露天鉆孔設(shè)備培訓(xùn)教材

礦山機(jī)械

第一章露天鉆孔設(shè)備1.3牙輪鉆機(jī)1.4露天潛孔鉆機(jī)1.3牙輪鉆機(jī)采用電力或內(nèi)燃驅(qū)動，履帶行走、頂部回轉(zhuǎn)、連續(xù)加壓、壓縮空氣排渣、裝備干式或濕式除塵系統(tǒng)，以牙輪鉆頭為鑿巖工具的自行式鉆機(jī)。1.3牙輪鉆機(jī)基本原理牙輪鉆機(jī)鉆孔時，依靠加壓、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過鉆桿，對鉆頭提供足夠大的軸壓力和回轉(zhuǎn)扭矩，牙輪鉆頭在巖石上同時鉆進(jìn)和回轉(zhuǎn)，對巖石產(chǎn)生靜壓力和沖擊動壓力作用。牙輪在孔底滾動中連續(xù)地擠壓、切削沖擊破碎巖石，有一定壓力和流量流速的壓縮空氣經(jīng)鉆桿內(nèi)腔從鉆頭噴嘴噴出，將巖渣從孔底沿鉆桿和孔壁的環(huán)形空間不斷地吹至孔外，直至形成所需孔深的鉆孔。1.3牙輪鉆機(jī)1.3牙輪鉆機(jī)結(jié)構(gòu)特征鉆具牙輪鉆頭、鉆桿、穩(wěn)桿器鉆架回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主傳動機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)排渣系統(tǒng)除塵系統(tǒng)液壓系統(tǒng)氣控系統(tǒng)干油潤滑系統(tǒng)動力及配置1.3牙輪鉆機(jī)1.3牙輪鉆機(jī)用途多用于大型露天礦山，以鉆孔孔徑大、穿孔效率高等優(yōu)點成為大、中型露天礦目前普遍使用的穿孔設(shè)備。1.3牙輪鉆機(jī)國外牙輪鉆機(jī)主要生產(chǎn)廠家1.3牙輪鉆機(jī)選型原則牙輪鉆機(jī)是露天礦技術(shù)先進(jìn)的鉆孔設(shè)備，適用與各種硬度礦巖的鉆孔作業(yè)，設(shè)計大中型礦山鉆孔設(shè)備首先要考慮選用牙輪鉆機(jī)。中硬以上硬度的礦巖采用牙輪鉆機(jī)鉆孔優(yōu)于其他鉆孔設(shè)備。滿足年鉆孔量的同時，還要保證設(shè)計生產(chǎn)要求的鉆孔直徑、孔深、傾角及其他參數(shù)。1.3牙輪鉆機(jī)選型原則根據(jù)礦區(qū)自然地理條件選擇設(shè)備和配套部件。如高海拔、高寒、炎熱氣候地區(qū)對主要設(shè)備配套部件、空壓機(jī)、變壓器、除塵、液壓及電控系統(tǒng)等都有特殊要求。動力條件。動力源往往決定選用鉆機(jī)的類別，大中型礦山一般選用電動。美國牙輪鉆機(jī)一般是工作可靠，壽命長，但價格昂貴，零部件供貨周期長，是否選用應(yīng)進(jìn)行綜合分析后確定。1.3牙輪鉆鉆機(jī)選型指指標(biāo)鉆機(jī)效效率可通過過計算算方法法或參參考類類似生生產(chǎn)礦礦山直直接選選取。。臺班生生產(chǎn)能能力鉆進(jìn)速速度廢孔率率設(shè)備數(shù)數(shù)量的的確定定牙輪鉆鉆頭消消耗量量1.3牙輪鉆鉆機(jī)臺班生生產(chǎn)能能力式中：：Lb——牙輪鉆鉆機(jī)臺臺班生生產(chǎn)能能力，，m；v———牙輪鉆鉆機(jī)的的機(jī)械械鉆進(jìn)進(jìn)速度度，cm/min；Tb——班工作作時間間，h；η——工作時時間利利用系系數(shù)，，0.4～0.51.3牙輪鉆鉆機(jī)鉆進(jìn)速速度它與鉆鉆機(jī)性性能、、鉆頭頭形式式、孔孔徑、、礦巖巖硬度度等因因素有有關(guān)。。近似計計算公公式：：式中：：v———鉆機(jī)鉆鉆進(jìn)速速度，，cm/min；P———軸壓，，N；n———鉆頭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，，r/min；D——鉆頭直徑，，cm；f——巖石堅固性性系數(shù)。