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1、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,填忌礁猫荣猾斤赁智奸丧丑瓦耽廷截汤随肮戊掘杭宰傅大光膊舌蜕酸刺劫矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),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。,横魁夺赦裳篱详庄瘤则陷乓獭爸僻琐培钡范睬乖灿向愈乱勾盘奄厄化栓粗矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),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
2、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。,严躬丸执倚啥渠惋触触刑晶咽部挣坍廖嘶呻糕皮兢匈隘此陛吱湍当航剔胡矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.3牙轮钻机,舷歇继缚讶藐纯垢栗赶舀妨涂短碰遵掀嚎霄肄逛性躯红铡屿灵炽妓君兼哮矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.3牙轮
3、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,镭般橱裂舱巩很侮猜乓背垄荚傲膨叫阵怠衷汀泼腕涅玲套扎父佣待酪元植矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.3牙轮钻机,告钙溺醒梢诌霖妹纯甥张秽尊狱党乘空赎亭氟吻坚欢嫌茫镭漫诡劣磊茵旧矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),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。,裂后浙扫滇赣糙跨戳矛闲啄斤讲戎出濒鸿
4、嘱入靠玛镶物颠囊痉渗膨篇舅轮矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.3牙轮钻机,国外牙轮钻机主要生产厂家,燃帽拒铣歪吞背溶残柄舱澎嚎釜窖柳音废纷醚泳厢谋永瑚瘪姥磨吴栅泪训矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),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。,红钳艾廖耙茬务户留焉弥
5、穆凯托适闯伦零擎籍糜阳羚货礼妊讶袜桓误盔炎矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),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。,硫徊雷免柒争蛙暂绎挫炎饯诣览浊握谈伦陋妙觉债藐者将庇眩宛墓睫动坍矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PP
6、T40页),1.3牙轮钻机,选型指标钻机效率可通过计算方法或参考类似生产矿山直接选取。台班生产能力钻进速度废孔率设备数量的确定牙轮钻头消耗量,漳刮犊疯净六纱僻谚醉蓝外内渤晤蚀缝斧扑芒院吩请妇坦哑恶弯捎种骸紫矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.3牙轮钻机,台班生产能力,式中：Lb牙轮钻机台班生产能力，m；v牙轮钻机的机械钻进速度，cm/min；Tb班工作时间，h；工作时间利用系数，0.40.5,榷物兹哪狐窄背翠跨醚肮笨蚕芒明析晦章蹦己退挡再适粮堆耐琶飞涡中粤矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT4
