露天钻孔设备培训教材

矿山机械

第一章露天钻孔设备1.3牙轮钻机1.4露天潜孔钻机1.3牙轮钻机采用电力或内燃驱动，履带行走、顶部回转、连续加压、压缩空气排渣、装备干式或湿式除尘系统，以牙轮钻头为凿岩工具的自行式钻机。1.3牙轮钻机基本原理牙轮钻机钻孔时，依靠加压、回转机构通过钻杆，对钻头提供足够大的轴压力和回转扭矩，牙轮钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用。牙轮在孔底滚动中连续地挤压、切削冲击破碎岩石，有一定压力和流量流速的压缩空气经钻杆内腔从钻头喷嘴喷出，将岩渣从孔底沿钻杆和孔壁的环形空间不断地吹至孔外，直至形成所需孔深的钻孔。1.3牙轮钻机1.3牙轮钻机结构特征钻具牙轮钻头、钻杆、稳杆器钻架回转机构主传动机构行走机构排渣系统除尘系统液压系统气控系统干油润滑系统动力及配置1.3牙轮钻机1.3牙轮钻机用途多用于大型露天矿山，以钻孔孔径大、穿孔效率高等优点成为大、中型露天矿目前普遍使用的穿孔设备。1.3牙轮钻机国外牙轮钻机主要生产厂家1.3牙轮钻机选型原则牙轮钻机是露天矿技术先进的钻孔设备，适用与各种硬度矿岩的钻孔作业，设计大中型矿山钻孔设备首先要考虑选用牙轮钻机。中硬以上硬度的矿岩采用牙轮钻机钻孔优于其他钻孔设备。满足年钻孔量的同时，还要保证设计生产要求的钻孔直径、孔深、倾角及其他参数。1.3牙轮钻机选型原则根据矿区自然地理条件选择设备和配套部件。如高海拔、高寒、炎热气候地区对主要设备配套部件、空压机、变压器、除尘、液压及电控系统等都有特殊要求。动力条件。动力源往往决定选用钻机的类别，大中型矿山一般选用电动。美国牙轮钻机一般是工作可靠，寿命长，但价格昂贵，零部件供货周期长，是否选用应进行综合分析后确定。1.3牙轮钻钻机选型指指标钻机效效率可通过过计算算方法法或参参考类类似生生产矿矿山直直接选选取。。台班生生产能能力钻进速速度废孔率率设备数数量的的确定定牙轮钻钻头消消耗量量1.3牙轮钻钻机台班生生产能能力式中：：Lb——牙轮钻钻机台台班生生产能能力，，m；v———牙轮钻钻机的的机械械钻进进速度度，cm/min；Tb——班工作作时间间，h；η——工作时时间利利用系系数，，0.4～0.51.3牙轮钻钻机钻进速速度它与钻钻机性性能、、钻头头形式式、孔孔径、、矿岩岩硬度度等因因素有有关。。近似计计算公公式：：式中：：v———钻机钻钻进速速度，，cm/min；P———轴压，，N；n———钻头转转速，，r/min；D——钻头直径，，cm；f——岩石坚固性性系数。1.3牙轮钻机废孔率选取废孔率率，可采用用类别法，，也可参考考下表进行行选择。1.3牙轮钻机设备数量的的确定式中：N——所需设备数数量，台；；Q——设计矿山年年采剥总量量，t；Q1——每台牙轮钻钻机的年穿穿孔效率，，m/a；q——每米炮孔爆爆破量，t/m；e——废孔率，%；1.3牙轮钻机每米炮孔爆爆破量一般应按设设计的矿（（岩）石爆爆破孔网参参数分别进进行计算，，有时也可可参照下表表选取：1.3牙轮钻机牙轮钻头消消耗量牙轮钻头在在各类矿山山的使用寿寿命：1.3牙轮钻机牙轮钻头消消耗量寿命长短取取决于钻头头结构形式式、材质、、加工工艺艺、岩石硬硬度和操作作水平等因因素。消耗耗量可参照照下表：单位：（m/个）1.4露天潜孔钻钻机潜孔钻机由冲击器潜入入孔内，直直接冲击钻钻头，而回回转机械在在孔外，带动钻杆杆旋转，向向矿岩钻进进的设备。。