2爆破工程常用施工机械

1、第2章 爆破工程常用施工机械钻孔机具与施工装药设备与施工破碎和清运设备与施工1钻孔机具与施工钻孔是实施爆破的第一步，在很大程度上影响着爆破施工的进度和经济效益，同时也是确定炮孔深度、炮孔直径和炮孔方向3个爆破参数的关键。浅眼：深度小于5米，直径在50mm以下的炮孔深孔：深度5米以上，直径大于50mm的炮孔。目前，钻孔主要借助钻孔机械和钻来实现。工作中钻凿浅孔常用凿岩机；钻凿深孔常用导轨式凿岩机（接杆）、潜孔钻机、钻车和牙轮钻机。21、冲击式破岩原理（1）首次冲击，在孔底形成凿痕A-A，钎头转到B-B位置；图21凿岩机工作原理图（2）二次冲击，在形成B-B凿痕的同时，剪碎了两个BOA范围内的岩石

2、，这是根据岩石抗剪强度比抗压强度小（1/81/12）得多的原理；（3）当钎头转动和冲击5-6次后，完成了整个圆形面积的破碎，则形成了深度为h的进尺，再重复以上的过程。凿岩机的设计是按此工作原理进行设计的。2、冲击式凿岩机主要组成部分使压气来回于活塞的两侧，以达到1600 2000次/分的冲击频率；2）转钎机构1）配气机构冲程时不转钎，回程时转钎；3）排粉机构水针、排水孔、吹扫风路；4）推进机构轴压力，使钎头贴紧孔底部；5）操纵等机构3、风动凿岩机（1）风动凿岩机的主要技术参数按使用动力来源可分为：风动凿岩机、液压凿岩机、内燃凿岩机和电动凿岩机。其中风动凿岩机应用最广。1）压缩空气的工作压力 2

3、）活塞冲击能气腿式凿岩机的冲击能为6080J，导轨式凿岩机为80250J3）活塞冲击频率一般为2658Hz。（2）风动凿岩机种类按其支撑和推进工作方式，分为手持、气腿、向上、导轨式。1）手持式凿岩机 手把持，人力推进，质量较轻，一般小于30kg。可钻凿任意方向的炮孔。主要用于钻凿水平、垂直或倾斜向下的炮孔。常用于竖井掘进、破碎大块、浅眼爆破等。该种凿岩机的钻孔深度一般不大于3米。国产的Y30、Y26型凿岩机属于这种类型，部分国产手持式凿岩机的主要技术参数见表21。Y26YL18Y19AY26 21国产手持式凿岩机的主要技术参数表2）气腿式凿岩机 气腿式凿岩机钻孔时凿岩机安装在气腿上，由气腿支撑

4、和推进。气腿凿岩机适用于钻凿水平或倾斜炮孔，主要用于水平巷道，斜井掘进。机重小于30kg，钻孔直径一般为3442mm，钻孔深度25米。可钻凿中硬以上岩石。国产的有7655、YT23、YT26。部分国产气腿式凿岩机的主要技术参数见表22。气腿式凿岩机Yt29Yt28 22国产气腿式凿岩机的主要技术参数表 22国产气腿式凿岩机的主要技术参数表（续）3）向上式凿岩机气腿支撑和推进，但气腿与主机在同一纵轴线上，并固结为一体，轴向伸缩。向上式凿岩机专用于钻凿向上方向6090炮孔，常用于天井掘进、竖井贯通等。主要型号有YSP44、YSP45、YS35。国产向上式凿岩机的主要技术参数见表23。YSP45 2

5、3国产向上式凿岩机的主要技术参数表4）导轨式凿岩机功率大，质量较大，一般50100kg范围，配备有导轨架和自动推进装置，推进速度和推力可任意调节。可钻凿水平、向上倾斜、向下倾斜的炮孔，炮孔参数510m，最深可达40m。主要用于平巷掘进，地下采场的钻孔作业。主要机型有YGP35、YG80、YGZ90等，国产导轨式风动凿岩机的主要技术参数见表24。YGZ90 24国产导轨式凿岩机的主要技术参数表4、液压凿岩机液压凿岩机是以高压油为动力，驱动凿岩机的冲击机构和旋转机构，排粉常用压力水、压气或气水混合方式进行。其特点：（1）动力消耗低，能量利用率高。液压凿岩机能量利用率达30%40%，风压凿岩机为10