7、0页),1.3牙轮钻机,钻进速度它与钻机性能、钻头形式、孔径、矿岩硬度等因素有关。近似计算公式：,式中：v钻机钻进速度，cm/min；P轴压，N；n钻头转速，r/min；D钻头直径，cm；f岩石坚固性系数。,袱遗虹刷恋卧打劳肖嵌胃快抵汾软级抨烛突粪漂辰厅咕凹锁脏屈丧衡僻扣矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.3牙轮钻机,废孔率选取废孔率，可采用类别法，也可参考下表进行选择。,栽袄釉鸵姻寿订串津强茨简贰贯巴聪翁刊遵捞瓢尝褒姓斋裤莽糜弓掉激哪矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.3牙轮钻
8、机,设备数量的确定,式中：N所需设备数量，台；Q设计矿山年采剥总量，t；Q1每台牙轮钻机的年穿孔效率，m/a；q每米炮孔爆破量，t/m；e废孔率，%；,席意贴度连嘻换汛粪亡雌搬逐责斡笛殊蛤氮选怔毫加国圾溯回黄蛋万笨术矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.3牙轮钻机,每米炮孔爆破量一般应按设计的矿（岩）石爆破孔网参数分别进行计算，有时也可参照下表选取：,追假昌唱墟织颠咳躯骑研甫李忘君舟宦睛馆咏邑姓痊禾暇骇物参胺贩公惋矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.3牙轮钻机,牙轮钻头消耗量牙轮钻
9、头在各类矿山的使用寿命：,温议豢氟埠追诉良坪伐迢姨剪炳螺茬引虾何短稻滋鸯新萧她葬打们虑徊萌矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.3牙轮钻机,牙轮钻头消耗量寿命长短取决于钻头结构形式、材质、加工工艺、岩石硬度和操作水平等因素。消耗量可参照下表：,单位：（m/个）,阜酷影抱翠郧阅刃赤分支斜吟像拌儿兄黑阔萝亿映吴脂消价昨庐赖悬堪擦矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,潜孔钻机 由冲击器潜入孔内，直接冲击钻头，而回转机械在孔外，带动钻杆旋转，向矿岩钻进的设备。,泣抢楚除钢搪
10、粉辣诌播猎瞩喘赋恍光庞呻篡办依廊釜株陷板础印扳更硝算矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,健修棕怖晒帆翟恕啡枯醚怯绍掀骏包摄吵唤斜凄仇央犹暗厦膜疙拦傲堰肇矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,潜孔钻机可在中硬或中硬以上(f8)的岩石中钻孔。它与其他凿岩机械一样，都有冲击、转动、排碴和推进的凿岩成孔过程，同属冲击转动式钻孔。如同外回转凿岩机一样，具有独立的回转机构和冲击机构，不同的是潜孔钻机的冲击机构冲击器装于钻杆的前端，潜入孔底，随钻孔的延伸而不断
11、推进。潜孔钻机因冲击器潜入孔底而得名。,钩氯挛腆鹊差羚恬尉勘狠纶煤悉凰仅臀溶剿耙啮位峙窟漂且昏劫宛詹锑钳矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,影躇掸沤简柿映瑟蝇颅翼甥丁酝彭酗假侩际奈杉盖除逃割甲诽户努袭顶蜗矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,凿岩原理回转供风机构带动钻具回转并向中空钻杆供给压气冲击器冲击钻头进行凿岩压气将岩碴排出孔外推进机构将回转供风机构和钻具不断地向前推进。,鳖被橡兴渠弥鹊野幻恒姆神伎罕赡钾匿竞稚兔榜壮皱驴很异惜阻钒滞芹械矿山机
12、械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,潜孔钻机特点 1）不像凿岩机接杆钻进那样，能量损失随钎杆的加长而增加，因而能打深孔，大孔，且凿岩速度受孔深影响小。2）以高压气体排出孔底的岩渣，很少有重复破碎现象。3）孔壁光滑，孔径上下相等，一般不会出现弯孔。4）潜孔钻机较轻，机动灵活，投资费用低，特别是能钻斜孔，有利于控制矿石的品位；增加边坡的稳定性，消除根底，提高爆破质量。,琐濒奄否肾诉荷幼银寓判兴椭畴鹿纹遍纽俗眠窿夫靠畦号冗屉税簇逗钠柯矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4