1.4露天潜孔钻钻机1.4露天潜孔钻钻机潜孔钻机可可在中硬或或中硬以上上(f≥8)的岩石中钻钻孔。它与与其他凿岩岩机械一样样，都有冲冲击、转动动、排碴和和推进的凿凿岩成孔过过程，同属属冲击转动式式钻孔。如同外回回转凿岩机机一样，具具有独立的的回转机构构和冲击机机构，不同同的是潜孔孔钻机的冲冲击机构——冲击器装于于钻杆的前前端，潜入入孔底，随随钻孔的延延伸而不断断推进。潜孔钻机因因冲击器潜潜入孔底而而得名。1.4露天潜孔钻钻机1.4露天潜孔钻钻机凿岩原理回转供风机机构带动钻钻具回转并并向中空钻钻杆供给压压气冲击器冲击钻头进进行凿岩压气将岩碴碴排出孔外外推进机构将将回转供风风机构和钻钻具不断地地向前推进进。1.4露天潜孔孔钻机潜孔钻机机特点1）不像凿凿岩机接接杆钻进进那样，，能量损损失随钎钎杆的加加长而增增加，因因而能打深孔孔，大孔孔，且凿凿岩速度度受孔深深影响小小。2）以高压压气体排排出孔底底的岩渣渣，很少有重重复破碎碎现象。3）孔壁光光滑，孔孔径上下下相等，，一般不会出现现弯孔。4）潜孔钻钻机较轻轻，机动动灵活，，投资费费用低，，特别是是能钻斜斜孔，有利于控控制矿石石的品位位；增加边边坡的稳稳定性，，消除根根底，提高爆破破质量。1.4露天潜孔孔钻机冲击器冲击器通通过活塞塞的运动动把压气气的压力力能转变变为破碎碎岩石的的机械能能。冲击器是是潜孔钻钻机的心心脏部件件，它的的质量优优劣，直直接影响响着钻孔孔速度和和钻孔成成本。基本要求求是：性性能参数数好，钻钻孔效率率高：结结构简单单，便于于制造、、使用和和维修；；零部件件工作可可靠，使使用寿命命长：能能在各种种岩层，，如含水水层里正正常工作作国产冲击击器主要要有有阀阀冲击器器和无阀阀冲击器器两种类类型1.4露天潜孔孔钻机有阀冲击击器的构构造无阀冲击击器的构构造1.4露天潜孔孔钻机有阀冲击击器配气阀换换向与气气缸的排排气压力力有关。。只有当当排气口口被开启启，气缸缸内压力力降到某某一数值值后阀才才换向。。所以，，从活塞打打开排气气口开始始，直到到阀换向向这段时时间内，，压气从从排气口口排出，，压气的的能量没没有被利利用。无阀冲击器利用了压气的的膨胀作功推推动活塞运动动。减少了能能量消耗，压气耗量比有有阀冲击器节节省30%左右，并具有较高的冲冲击频率和较较大的冲击功功。但是，无阀阀冲击器的主主要零件精度度要求较高，，加工工艺较复复杂。1.4露天潜孔钻机机钻头刃片型钻头柱齿型钻头常用柱齿型钻钻头（球齿型型钻头）1.4露天潜孔钻机机潜孔钻机工作作参数的确定定潜孔钻机的工作参数主要指钻具施施于孔底的轴压力、钻具的回转速度、扭矩和排碴风风量等。合理地选择这这些参数，不不仅能获得最最优的钻孔效效率还能延长长钻具的使用用寿命。合理的钻机工工作参数与钻钻头直径、孔孔向、岩石坚坚固性、压气气压力、冲击击频率以及钻钻头结构型式式等因素有关关。钻机的工作参参数只能根据据生产经验或或用实验方法法建立的经验验公式来计算算。1.4露天潜孔钻机机轴压力潜孔凿岩主要要是依靠钻具具的冲击能量量来破碎岩石石，钻具回转转只是用来更更换冲击位置置，避免重复复破碎。因此，潜孔孔凿岩不需需要很大的的轴压力。。轴压力过过大，不仅仅易产生剧剧烈振动，，还会加速速硬质合金金的磨损，，甚至引起起硬质合金金崩角或断断裂，使钻钻头过早损损坏；轴压压力过小，，则钻头不不能很好地地与岩石接接触，影响响能量的传传递效率，，甚至使冲冲击器不能能正常工作作。合理的轴压压力，N钻孔直径，，cm岩石普氏硬硬度系数1.4露天潜孔钻钻机回转速度钻头每冲击击一次只能能破碎一定定范围的岩岩石。