6、%左右，且不需要压气设备和风管。（2）机械性能好，钻孔速度高。冲击油压一般比风压高几十倍，冲击功高，钻孔速度可以提高1倍以上。（3）振动和噪声低，不产生油雾。（4）参数可调节，能实现程序控制和自动控制。表25液压凿岩机的主要技术参数内燃凿岩机是以汽油为燃料的手持冲击式凿岩机。它由小型发动机、压气机、凿岩机三位一体组合而成的。携带方便，适用于作业地点分散、无电源或压气设备的小规模浅孔爆破施工。主要用于钻凿向下、水平、向上倾斜的炮孔。由于受汽油发动机工作发热的限制，不宜长时间工作。5、内燃凿岩机表26国产内燃凿岩机的主要技术参数电动凿岩机是以电能为动力的冲击式凿岩机。在工作中不需要压气机和供风管路

7、，能量利用率高，设备投资少，工作时噪声低。但受结构的限制，只有轻型支腿式产品，冲击功率为2.53KW，在中等硬度的岩层上钻孔速度还不到气腿式凿岩机的一半，故障率较高，所以应用范围不广。6、电动凿岩机7、浅孔和中深孔凿岩钻具（钎子）（a）整体钎子（b）活动钎子1钎头；2钎梢；3钎射；4钎肩；5钎尾钎子整体钎子常用直径19mm、22mm和25mm的中空六角形钢制造，一端锻出钎尾，另一端锻出钎头，钎头顶部镶有硬质合金片。传递冲击能量损失小，凿岩效率高，拔钎阻力小，适用于钻凿3638mm的小直径炮孔。其缺点是搬运修磨工作量大，某一部分损坏则整体报废。钎头与钎杆可拆分，便于更换钎头，提高钎杆的利用率，同

8、时也有得于钎头的专门研究，以适应不同性质岩石和凿岩机对钎头的需要。钎头是直接破碎岩石的部分，其形状、材质、加工工艺是否合理，直接影响凿岩效率和本身的磨损。凿岩工作对钎头的要求：形状、结构合理，凿岩速度高，耐磨性强，有足够的机械强度，使用寿命长，排粉性能好，制造和维修方便，成本低。（1）钎头形状一钎 头钎头依其镶嵌的硬质合金可分为片状和柱齿状两种。硬质合金片镶制的钎头有一字形、十字形和X形钎头等。钎头直径常为3843mm。一字形特点：制造和修磨简单。对岩性和机型的适应能力较强，适用于坚硬、中硬和中硬以下的岩石；在节理裂隙发发育和韧性较大的岩石中，易卡钎，凿岩效果差。一字形钎头外形图十、X字形特点

9、：制造和修磨比较复杂，合金用量较多；适用于重型凿岩机钻凿坚韧、高磨蚀性的岩石，用于节理裂隙发育的岩石中效果较好，不易卡钎。多用于中深孔。十、X字形钎头外形图球齿形特点：容易开门、不易卡钎，炮孔圆，岩屑颗粒粗，凿岩速度高，减少合金片消耗，广泛推广使用。适用于于磨蚀严重的硬脆性岩层。柱齿形钎头（2）、钎头构造 刃角刃角大小与钻速、耐磨有关，刃角小，转速高，但不耐磨，用于软岩；对于硬岩， 取大值，但必须小于岩石的自然破碎角（110），一般=100。 图2-4 一字形钎头 隙角钎头体两侧面的倾角（图2-4） 。为了减少钎头与炮孔壁间的摩擦阻力和避免钎头在孔内卡住拔不出来，钎头必须有隙角。过大，易于磨损

