一、引言

破碎機作為礦山機械的關鍵設備，在隧道工程砂石破碎領域也發揮著不可或缺的作用。隨著礦山開采和隧道建設的不斷發展，對破碎機的性能要求日益提高。然而，破碎機的技術創新面臨著諸多壁壘，這些壁壘既影響著破碎機行業本身的發展，也對礦山和隧道工程的效率、成本等產生重要影響。

二、破碎機在礦山機械和隧道工程中的重要性

（一）礦山機械中的破碎機

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數米。破碎機的初級破碎功能將這些大塊礦石破碎成較小的塊度，以便后續的運輸、磨礦等作業。初級破碎的效率直接決定了整個礦山開采的前期進度。

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現一定程度的解離。對于一些嵌布粒度較細的礦石，如銅礦石，經過適當破碎后，在后續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，增加礦山的經濟效益。

（二）隧道工程中的砂石破碎機

砂石料生產 在隧道工程建設中，需要大量的砂石料用于混凝土的制備。破碎機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中，對砂石的級配要求嚴格，破碎機必須能夠穩定生產出符合標準的砂石產品。

場地限制 與礦山相比，隧道工程的作業場地相對狹窄。這就要求破碎機具有緊湊的結構設計，能夠在有限的空間內安裝和運行，同時還要保證足夠的生產能力。

三、技術創新壁壘

（一）材料與制造工藝

耐磨材料 破碎機的破碎部件，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。開發高性能的耐磨材料是技術創新的關鍵之一。傳統的高錳鋼等耐磨材料在某些極端工況下已經不能滿足要求。新型耐磨材料的研發面臨著材料成分設計、冶煉工藝優化等諸多難題。例如，要實現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，并解決材料內部可能出現的缺陷問題。

制造精度 破碎機的制造精度直接影響其性能和使用壽命。例如，圓錐破碎機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。目前，我國在一些高端破碎機制造方面，由于加工設備的精度限制以及制造工藝的不完善，導致產品的可靠性和穩定性與國外先進水平仍有一定差距。

（二）破碎原理與結構創新

新型破碎原理探索 傳統的破碎原理如擠壓、沖擊、剪切等雖然已經較為成熟，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際應用的雙重挑戰。一方面，新型破碎原理的理論基礎尚未完全建立，需要進行大量的基礎研究；另一方面，將這些原理應用到實際的破碎機設計中，需要解決能量轉換、設備結構適應性等諸多工程問題。

結構優化 在結構方面，破碎機需要不斷優化以適應不同的物料特性和工況要求。例如，針對高濕度物料的破碎，傳統結構的破碎機容易出現堵塞現象。設計一種能夠有效防止堵塞的新型結構，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，結構的改變還不能對破碎機的生產能力和破碎比等主要性能指標產生負面影響。

（三）智能化與自動化

智能監測與控制 破碎機在運行過程中，其關鍵部件的磨損、振動、溫度等參數需要實時監測。然而，開發可靠的智能監測系統面臨著傳感器技術、數據處理算法等方面的技術壁壘。例如，要準確測量破碎腔內物料的粒度分布，目前的傳感器技術還難以完全滿足要求。同時，如何根據監測到的數據進行有效的控制，如自動調整破碎機的轉速、給料量等，需要建立復雜的控制模型。

自動化操作 實現破碎機的自動化操作是提高生產效率的必然趨勢。但是，在礦山和隧道工程的復雜環境下，要實現破碎機的無人值守、遠程控制等自動化操作，需要解決通信、安全防護等多方面的問題。例如，在隧道工程中，由于隧道內信號傳輸可能受到干擾，如何確保遠程控制的穩定性是一個亟待解決的問題。

（四）環保要求

粉塵控制 破碎機在破碎過程中會產生大量的粉塵，不僅污染環境，還危害操作人員的健康。開發高效的粉塵控制技術，如改進破碎腔的密封結構、設計合理的吸塵系統等，面臨著既要保證粉塵收集效果，又不能影響破碎機正常工作的難題。例如，過于嚴密的密封結構可能會導致破碎機內部熱量散發不暢，影響設備的使用壽命。

噪音降低 破碎機工作時產生的噪音也是一個重要的環境問題。采用隔音材料、優化設備結構等手段來降低噪音，需要在不增加過多成本和不影響設備性能的前提下進行。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創新的一個方向。

四、突破技術創新壁壘的策略

（一）加強產學研合作 高校和科研機構在基礎理論研究方面具有優勢，企業在產品制造和市場應用方面經驗豐富。通過產學研合作，可以整合各方資源，共同攻克破碎機技術創新中的難題。例如，高校可以開展新型耐磨材料的理論研究，企業則將研究成果轉化為實際產品，并在實際應用中反饋問題，進一步完善研究成果。 （二）加大研發投入 破碎機企業應加大對研發的投入，引進先進的研發設備和人才。政府也可以通過制定相關政策，如研發補貼、稅收優惠等，鼓勵企業進行技術創新。例如，設立專項基金，支持企業進行新型破碎原理的探索和智能化技術的研發。 （三）引進與消化吸收國外先進技術 國外在破碎機技術方面有許多先進之處。我國企業可以引進國外先進的破碎機技術，并進行消化吸收。在這個過程中，要注重對引進技術的改進和創新，使其更適合國內礦山和隧道工程的實際需求。例如，引進國外的智能監測系統后，結合國內礦山的惡劣工況進行改進，提高系統的可靠性。

五、結論

破碎機在礦山機械和隧道工程砂石破碎中具有重要地位。然而，其技術創新面臨著材料與制造工藝、破碎原理與結構、智能化與自動化、環保要求等多方面的壁壘。只有通過加強產學研合作、加大研發投入、引進消化吸收國外先進技術等策略，逐步突破這些壁壘，才能推動破碎機行業的發展，提高礦山和隧道工程的建設水平，實現經濟效益、環境效益和社會效益的統一。