原理如擠壓、沖擊、剪切等雖然已經(jīng)較為成熟，但在提高破碎效率、降低能耗等方面存在局限性。探索新型的破碎原理，如利用共振、超聲波等能量形式輔助破碎，面臨著理論研究和實(shí)際應(yīng)用的雙重挑戰(zhàn)。一方面，新型破碎原理的理論基礎(chǔ)尚未完全建立，需要進(jìn)行大量的基礎(chǔ)研究；另一方面，將這些原理應(yīng)用到實(shí)際的破碎機(jī)設(shè)計中，需要解決能量轉(zhuǎn)換、設(shè)備結(jié)構(gòu)適應(yīng)性等諸多工程問題。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化 在結(jié)構(gòu)方面，破碎機(jī)需要不斷優(yōu)化以適應(yīng)不同的物料特性和工況要求。例如，針對高濕度物料的破碎，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的破碎機(jī)容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。設(shè)計一種能夠有效防止堵塞的新型結(jié)構(gòu)，需要綜合考慮物料的流動特性、破碎腔的形狀和尺寸等多方面因素。而且，結(jié)構(gòu)的改變還不能對破碎機(jī)的生產(chǎn)能力和破碎比等主要性能指標(biāo)產(chǎn)生負(fù)面影響。

（三）智能化與自動化

智能監(jiān)測與控制 破碎機(jī)在運(yùn)行過程中，其關(guān)鍵部件的磨損、振動、溫度等參數(shù)需要實(shí)時監(jiān)測。然而，開發(fā)可靠的智能監(jiān)測系統(tǒng)面臨著傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理算法等方面的技術(shù)壁壘。例如，要準(zhǔn)確測量破碎腔內(nèi)物料的粒度分布，目前的傳感器技術(shù)還難以完全滿足要求。同時，如何根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的控制，如自動調(diào)整破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速、給料量等，需要建立復(fù)雜的控制模型。

自動化操作 實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)的自動化操作是提高生產(chǎn)效率的必然趨勢。但是，在礦山和隧道工程的復(fù)雜環(huán)境下，要實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)的無人值守、遠(yuǎn)程控制等自動化操作，需要解決通信、安全防護(hù)等多方面的問題。例如，在隧道工程中，由于隧道內(nèi)信號傳輸可能受到干擾，如何確保遠(yuǎn)程控制的穩(wěn)定性是一個亟待解決的問題。

（四）環(huán)保要求

粉塵控制 破碎機(jī)在破碎過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，不僅污染環(huán)境，還危害操作人員的健康。開發(fā)高效的粉塵控制技術(shù)，如改進(jìn)破碎腔的密封結(jié)構(gòu)、設(shè)計合理的吸塵系統(tǒng)等，面臨著既要保證粉塵收集效果，又不能影響破碎機(jī)正常工作的難題。例如，過于嚴(yán)密的密封結(jié)構(gòu)可能會導(dǎo)致破碎機(jī)內(nèi)部熱量散發(fā)不暢，影響設(shè)備的使用壽命。

噪音降低 破碎機(jī)工作時產(chǎn)生的噪音也是一個重要的環(huán)境問題。采用隔音材料、優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)等手段來降低噪音，需要在不增加過多成本和不影響設(shè)備性能的前提下進(jìn)行。目前，一些新型的隔音材料價格較高，如何在保證降噪效果的情況下合理選用隔音材料是技術(shù)創(chuàng)新的一個方向。

四、突破技術(shù)創(chuàng)新壁壘的策略

（一）加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作 高校和科研機(jī)構(gòu)在基礎(chǔ)理論研究方面具有優(yōu)勢，企業(yè)在產(chǎn)品制造和市場應(yīng)用方面經(jīng)驗(yàn)豐富。通過產(chǎn)學(xué)研合作，可以整合各方資源，共同攻克破碎機(jī)技術(shù)創(chuàng)新中的難題。例如，高校可以開展新型耐磨材料的理論研究，企業(yè)則將研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品，并在實(shí)際應(yīng)用中反饋問題，進(jìn)一步完善研究成果。 （二）加大研發(fā)投入 破碎機(jī)企業(yè)應(yīng)加大對研發(fā)的投入，引進(jìn)先進(jìn)的研發(fā)設(shè)備和人才。政府也可以通過制定相關(guān)政策，如研發(fā)補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等，鼓勵企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。例如，設(shè)立專項(xiàng)基金，支持企業(yè)進(jìn)行新型破碎原理的探索和智能化技術(shù)的研發(fā)。 （三）引進(jìn)與消化吸收國外先進(jìn)技術(shù) 國外在破碎機(jī)技術(shù)方面有許多先進(jìn)之處。我國企業(yè)可以引進(jìn)國外先進(jìn)的破碎機(jī)技術(shù)，并進(jìn)行消化吸收。在這個過程中，要注重對引進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新，使其更適合國內(nèi)礦山和隧道工程的實(shí)際需求。例如，引進(jìn)國外的智能監(jiān)測系統(tǒng)后，結(jié)合國內(nèi)礦山的惡劣工況進(jìn)行改進(jìn)，提高系統(tǒng)的可靠性。

五、結(jié)論

破碎機(jī)在礦山機(jī)械和隧道工程砂石破碎中具有重要地位。然而，其技術(shù)創(chuàng)新面臨著材料與制造工藝、破碎原理與結(jié)構(gòu)、智能化與自動化、環(huán)保要求等多方面的壁壘。只有通過加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作、加大研發(fā)投入、引進(jìn)消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)等策略，逐步突破這些壁壘，才能推動破碎機(jī)行業(yè)的發(fā)展，提高礦山和隧道工程的建設(shè)水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益的統(tǒng)一。