10、或崩角；过小，易卡钎，对合金片钎头=35。片状钎头的钎刃若是平直的，在冲击载荷作用下，直刃的两端因承受弯曲应力而崩落，因此钎刃都带点弧度，以便使作用下钎刃上的反力指向弧心，不形成弯矩R保证合金片两端不产生应力集中和弯矩，R=180200mm。 （图2-7） 钎刃的曲率半径R 图2-7 平直刃与弧形刃的受力图取决于钎头终径和炸药药卷直径。 钎头直径D钎头直径D2钎头终径n钎头修磨次数，一般1015次；A每次修磨钎头直径减少量，根据钎头几何结构、材质和岩石的磨蚀性的不同，选取Amm/次。钎头终径为Dy药卷直径，通常为3235mm；装药间隙，通常为药卷直径的5%10%,火花起爆时，取45mm；电力起

11、爆时，取23mm。 排粉槽和吹洗孔排粉槽一般布置于钎头的顶部和侧部。吹洗孔是吹洗炮孔用的水和压气的通道。最好布置在中心位置，利用排粉，旁侧宜对称布置。（3）、钎头材料1） 钎头体要求耐冲击，抗疲劳破坏，改用40Cr钢或2730Si，Mn，Mo，V钢制造，可减少断裂，涨裤现象。2）硬质合金片采用碳化钨-钴粉末用粉末冶金工艺生产。此合金性能具有高硬度，高耐磨性、高抗压强度，又有一定的韧性（钴），抗弯，抗拉强度高。多用YG系列（还有YJ系列）,钴含量高，韧性高，抗冲击和抗弯强度高，硬度和耐磨性低，故必须根据岩性选用牌号，见表2-2(P26)。在极韧岩石中和采用大功率凿岩机时，应侧重韧性，选用钴含量较

12、高的合金；在中硬、坚硬、硬脆而磨蚀性大的岩石中，应侧重耐磨性，适用钴含量较低的合金。株洲硬质合金集团公司，研制了含Co10%并加入的粗粒合金，定名为YK25，后又相继开发出YK252、YK85，YG10A和YH95等含TaC合金。3）、合金片形状长片状（用于一字形钎头，用于硬岩）；短片状（用于多刃钎头，适用于裂隙发育岩石）；柱状（用于柱齿钎头，中硬以下的岩石）。中小直径钎头类型和规格（4）、中小直径钎头类型和规格二钎 杆1、要求：抗冲击，抗弯曲疲劳，具有一定韧性，抗腐蚀，易加工，成本低；2、断面形状：六角形（内切圆直径22mm，）；圆形（直径28，32mm）中心孔57mm；3、材质：40MnM

13、oV钢 ( 55SiMnMo钢 )；4、钎尾：有带圆环钎肩的六角形钎尾、带凸台钎肩圆形断面钎尾和无钎肩的六角形钎尾，分别用于手持式、导轨式，向上式（见图2-10）。要求钎尾淬火硬度小于活塞硬度，钎尾端面平整并与轴线垂直。活动钎子的钎头和钎杆采用锥体连接或螺纹连接。锥体连接适用于轻型凿岩机、中型凿岩机，钻凿浅孔，钎头直径小于51mm，钎杆连接端锥体的锥角一般为7度，国外也有1112度；螺纹连接适用于重型凿岩机，钻凿中、深孔，钎头直径大于51mm。三钎头与钎杆的连接用锥形连接（仅用于浅眼）。这种连接加工、使用简单，能量损失小，但角必须严格控制。锥顶角=37；余隙为68mm，图中B一般57mm， A

14、=h=38mm。研究冲击凿岩的应力波（波动）理论是研究活塞、钎杆、钎刃、岩石之间冲击载荷的传递问题，应力波的入射和反射；岩石的破碎规律；冲击载荷和凿入的深度之间关系等问题。（1）钎子中的应力波（图2-12）1）应力波重复忽略能量损失不计，A点的应力波将在B点完全重复地发生；2）滞后B点出现比A点滞后一定时间t1-t0 ,这时间由波速C确定。 图2-12 钎杆中的应力波3）钎杆内振动质点的应力和速度之间关系（2）钎刃端面应力和质点速度对于钎杆反射应力为r，反射质点速度为Vr ，界面处应满足连续条件自由端面1）应力根据应力波反射和透射理论2）速度 结论：自由端面时，钎刃质点应力为0，而其运动速度为