当钻具转速过高时时，在二次凿凿痕之间，，势必留下下一部分未未被冲击破破碎的岩瘤瘤，使得回回转阻力矩矩增大，钻钻机振动加加剧，钻头头端面及径径向上的硬硬质合金迅迅速磨损，，不仅降低低了钻孔速速度，甚至至造成夹钻钻事故；当转速过低时时，则可能产产生重复破破碎现象，，没有充分分利用钻头头的冲击能能量，钻速速降低。合理转速1.4露天天潜潜孔孔钻钻机机扭矩矩钻孔孔作作业业时时，，钻钻具具需需克克服服的的回回转转阻阻力力矩矩钻具具回回转转扭扭矩矩的的大大小小与与孔孔径径的的大大小小、、岩岩石石坚坚固固性性、、钻钻头头形形状状、、轴轴压压力力和和回回转转速速度度的的大大小小诸诸因因素素有有关关。。力矩矩系系数数，，KM=0.8~1.4，一一般般取取KM=l.0数理理统统计计公公式式计计算算1.4露天天潜潜孔孔钻钻机机排碴碴风风量量排碴碴风风量量的的大大小小对对钻钻孔孔速速度度和和钻钻头头的的使使用用寿寿命命影影响响很很大大。。增大大排排碴碴风风量量，，有有效效清清除除孔孔底底岩岩碴碴，，避避免免大大颗颗粒粒岩岩碴碴的的重重复复破破碎碎，，降降低低不不必必要要的的能能量量消消耗耗，，从从而而提提高高了了钻钻进进速速度度；；能能够够有有效效地地冷冷却却钻钻头头，，并并减减少少钻钻头头的的磨磨损损，，延延长长了了钻钻头头的的使使用用寿寿命命；；此此外外，，排排碴碴干干净净，，可可以以增增加加有有效效的的孔孔深深，，减减小小超超钻钻深深度度，，提提高高钻钻孔孔的的利利用用率率。。风量过大大会增加加空压机机的容量量和能耗耗，加速速钻杆的的磨损合理的排排碴风量量，决定定于在钻钻杆和孔孔壁之间间的环形形空间内内有足够够大的回回风速度度。这个个回风速速度必须须大于最最大颗粒粒岩碴在在孔内空空气中的的悬浮速速度(即临界沉沉降速度度)。一般可用用下面的的公式来来计算岩岩碴的悬悬浮速度度合理的排排碴风量量按下式式计算钻杆外径径，m钻孔直径径，m考虑漏风风的系数数，k=1.3～1.5合理的排排碴风量量，m3/min岩石密度度，kg/m3岩碴的最最大粒度度，mm岩碴的悬悬浮速度度，m/s1.4露天潜孔孔钻机钻具的结结构选择择钻头原则：合合理的钻钻头能够够获得较较大的钻钻进速度度和合理理的成本本。①坚硬硬岩石凿凿岩比功功较大，，每个柱柱齿和钻钻头体都都承受较较大的载载荷，要要求钻头头体和柱柱齿具有有较高的的强度；；②在可可钻性比比较好的的软岩中中钻进时时，凿岩岩速度较较快，相相对排渣渣量较大大，这就就要求钻钻头就有有较高的的排渣能能力，最最好选用用三翼型型或四翼翼型；③在节节理比较较发育的的破碎带带中钻进进时，为为减少偏偏斜，最最好选择择导向性性较好的的中间凹凹陷型或或凸出型型钻头；；④在含含粘土的的岩层凿凿岩时，，中间排排渣孔常常常被堵堵死，最最好选用用侧排渣渣钻头；；⑤在在韧性性比较较好的的岩石石中钻钻孔时时，最最好选选用楔楔形齿齿钻头头；1.4露天潜潜孔钻钻机钻具的的结构构选择择冲击器器冲击器器的选选择必必须依依据工工作气气压、、钻孔孔尺寸寸和岩岩石特特性等等参数数①根根据工工作压压气的的压力力等级级合理理选择择相应应等级级的冲冲击器器；②根根据钻钻孔直直径选选择相相应型型号冲冲击器器；③根根据岩岩石坚坚固性性选择择相应应冲击击器。。软岩岩建议议使用用高频频低能能型冲冲击器器，硬硬岩建建议使使用高高能低低频型型冲击击器；；1.4露天潜潜孔钻钻机选型钻机效效率潜孔钻钻机的的生产产能力力，采采用计计算或或参考考类似似生产产