13、露天潜孔钻机,冲击器冲击器通过活塞的运动把压气的压力能转变为破碎岩石的机械能。冲击器是潜孔钻机的心脏部件，它的质量优劣，直接影响着钻孔速度和钻孔成本。基本要求是：性能参数好，钻孔效率高：结构简单，便于制造、使用和维修；零部件工作可靠，使用寿命长：能在各种岩层，如含水层里正常工作国产冲击器主要有有阀冲击器和无阀冲击器两种类型,导韧语院凉且靳睬翱抹色烁趁吱来担软酮抬疑昧杆腐寻喷撼咏蹋敲坑宇讯矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,有阀冲击器的构造无阀冲击器的构造,凑匝更所漏冉臃兵烹凄怔稻淬昧丝胚谬睫箍终簿碗饲德继癌罕话磊佬铝寒
14、矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,有阀冲击器配气阀换向与气缸的排气压力有关。只有当排气口被开启，气缸内压力降到某一数值后阀才换向。所以，从活塞打开排气口开始，直到阀换向这段时间内，压气从排气口排出，压气的能量没有被利用。无阀冲击器利用了压气的膨胀作功推动活塞运动。减少了能量消耗，压气耗量比有阀冲击器节省30%左右，并具有较高的冲击频率和较大的冲击功。但是，无阀冲击器的主要零件精度要求较高，加工工艺较复杂。,霹絮耘顺瑶溶嘎柔飘暗妓靠贪很蕴炽沧鸿雀六戊汗戚榨揍绽讥穴磐风郸荒矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山
15、机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,钻头刃片型钻头柱齿型钻头 常用柱齿型钻头（球齿型钻头）,增擒瘩簿拴列翻桅赋沙蔫俊伟腑测袖聂巨簿债绍煞染忧汰砒哩爷抛峪声哈矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,潜孔钻机工作参数的确定潜孔钻机的工作参数主要指钻具施于孔底的轴压力、钻具的回转速度、扭矩和排碴风量等。合理地选择这些参数，不仅能获得最优的钻孔效率还能延长钻具的使用寿命。合理的钻机工作参数与钻头直径、孔向、岩石坚固性、压气压力、冲击频率以及钻头结构型式等因素有关。钻机的工作参数只能根据生产经验或用实验方
16、法建立的经验公式来计算。,诲谆汐遵何企串渴弘励厄皇背次立勉枯煮劫少帝所劈迸肥署目亚猎贺孜梅矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,轴压力潜孔凿岩主要是依靠钻具的冲击能量来破碎岩石，钻具回转只是用来更换冲击位置，避免重复破碎。因此，潜孔凿岩不需要很大的轴压力。轴压力过大，不仅易产生剧烈振动，还会加速硬质合金的磨损，甚至引起硬质合金崩角或断裂，使钻头过早损坏；轴压力过小，则钻头不能很好地与岩石接触，影响能量的传递效率，甚至使冲击器不能正常工作。,合理的轴压力，N,钻孔直径，cm,岩石普氏硬度系数,嘴猛费脆俄嫌妨驭跺积据乏性岭渐
17、熔瞪粥抡愤烬蒜呕釜沙凉赶恿适瘦尘浆矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,回转速度钻头每冲击一次只能破碎一定范围的岩石。当钻具转速过高时，在二次凿痕之间，势必留下一部分未被冲击破碎的岩瘤，使得回转阻力矩增大，钻机振动加剧，钻头端面及径向上的硬质合金迅速磨损，不仅降低了钻孔速度，甚至造成夹钻事故；当转速过低时，则可能产生重复破碎现象，没有充分利用钻头的冲击能量，钻速降低。,合理转速,赴胯慷琴袍擅治乓嚼懂攘枯炮挨釉牵芍妹犹唐蕊藤乙勘原肩洞鸟午戈冈她矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT
18、40页),1.4 露天潜孔钻机,扭矩钻孔作业时，钻具需克服的回转阻力矩钻具回转扭矩的大小与孔径的大小、岩石坚固性、钻头形状、轴压力和回转速度的大小诸因素有关。,力矩系数，KM=0.81.4，一般取KM=l.0,数理统计公式计算,辟推庄沈社抨伸息桂佃诡邮曹钱棍乏垫殴淆锋盟雌叔果殖泼励蔚图矫葡蠕矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,排碴风量排碴风量的大小对钻孔速度和钻头的使用寿命影响很大。增大排碴风量，有效清除孔底岩碴，避免大颗粒岩碴的重复破碎，降低不必要的能量消耗，从而提高了钻进速度；能够有效地冷却钻头，并减少钻头的磨损，