15、入射压波引起钎杆质点速度的两倍，方向为正，所以钻机空打时，钎头易掉。固定端1）应力：根据冲击波反射和透射理论2）速度：结论：固定端反射波应力大小与入射波相等地，符号相同；在固定端面上的合成应力为入射波的两倍。（钎头凿硬岩时易崩的原因）。（3）应力波能量传递规律当应力波到达钎刃与炮孔底部接触面时，凿岩能量传递过程将随钎头与岩石接触状况不同有所不同。钎杆从凿岩机活塞获得的能量：1）正压波；2）反射逆拉波，无透射；3）逆拉波反射正压波；4）又反射为逆拉波；5）同3）； 6）同4）钎刃与岩石不接触（两端为自由面）钎刃与岩石接触钎杆内反射与上相似，仅数值为2/3，另每次均有透射的压缩波，用于破岩，能量有

16、衰减。头部为固定端1）正压波；2）反射逆压波，透射2倍正压波；3）将逆压波反射为正拉波；4）将正拉波仍反射为逆拉波；5）逆拉波反射为正压波，6）与2）相同，考虑能量衰减。 用来破碎岩石的能量只是活塞输出能量的一部分。能量传递效率常以破碎岩石的能量同活塞输出能量之比的百分率来表示。总的应力波能量传递效率约为080%。 除YGZ-90（属冲击回转式），其他属于冲击-间断转动式1、接杆式凿岩的实质随钻孔加深，不断地用1或米长的短钎杆接长，直至炮孔全深，目前多用YGZ-90外回转式凿岩，D=6075mm。2、钻具-接杆钎子组（1）钎头：形状结构与浅眼相同，但由于弹跳加大，使钎头容易偏离炮孔中心，故对钎

17、头体宽度有一定要求（加大刃厚，图3-4），常用十字形和带超前刃的钎头(图3-2)，与钎杆用螺纹而不用锥面连接。图3-4 加大加厚的钎头体形图3-2 不同深孔的形成（2）钎杆用3035SiMnMoV 钢，有内切圆为的六角形和直径为32mm 的两种，多用后者，用左旋螺纹。（3）钎尾 用于和凿岩机连接的最后一根钎杆（图3-8）。钎尾较短，一般多用两翼（翼状以传递力矩）。图3-8 钎尾类型 a-二翼式钎尾；b-四翼式钎尾（4）连接套筒（图3-9）由于钎杆直径小，不能直接相连，用带内螺纹套筒连接，有锯齿形和波形两种，要求传递能量效率高（锯齿），不易磨损（锯齿），拆卸容易（波形），这两种螺纹各有优缺点，但

18、多用波形螺纹。图3-9连接套筒潜孔钻机是以压缩空气为动力，回转冲击破碎岩石，所不同的是潜孔钻机把风动冲击器连同钻头一起装在钎杆的前端。8、潜孔钻机71潜孔钻机主要工作机构和工作原理示意图钻孔时，推进机构5使钻具连续推进并将一定的轴向压力施于孔底，使钻头和孔底岩石相接触；回转机构4使钻具连续回转；安装在钻杆前端的冲击器2，在风压的作用下，使活塞往返冲击钻头1，完成对岩石的冲击动作；压气从回转供风机构4，经中空钻杆直达孔底，把破碎的岩粉从钻杆与孔壁之间的环形空间排到孔外。钻头冲击器钻杆回转供风机构推进机构（1）潜孔钻机工作原理72潜孔式凿岩原理的实质是在轴向压力的作用下，冲击和回转两种破碎岩石方法

19、的结合，其中冲击是间断的，回转是连续的，所以，岩石是在冲击力和剪切力作用下不断地被压碎和剪碎。实际上，对中硬以上岩石轴压力无法使钎刃压力岩石起到切削作用，只是防止钻具跳动。是冲击作功在起主导作用。73潜孔钻机主要用于中硬以上岩石中钻凿直径80250mm的炮孔。露采中多用钻凿直径80200mm，深度小于30m垂直向下或倾斜向下的炮孔。井下常用80mm、100mm和165mm的潜孔钻机，钻凿任意方向的炮孔，深度可达60m。74（1）辅助卷扬机钢绳（2）起重吊钩（3）回转装置（4）钻杆（5）送杆器（6）起落钻架油缸（7）司机室（8）除尘系数（9）履带行走装置（10）机棚（11）空压机（12）稳车千斤

