潜孔钻机选型

露天矿潜孔钻机选型设计说明书

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指导教师：

学生成绩：

露天矿潜孔钻机设备选型

已知条件

1.南露天煤矿2013年全年生产1780万吨原煤，煤的密度为1.48，硬度f≥5

2.年剥离废岩8400万m2，岩的综合硬度f=6-8

3.全年爆破煤的孔径：150mm,岩石孔径：262mm

4.正常作业天数300天，以三班循环作业

要求：

1.分别计算两种孔径的台班效率 m/台·班

2.计算所需钻机的数量（四舍五入）

3.通过查资料列出两种钻机的技术规格和工作参数（列表）

条件：

1.岩石的类型

2.全年穿爆量

3.穿爆参数

4.参考同类型矿山的设备经验

5.查找厂家提供的设备技术规格及工作参数

6.要求维护方便

一、钻具的选择：

1、钻头的选择

原则：合理的钻头能够获得较高的钻进速度和合适的钻孔成本。 ⑴坚硬岩石 ⑵软岩

⑶节理比较发育的破碎带 ⑷有粘性的岩层 ⑸韧性强的岩石

2、钻杆直径及外经间的流通截面积选择 ⑴孔经↑→穿爆效率↑→钻机设备↓。

⑵每种钻机都要保证环形截面积寛10-25mm ，可以增加排岩效率。

二、钻机工作参数的合理匹配

1、转速

⑴要求与冲击功保持在临界值以上，保证在一次冲击碎岩后能旋转进入新的岩面。而不是发生钻磨岩层（只是磨损钻头） ⑵合理的钻速与冲击器的参数相匹配。

0.780.95

6500n min r D ⎛⎫= ⎪

⎝⎭

D-------钻孔直径mm

0.8

6500n 20.4min 150r ⎛⎫=≈ ⎪

⎝⎭

煤

0.8

6500n 13.1min 262r ⎛⎫=≈ ⎪

⎝⎭

岩

2、扭矩

⑴、能够克服钻杆与孔底、孔壁之间的摩擦阻力、剪切力，防止卡钻头、钻杆。钻孔阻力与孔深成正比。

⑵深孔、节理发育、大孔径尽量采用扭矩大一些的钻具。

5

.82

D k M m =

式中 m k ----转矩系数，0.8~1.2，一般取1。

5.81502=煤

M ≈2647Nm 5

.82622=岩

M ≈8076Nm

3、轴压力

⑴要求保持钻头在冲击中能紧贴孔底，既不发生反跳也不发生加速钻头磨损。 ⑵轴压力是推进力与钻具重量之和

f P H )5.3~3(= 1553=×=煤H P kN 2173=×=岩H P kN

4.冲击功 A(J)

1.78-2 D 10

2.54=A ×J

≈ 150 102.54=A 1.78-2××煤190J ≈ 262 102.54=A 1.78-2××岩512J 5.排渣风量 Q （min /3m ）

()

1000

ρ

7

.4104-π606

22b V V

d D K Q =×=

10007.4104)-(606

22ρ

πb d D k Q •×=

式中 b ----岩渣的最大粒度，mm ； ρ----岩石密度，3/m kg ； k -----漏风系数，取k =1.1~1.5；

d--------钻杆外径，mm 。

()

≈100048.157.4104133-1501.33.14606

22××××××=煤Q 0.12min /3

m ()

≈10001

.26.117.410

4219-2621.33.14606

22××××××=Q 3.12min /3m 三、选择设备类型

技术参数的拟合：

根据所计算所需煤孔的相关参数查询现在厂家生产的潜孔钻机，选择适合的潜孔钻机。相关参数如下：

JK590(D)采用原装进口行走马达，行走双速控制；原装进口液压油泵；原装进口操纵阀系统，增压发动机，钻臂、滑架、履带设计结构更为坚固，钻孔角度

更加灵活。

JK590(D)履带式液压潜孔钻机采用柴油发动机（电动机）-液压油泵组为钻机的液压马达行走、回转、推进及提升、油缸摆角定位等提供动力，钻机钻孔作业时只有潜孔冲击器消耗压缩空气。与全气动钻机相比，能源（燃油或电量）消耗节约40%-50%。JK590（D）履带式液压潜孔钻机主要用于露天矿山开采、水电工程、筑路等石方工程钻孔作业。

根据所计算所需岩石孔的相关参数查询现在厂家生产的潜孔钻机，选择适合的潜孔钻机。相关参数如下：

JKS300型履带式多功能水井钻机是一种新型、高效、节能、多功能的液压

钻机，主要用于钻凿水井、监测井、地热空调孔、锚固、国防工程等钻孔作业；该钻机采用潜孔冲击套管跟进护壁钻孔工艺，有效解决松散层不易成孔岩石层进尺慢的技术难题。该钻机配备有大功率液压马达回转、油缸推进及提升、高风压潜孔冲击器，钻孔进尺效率高消耗低。是国内潜孔式水井钻机的标杆产品。

松散层可用切削牙轮钻井作业，泥浆排渣，适于复合地质条件做孔，回转机可以翻转，卷扬大于6米，液压支腿行程大，不需吊车钻机即可转场装卸。

四、选型计算

1. 钻机效率

表1-3 凿随比功率 矿岩硬度f

硬度级别 软硬程度

凿碎比功率a/(J 3-cm •)

3~6 6~8 8~10 10~15 15~20 20~25 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 软 中等 中硬 硬 很硬 极硬 (20~30)×9.8 (30~40)×9.8 (40~50)×9.8 (50~60)×9.8 (60~70)×9.8 >70×9.8

JK590(D)潜孔钻机的钻机每台班生产能力b V (m)和钻进速度v(/min cm )计算：

钻进速度：

a D kk En v z 2'

4π=

每台班生产能力：

η

b b vT V 6.0=

式中 ：

v —钻机钻进速度，/min cm ； b T —钻机班时间，min ,已知为8小时；

η —钻机台班时间利用系数，取0.8；

E —冲击功，J ；取E=700

z n —冲击频率，1min -；取z n =1200

k —冲击能利用系数，取0.6～0.8；取k=0.8 D —钻孔直径，cm ；为150mm

k '——表示冲击功修正系数，为3—7.5，这里取5 a ——矿岩的凿碎比功，J/cm 3可按表1—3选取35×9.8

（J/cm 3）