露天矿潜孔钻机的选型设计
如何选择履带式潜孔钻机的型号？
如何选择履带式潜孔钻机的型号？潜孔钻机在注浆作业中的使用越来越广泛，注浆加固多为露天作业，本文主要讨论如何选择履带式潜孔钻机的型号。
1、选型原则（1）生产上适用所选购的钻机要满足工程施工需要的同时，应根据企业通常条件下所承担的施工任务合理配置，充分考虑钻机适用范围，既要满足当前施工需要，又要兼顾未来其他生产条件下对钻机的需求，只有生产上适用性强的钻机才能更好地显现其投资效果。
（2）技术上先进在满足生产需要的同时，要求其性能指标保持~定的先进性，有利于延长其技术寿命，小会短期面临淘汰，从长远来看，符合企业可持续发展要求，更能有效保护投资。
（3）操作性及可维修性操作简单，便于工人熟练掌握操作技能，缩短辅助作业时问，如场地平整、钻机移位、钻架升降、钻杆接换、气水用阀的调节等。
钻机结构简单易修、配件通用性强、货源供应充分可降低配件采购价格，设备运转及管理成本。
钻机维修难度小、技术支援和售后服务有保障，在机械出现故障时，现场维修工人能及时修复，可避免因等待厂家的技术救援而延误施工生产。
（4）安全及环保性能目前国家对产品的安全、环保性能非常重视，选购新设备时要注意制造材料、各种安全装置是否齐全、施工工作噪声、废气和废物排放是否达到国家有关法规要求等。
（5）经济合理要求设备购置价格合理，在使用过程中能耗、维护费用低，并且投资回收期较短，以利于企业资金流转。
2、钻机技术参数的选择注浆作业施工主要是由潜孔钻机在路基需加固部位按要求的钻孔深度、直径钻孔，钻孔完成后通过注浆泵把水泥浆由钻机的空心钻杆注入土层内部，使土体的空隙或孔隙问充满浆液并固化。
空气压缩机为钻机冲击器提供压缩空气，带动冲击器活塞做往复运动，完成冲击钻孔，吹出钻渣。
所以，在对潜孔钻机的技术参数予以比选的同时，要兼顾与其配套空压机的技术指标及经济性。
（1）工作面硬度不同岩石具有不同硬度指标，可钻性也不一样。
通常用坚固性来表示岩石在破碎时的难易程度。
坚固性的大小用坚固性系数来表示，坚固性系数又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值。
潜孔钻机
１、CM351中高风压露天潜孔钻机CM351潜孔钻车以压缩空气作动力完成钻机全部动作用凿岩作业。
主要适用于露天矿山开采，建筑基础开挖、水利、电站、交通等工程项目施工，钻凿岩石炮孔。
露天潜孔凿岩钻车主要用于露天矿山开采，建筑基础开挖、水利、电站、建材、交通及国防建设等多种工程中的凿岩钻孔工作。
还可钻凿锚固孔，地质压力测孔和排水孔等特殊用途的岩石孔。
120钻车全部以压缩空气作动力，动力单一，使用风压为中高风压（1.0-2.4Mpa）。
采用气动马达分别驱动钻车的行走，回转推进与提升。
该系统钻车关键部件采用国际、国内优质元件，有可靠的质量保证。
气动潜孔钻车技术规格主要技术规格CM351工作风压(Mpa) 1.05-2.46耗气量（m3/min）17-21钻孔直径（mm）110-150标配DHD340A配用冲击器选配DHD350R/QL40钻孔深度水平30 向下203370钻凿水平孔最高（mm）水平孔最低（横位）（mm）254下向孔与地面成角度（0）0-90下向孔与地面成角度（0）15一次推进行程（mm）4000钻杆长度mm3000钻杆直径mm76推进器补偿长度（mm）1200最大提升力（N）≥12000滑架俯仰角度（0）水平向上45，向下60滑架摆动角度（0）左50 右35钻臂俯仰角度（0）水平向上55，向下15钻臂摆动角度（0）左右各45单机爬坡能力（0）32走行速度（Km/h）3回转机转速（rpm）0-72（出厂调定45）回转扭矩（N.m）2520整机重量（Kg）5300外形尺寸（mm）长×宽×高（运输状态）6900×2260×1800湿式除尘方式干式（可选）２、一体化履带式全液压露天潜孔钻机DXA-165说明：DXA-165履带式全液压露天潜孔钻机是一种高效能全液压钻机，适应中软至中硬岩石硬度，适用于各种露天矿山、采石场等高梯段的边坡预裂及深爆破孔的穿爆工程。
牙轮钻机选型
露天矿牙轮钻机选型1、已知条件：见附表2、选型原则：2.1 牙轮钻机是露天矿技术先进的钻孔设备，使用于各种硬度矿岩的钻孔作业，设计大中型矿山设备首选牙轮钻机。