1.3牙輪鉆機(jī)廢孔率選取廢孔率率，可采用用類別法，，也可參考考下表進(jìn)行行選擇。1.3牙輪鉆機(jī)設(shè)備數(shù)量的的確定式中：N——所需設(shè)備數(shù)數(shù)量，臺；；Q——設(shè)計礦山年年采剝總量量，t；Q1——每臺牙輪鉆鉆機(jī)的年穿穿孔效率，，m/a；q——每米炮孔爆爆破量，t/m；e——廢孔率，%；1.3牙輪鉆機(jī)每米炮孔爆爆破量一般應(yīng)按設(shè)設(shè)計的礦（（巖）石爆爆破孔網(wǎng)參參數(shù)分別進(jìn)進(jìn)行計算，，有時也可可參照下表表選?。?.3牙輪鉆機(jī)牙輪鉆頭消消耗量牙輪鉆頭在在各類礦山山的使用壽壽命：1.3牙輪鉆機(jī)牙輪鉆頭消消耗量壽命長短取取決于鉆頭頭結(jié)構(gòu)形式式、材質(zhì)、、加工工藝藝、巖石硬硬度和操作作水平等因因素。消耗耗量可參照照下表：單位：（m/個）1.4露天潛孔鉆鉆機(jī)潛孔鉆機(jī)由沖擊器潛入入孔內(nèi)，直直接沖擊鉆鉆頭，而回回轉(zhuǎn)機(jī)械在在孔外，帶動鉆桿桿旋轉(zhuǎn)，向向礦巖鉆進(jìn)進(jìn)的設(shè)備。。1.4露天潛孔鉆鉆機(jī)1.4露天潛孔鉆鉆機(jī)潛孔鉆機(jī)可可在中硬或或中硬以上上(f≥8)的巖石中鉆鉆孔。它與與其他鑿巖巖機(jī)械一樣樣，都有沖沖擊、轉(zhuǎn)動動、排碴和和推進(jìn)的鑿鑿巖成孔過過程，同屬屬沖擊轉(zhuǎn)動式式鉆孔。如同外回回轉(zhuǎn)鑿巖機(jī)機(jī)一樣，具具有獨立的的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)構(gòu)和沖擊機(jī)機(jī)構(gòu)，不同同的是潛孔孔鉆機(jī)的沖沖擊機(jī)構(gòu)——沖擊器裝于于鉆桿的前前端，潛入入孔底，隨隨鉆孔的延延伸而不斷斷推進(jìn)。潛孔鉆機(jī)因因沖擊器潛潛入孔底而而得名。1.4露天潛孔鉆鉆機(jī)1.4露天潛孔鉆鉆機(jī)鑿巖原理回轉(zhuǎn)供風(fēng)機(jī)機(jī)構(gòu)帶動鉆鉆具回轉(zhuǎn)并并向中空鉆鉆桿供給壓壓氣沖擊器沖擊鉆頭進(jìn)進(jìn)行鑿巖壓氣將巖碴碴排出孔外外推進(jìn)機(jī)構(gòu)將將回轉(zhuǎn)供風(fēng)風(fēng)機(jī)構(gòu)和鉆鉆具不斷地地向前推進(jìn)進(jìn)。1.4露天潛孔孔鉆機(jī)潛孔鉆機(jī)機(jī)特點1）不像鑿鑿巖機(jī)接接桿鉆進(jìn)進(jìn)那樣，，能量損損失隨釬釬桿的加加長而增增加，因因而能打深孔孔，大孔孔，且鑿鑿巖速度度受孔深深影響小小。2）以高壓壓氣體排排出孔底底的巖渣渣，很少有重重復(fù)破碎碎現(xiàn)象。3）孔壁光光滑，孔孔徑上下下相等，，一般不會出現(xiàn)現(xiàn)彎孔。4）潛孔鉆鉆機(jī)較輕輕，機(jī)動動靈活，，投資費費用低，，特別是是能鉆斜斜孔，有利于控控制礦石石的品位位；增加邊邊坡的穩(wěn)穩(wěn)定性，，消除根根底，提高爆破破質(zhì)量。1.4露天潛孔孔鉆機(jī)沖擊器沖擊器通通過活塞塞的運動動把壓氣氣的壓力力能轉(zhuǎn)變變?yōu)槠扑樗閹r石的的機(jī)械能能。沖擊器是是潛孔鉆鉆機(jī)的心心臟部件件，它的的質(zhì)量優(yōu)優(yōu)劣，直直接影響響著鉆孔孔速度和和鉆孔成成本?