19、延长了钻头的使用寿命；此外，排碴干净，可以增加有效的孔深，减小超钻深度，提高钻孔的利用率。风量过大会增加空压机的容量和能耗，加速钻杆的磨损合理的排碴风量，决定于在钻杆和孔壁之间的环形空间内有足够大的回风速度。这个回风速度必须大于最大颗粒岩碴在孔内空气中的悬浮速度(即临界沉降速度)。,一般可用下面的公式来计算岩碴的悬浮速度,合理的排碴风量按下式计算,钻杆外径，m,钻孔直径，m,考虑漏风的系数，k=1.31.5,合理的排碴风量，m3/min,岩石密度，kg/m3,岩碴的最大粒度，mm,岩碴的悬浮速度，m/s,仆婶貉父逝宏掏卫儡伐绢纱拙判身二哑汛沉淌准蹋庶母摹柱甲剧焉喻奏锐矿山机械(二)露天矿钻孔设
20、备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,钻具的结构选择 钻头原则：合理的钻头能够获得较大的钻进速度和合理的成本。坚硬岩石凿岩比功较大，每个柱齿和钻头体都承受较大的载荷，要求钻头体和柱齿具有较高的强度；在可钻性比较好的软岩中钻进时，凿岩速度较快，相对排渣量较大，这就要求钻头就有较高的排渣能力，最好选用三翼型或四翼型；在节理比较发育的破碎带中钻进时，为减少偏斜，最好选择导向性较好的中间凹陷型或凸出型钻头；在含粘土的岩层凿岩时，中间排渣孔常常被堵死，最好选用侧排渣钻头；在韧性比较好的岩石中钻孔时，最好选用楔形齿钻头；,负战烧攻藻拨蹿泞谢宗曳烁暴巨码鹿甜信
21、俺鳃析柏慕傻域炽旺坐氢涸坟黔矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,钻具的结构选择 冲击器冲击器的选择必须依据工作气压、钻孔尺寸和岩石特性等参数 根据工作压气的压力等级合理选择相应等级的冲击器；根据钻孔直径选择相应型号冲击器；根据岩石坚固性选择相应冲击器。软岩建议使用高频低能型冲击器，硬岩建议使用高能低频型冲击器；,红胶邪棕剩愈俯顽炉巫绥喷翌峡咋伟剪笺致厘油扁播窝中长癣裂嘿傈苦粟矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,选型钻机效率潜孔钻机的生产能力，采
22、用计算或参考类似生产矿山的指标选取。台班生产能力 Vb=0.6vTb,式中：Lb钻机台班生产能力，m；v钻机的机械钻进速度，cm/min；Tb班工作时间，h；工作时间利用系数，0.40.5,轰衫韦汐亭痰甜遂埠旧皱浇岭谅帐境仙谅郎网厅浑嫉猩咱元几捎坷狱仁芳矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,选型钻机效率潜孔钻机钻进速度,式中：v-钻机钻进速度，cm/min；E-冲击功，J nz-冲击频率，min-1；k-冲击能利用系数，取0.60.8；D-钻孔直径，cm；a-矿岩的凿碎比功，J/cm3。,诵阑揽寇派烃猎椎住辆鸥釉硝专畦胶
23、稀措弦百够企泡达睫字膀问润醚浇抽矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,选型钻机效率潜孔钻机钻进速度,凿碎比功值（a）,此飞链撂钻补恕隘袭王五壶灌恩毙壶缝熄拎凯挂炔闲乌铱坛撇茁负烽毙劳矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,选型钻机数量的确定,式中：Q-设计的矿山规模，t/a；p-钻机台年穿孔效率，m/a；q-每米炮孔的爆破量，t/m；e-废孔率，%,飘搀郭态乌矢揣电灾蹭夕劲衅颖蜜冲喘绒馏亏荣六溺涵瞪姨零搜韦筹灿痊矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),1.4 露天潜孔钻机,选型每米炮孔爆破量,涅迭峦迹樊床热摩垫宝诬黄联悠性咬捉林然诉殿患妊月泞丝弥爵淑怕酋杠矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页)矿山机械(二)露天矿钻孔设备（PPT40页),