20、顶（13）通风机（2）潜孔钻机械结构KQ250潜孔钻机75冲击力直接作用于钎头，能量传递效率 高，钻孔速度受深度影响小；以高压气体或含水的气体排粉，使钻孔岩 渣能及时排净，提高钻凿速度；由于冲击器置于孔底，方向定位好，一般 不会出现斜孔或弯孔现象；潜孔钻机可钻凿节理裂隙发育、破碎地 层、土层。噪声低，粉尘少。（3）潜孔钻机特点76潜孔钻机按其应用场所分为露天潜孔钻和地下潜孔钻；按其钻具使用的空气压力大小分为普通型潜孔钻机（空气压力于）和高压型潜孔钻机（空气压力大于）。 露天潜孔钻按其质量和直径分为3种类型：轻型潜孔钻、中型潜孔钻和重型潜孔钻。（4）潜孔钻机分类轻型潜孔钻质量在15t，较轻，钻孔

21、直径一般在100mm左右，不带空压机主要用于中小型矿山、采石场，如CLQ80A。77中型潜孔钻质量约为1020t，不带空压机，由管路集中供给压气，钻孔直径为150mm左右，适用于中小型矿山，如KQ150型潜孔钻机。重型潜孔钻质量30t以上，自带空压机，钻孔直径一般大于200mm，适用于中型以上矿山，如KQ200， KQ250型潜孔钻机。78国内露天潜孔钻机的主要技术参数79 地下潜孔钻架和钻机地下潜孔钻架和钻机的主要技术参数80潜孔钻具包括冲击器、钻头和钻杆。它们之间用螺纹连接。（3）潜孔钻具冲击器冲击器按配气方式分为阀式和无阀式两种。无阀冲击器利用压气的膨胀功推动活塞往复运动，动力消耗少，且

22、零件少，结构简单，加工制造方便，现在使用的冲击器大多是无阀冲击器。81潜孔钻头的形状和基本构造与浅孔和中深孔钎头相似，有刃片钻头、柱齿钻头和混合型钻头。混合型钻头是钻头的周边镶焊硬质合金片，在中心部分凹陷处钻进速度较高，镶嵌硬质合金柱齿，适合于大直径钻头，主要缺点是制造工艺复杂，成本高。潜孔钻头潜孔钻机的钻杆一般采用薄壁钢管或中空厚壁无缝钢管制成。地下潜孔钻机的钻杆长度一般为8001300mm。钻杆82牙轮钻机工作原理9、牙轮钻机机体通过钻杆给钻头施加3060吨轴压力和回转扭矩，牙轮钻头在岩石上边推进边回转，使牙轮在孔底滚动中连续地切削、冲击破坏岩石；由供风机构通入压气，吹出岩粉，由行走机构使

23、之位移。牙轮钻机工作原理示意图回转供风机构钻杆钻头牙轮牙轮钻机凿岩效率高，能适用各种岩石，孔径120310mm，目前多用于露天矿，钻凿垂直下向孔。83牙轮钻机组成KY310型牙轮钻机（1）钻架装置（2）回转机构（3）加压提升系数（4）钻具（5）空气增压净化装置（6）司机室（7）平台（8）千斤顶（9）履带行走装置（10）千斤顶（11）机械室84牙轮钻头由三牙爪、三牙轮和轴承组成。钻头工作时，三牙轮相对炮孔轴线作旋转运动。同时，它又绕三个牙爪的轴自转，在硬岩中目前多用柱齿，仅在软岩中用铣齿。牙轮钻具85牙轮钻头86牙轮的破岩原理（1）硬岩中冲击振幅h的产生和作用 如图；牙轮滚动时，由一个齿接触(h