；疽笄笫牵盒孕阅軈?shù)數(shù)好，鉆鉆孔效率率高：結(jié)結(jié)構(gòu)簡單單，便于于制造、、使用和和維修；；零部件件工作可可靠，使使用壽命命長：能能在各種種巖層，，如含水水層里正正常工作作國產(chǎn)沖擊擊器主要要有有閥閥沖擊器器和無閥閥沖擊器器兩種類類型1.4露天潛孔孔鉆機(jī)有閥沖擊擊器的構(gòu)構(gòu)造無閥沖擊擊器的構(gòu)構(gòu)造1.4露天潛孔孔鉆機(jī)有閥沖擊擊器配氣閥換換向與氣氣缸的排排氣壓力力有關(guān)。。只有當(dāng)當(dāng)排氣口口被開啟啟，氣缸缸內(nèi)壓力力降到某某一數(shù)值值后閥才才換向。。所以，，從活塞打打開排氣氣口開始始，直到到閥換向向這段時時間內(nèi)，，壓氣從從排氣口口排出，，壓氣的的能量沒沒有被利利用。無閥沖擊器利用了壓氣的的膨脹作功推推動活塞運動動。減少了能能量消耗，壓氣耗量比有有閥沖擊器節(jié)節(jié)省30%左右，并具有較高的沖沖擊頻率和較較大的沖擊功功。但是，無閥閥沖擊器的主主要零件精度度要求較高，，加工工藝較復(fù)復(fù)雜。1.4露天潛孔鉆機(jī)機(jī)鉆頭刃片型鉆頭柱齒型鉆頭常用柱齒型鉆鉆頭（球齒型型鉆頭）1.4露天潛孔鉆機(jī)機(jī)潛孔鉆機(jī)工作作參數(shù)的確定定潛孔鉆機(jī)的工作參數(shù)主要指鉆具施施于孔底的軸壓力、鉆具的回轉(zhuǎn)速度、扭矩和排碴風(fēng)風(fēng)量等。合理地選擇這這些參數(shù)，不不僅能獲得最最優(yōu)的鉆孔效效率還能延長長鉆具的使用用壽命。合理的鉆機(jī)工工作參數(shù)與鉆鉆頭直徑、孔孔向、巖石堅堅固性、壓氣氣壓力、沖擊擊頻率以及鉆鉆頭結(jié)構(gòu)型式式等因素有關(guān)關(guān)。鉆機(jī)的工作參參數(shù)只能根據(jù)據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗或或用實驗方法法建立的經(jīng)驗驗公式來計算算。1.4露天潛孔鉆機(jī)機(jī)軸壓力潛孔鑿巖主要要是依靠鉆具具的沖擊能量量來破碎巖石石，鉆具回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)只是用來更更換沖擊位置置，避免重復(fù)復(fù)破碎。因此，潛孔孔鑿巖不需需要很大的的軸壓力。。軸壓力過過大，不僅僅易產(chǎn)生劇劇烈振動，，還會加速速硬質(zhì)合金金的磨損，，甚至引起起硬質(zhì)合金金崩角或斷斷裂，使鉆鉆頭過早損損壞；軸壓壓力過小，，則鉆頭不不能很好地地與巖石接接觸，影響響能量的傳傳遞效率，，甚至使沖沖擊器不能能正常工作作。合理的軸壓壓力，N鉆孔直徑，，cm巖石普氏硬硬度系數(shù)1.4露天潛孔鉆鉆機(jī)回轉(zhuǎn)速度鉆頭每沖擊擊一次只能能破碎一定定范圍的巖巖石。當(dāng)鉆具轉(zhuǎn)速過高時時，在二次鑿鑿痕之間，，勢必留下下一部分未未被沖擊破破碎的巖瘤瘤，使得回回轉(zhuǎn)阻力矩矩增大，鉆鉆機(jī)振動加加劇，鉆頭頭端面及徑徑向上的硬硬質(zhì)合金迅迅速磨損，，不僅降低低了鉆孔速速度，甚至至造成夾鉆鉆事故；當(dāng)轉(zhuǎn)速過低時時，則可能產(chǎn)產(chǎn)生重復(fù)破破碎現(xiàn)象，，沒有充分分利用鉆頭頭的沖擊能能量，鉆速速降低。合理轉(zhuǎn)速1.4露天天潛潛孔孔鉆鉆機(jī)機(jī)扭矩矩鉆孔孔作作業(yè)業(yè)時時，，鉆鉆具具需需克克服服的的回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)阻阻力力矩矩鉆具具回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)扭扭矩矩的的大大小小與與孔孔徑徑的的大大小小、、巖巖石石堅堅固固性性、、鉆鉆頭頭形形狀狀、、軸軸壓壓力力和和回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速度度的的大大小小諸諸因因素素有有關(guān)關(guān)。。力矩矩系系數(shù)數(shù)，，KM=0.8~1.4，一一般般取取KM=l.0數(shù)理理統(tǒng)統(tǒng)計計公公式式計計算算1.4露天天潛潛孔孔鉆鉆機(jī)機(jī)排碴碴風(fēng)風(fēng)量量排碴碴風(fēng)風(fēng)量量的的大大小小對對鉆鉆孔孔速速度度和和鉆鉆頭頭的的使使用用壽壽命命影影響響很很大大。。增大大排排碴碴風(fēng)風(fēng)量量，，有有效效清清除除孔孔底底巖巖碴碴，，避避免免大大顆顆粒粒巖巖碴碴的的重重復(fù)復(fù)破破碎碎，，降降低低不不必必要要的的能能量量消消耗耗，，從從而而提提高高了了鉆鉆進(jìn)進(jìn)速速度度；；能能夠夠有有效效地地冷冷卻卻鉆鉆頭頭，，并并減減少少鉆鉆頭頭的的磨磨損損，，延延長長了了鉆鉆頭頭的的使使用用壽壽命命；；此此外外，，排排碴碴干干凈凈，，可可以以增增加加有有效效的的孔孔深深，，減減小小超超鉆鉆深深度度，，提提高高鉆鉆孔孔的的利利用用率率。。風(fēng)量過大大會增加加空壓機(jī)機(jī)的容量量和能耗耗，加速速鉆桿的的磨損合理的排排碴風(fēng)量量，決定定于在鉆鉆桿和孔孔壁之間間的環(huán)形形空間內(nèi)內(nèi)有足夠夠大的回回風(fēng)速度度。這個個回風(fēng)速速度必須須大于最最大顆粒粒巖碴在在孔內(nèi)空空氣中的的懸浮速速度(即臨界沉沉降速度度)。一般可用用下面的的公式來來計算巖巖碴的懸懸浮速度度合理的排排碴風(fēng)量量按下式式計算鉆桿外徑徑，m鉆孔直徑徑，m考慮漏風(fēng)風(fēng)的系數(shù)數(shù)，k=1.3～1.5合理的排排碴風(fēng)量量，m3/min巖石密度度，kg/m3巖碴的最最大粒度度，mm巖碴的懸懸浮速度度，m/s1.4露天潛孔孔鉆機(jī)鉆具的結(jié)結(jié)構(gòu)選擇擇鉆頭原則：合合理的鉆鉆頭能夠夠獲得較較大的鉆鉆進(jìn)速度度和合理理的成本本。①堅硬硬巖石鑿鑿巖比功功較大，，每個柱柱齒和鉆鉆頭體都都承受較較大的載載荷，要要求鉆頭頭體和柱柱齒具有有較高的的強(qiáng)度；；②在可可鉆性比比較好的的軟巖中中鉆進(jìn)時時，鑿巖巖速度較較快，相相對排渣渣量較大大，這就就要求鉆鉆頭就有有較高的的排渣能能力，最最好選用用三翼型型或四翼翼型；③在節(jié)節(jié)理比較較發(fā)育的的破碎帶帶中鉆進(jìn)進(jìn)時，為為減少偏偏斜，最最好選擇擇導(dǎo)向性性較好的的中間凹凹陷型或或凸出型型鉆頭；；④在含含粘土的的巖層鑿鑿巖時，，中間排排渣孔常常常被堵堵死，最最好選用用側(cè)排渣渣鉆頭；；⑤在在韌性性比較較好的的巖石石中鉆鉆孔時時，最最好選選用楔楔形齒齒鉆頭頭；1.4露天潛潛孔鉆鉆機(jī)鉆具的的結(jié)構(gòu)構(gòu)選擇擇沖擊器器沖擊器器的選選擇必必須依依據(jù)工工作氣氣壓、、鉆孔孔尺寸寸和巖巖石特特性等等參數(shù)數(shù)①根根據(jù)工工作壓壓氣的的壓力力等級級合理理選擇擇相應(yīng)應(yīng)等級級的沖沖擊器器；②根根據(jù)鉆鉆孔直直徑選選擇相相應(yīng)型型號沖沖擊器器；③根根據(jù)巖巖石堅堅固性性選擇擇相應(yīng)應(yīng)沖擊擊器。。軟巖巖建議議使用用高頻頻低能能型沖沖擊器器，硬硬巖建建議使使用高高能低低頻型型沖擊擊器；；1.4露天潛潛孔鉆鉆機(jī)選型鉆機(jī)效效率潛孔鉆鉆機(jī)的的生產(chǎn)產(chǎn)能力力，采采用計計算或或參考考類似似生產(chǎn)產(chǎn)