24、增大)两齿(h减小)齿接触（h增大）的交替过程。 设R为牙轮距柱齿处的半径,r为柱齿高度，a为两相邻齿尖之距。显然从一牙接触两牙接触时，钻头高度下降值：又当从两牙一牙接触岩石时，钻头高度上升h值。h称为钻头的冲击振幅，原理是：在强大静压下，加上冲击振幅产生的冲击载荷，使岩石被压剪破坏（2）软岩因h值的减少，以刮削破岩为主。上述计算是柱齿没有切入岩石时的情况，硬岩中切入岩石较浅，实际h值与以上理论的相差不大。而软岩中因切入深度大，实际上r值的作用减小。h值很小，所以冲击效果差，则宜用铣齿钻头，当牙轮钻头转动时，由于公转使齿尖与岩面产生滑动，以刮削为主破岩。部分牙轮钻机的主要技术参数90部分牙轮钻

25、机的主要技术参数9110、凿岩（钻孔）台车钻车是将一台或数台高效能的凿岩钻孔设备（凿岩机和潜孔冲击器）连同推进器一起安装钻臂导轨上，并配有行走机构。与牙轮钻机和潜孔钻机相比，它是一种装机功率与整机重量较小的多用途钻孔设备。在中小型矿山，采石场、交通、水利水电、国防建设等工程中，是凿岩钻孔的主要设备；在大型矿山生产中，它可以作为边坡处理、二次破碎、平整场地、清除根底等辅助作业的钻孔设备。92凿岩台车93凿岩台车94KY100低风压潜孔钻车95QKZC100履带自走式潜孔钻车96三臂凿岩台车97凿岩台车总体结构98（1）用途广泛，机动性好；（2）能钻凿多方位炮孔，调整炮孔位置迅速而准确；（3）钻孔

26、自动化程度高，自动防止卡钎、自动反钻、上卸钻杆自动化；（4）钻孔速度快；（5）钻孔成本低；（6）动力消耗低，能耗是潜孔钻机的1/3，牙轮钻机的1/2。凿岩台车主要特点99部分凿岩台车的技术参数100部分潜孔台车的主要技术参数101第2章 爆破工程常用施工机械钻孔机具与施工装药设备与施工破碎和清运设备与施工102装药机械主要有装药器和装药台车。按使用地点可分为露天装药设备和地下装药设备。按工作原理又分为：喷射式、压入式、喷射压入联合式。装药车按炸药的加工方法和加工地点可分为只有装填作用的装药车和既有装填作用又有制药作用的混装车。103分为只有装填作用的露天装药车和既有装填作用又有制药作用的露天混

27、装车。1、露天装药机械露天装药车将在炸药厂混制好的炸药，通过上料设备装到装药车上。装好炸药后，开往爆破作业现场，按设计要求将料仓中的炸药逐一装入炮孔。装药车只负责运输和装填炸药。根据装填炸药不同分为粒状铵油装药车和乳化炸药装药车。104BCJ3型乳化装药车105露天混装车露天混装车一般具备有混制设备、制药设备和总体设备3大部分。（1）混制设备分为预混合、最终混合设备，将原材料预混成半成品混合物，或制成各种溶液。（2）装药设备包括输送系统、计量系统、空压设备、装药控制阀门、装药软管及自动拔管机等。（3）总体设备包括汽车底盘、动力系统、操纵系统及车头等。106分为三种：粒状铵油混装车、乳化炸药混装

28、车和重铵油炸药混装车。粒状铵油混装车107装药器和装药的混装车。装药器是一密闭的压力容器，采用气动装置将炸药送入炮孔。按移动方式主要分为杠抬式和背带式两种，按照输送炸药的形式又可分为药卷型和散装型装药器。2、地下装药机械108散装炸药装药器用得较普遍，适用于粉状及粒状铵油炸药。散装炸药装药器109110国产几种主要装药器的技术参数111ZYK1装药器，FT28装药器、D29型装药器，均属风动压力型。药卷进入药腔室，关闭进药阀门，在压气作用下药卷在输送药管高速（30m/s）运行至端部喷头处射出，喷头处装有3片锋利刀片割破药卷蜡，将药压入炮孔。药卷装药器112药卷装药技术参数表113第2章 爆破工程常用施工机械钻孔机具与施工装药设备与施工破碎和清运设备与施工114大块二次破碎，可采用爆破方法，也可用机械法，水力法，电能法等。目前较普遍采