2.2中硬以上硬度的矿岩选用牙轮钻机钻孔优于其他钻孔设备。
2.3在满足矿山年钻孔量的同时，牙轮钻机选型还要保证设计生产要求的钻孔直径、孔深、倾角及其他参数。
2.4根据矿区自然地理条件选择设备及配套部件。
2.5动力条件。
一般选用电动（经济）。
2.6工作可靠，寿命长，价格便宜，零部件供货周期长，应综合分析对比。
3、设备匹配3.1 钻具钻速：n=60dλt Z D式中d----牙轮大端直径3.2 轴压力P=（0.06～0.07）fD式中 f----岩石坚固性系数；D-----钻头直径3.2.1 矿石中钻具的轴压力矿石的坚固性系数f为6～12，此时f取12 P=0.07×12×310=260.4kN3.2.2岩石中钻具的轴压力岩石的坚固性系数为5～10，此时取10P=0.07×10×310=217kN3.3钻具转矩M=29.6kD1.5P式中 k-----岩石特性系数，见岩石特性系数表； P-----轴压力，kN3.3.1矿石中钻具的转矩M=29.6×10×-510×310×1.5260.4=3855.8N.m3.3.2岩石中钻具的转矩M=29.6×10×-510×310×1.5217=2933.2N.m3.4排渣风量式中 b----岩渣的最大粒度，mm ；取5mmρ----岩石密度，kg/3mQ= 22660πk (D d )v410-⨯ 式中 k----考虑漏风系数，取k=1.1～1.5,此时取1.3d----钻杆外径，mmQ=226603.141.5(310290)10.5410⨯⨯⨯-⨯⨯=8.93m /min 岩石特性系数表岩石种类 最软 软 中软 中 硬 最硬 抗压强度 /M a P ——17.5 56 210 475 k 14×-510 12×-51010×-5108×-5106×-5104×-5104 钻机的选择根据以上计算选择的钻机技术参数如下所示：KY-310A 牙轮钻机主要技术参数性能 孔径 /mm 钻孔深度 /m 钻孔方向(°)最大 轴压kN 钻进 速度 /m.1m i n - 回转 钻速 /r.1m i n - 回转 扭矩 /N.m 排渣 风量 3m .min 行走速度km/h基本参数 310 18 90 490 0～4.5 0～1007477400～ 0.635 钻机台数确定 钻孔速度 v=3.75P n f D式中 P----轴压力 D----钻孔直径f----岩石坚固性系数 n----钻具钻速 钻孔效率b v =0.6v b T η式中 b v ----台班生产能力 b T -----钻机班时间η-----钻机班台世间利用率，取0.8 N=1QQq (1e )-式中 Q ---设计的矿山年采剥总量，t 1Q ---每台牙轮钻机的年穿孔效率。
潜孔钻机选型
露天采矿潜孔钻机设备选型已知条件：（1）南露天矿2012年全年生产1850万吨原煤，煤的密度1.38，f ≧6。
（2）年剥离废岩7100万吨m3，岩的综合硬度f=6—10（3）全年爆破煤的孔径：150mm，岩石孔径：250mm，（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）参考项目：（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）要求维护方便钻具的结构选择钻头的选择选择的依据：（1）硬岩的凿岩比功较大，钻头又是直接和岩石接触的部位，要求钻头体和柱齿具有较高的强度，因此，钻头的排粉槽不宜过多，一般选双翼型钻头。
同时，钻头合金齿最好选球齿，且球齿的外露高度不宜过大。
（2）在软岩中钻进时，凿岩速度较快，相对排渣大，要求钻头有较强排渣能力，最好三翼型或者四翼型钻头，合金齿可选用弹齿或者楔齿。
（3）在节理比较发育的破碎带中钻进时最好选用导向性好的中间凹形或者中间突出型。
（4）在含黏土的岩层中钻进时，中间排渣孔易被堵死，所以最好选用侧排渣钻头。
（5）在韧性好的岩石中钻孔时，最好选用楔形齿钻头。
钻杆的选择（1）增大孔径-传爆效率高（2）环形截面积宽10-25mm,排渣效率高；冲击器选型冲击器的选择必须依据工作气压、钻孔尺寸和岩性特征等参数。
（1）依据工作气压等级合理选相应等级的冲击器。
（2）根据钻孔直径选相应型号冲击器。
（3）根据岩性选相应冲击器。
建议软岩使用高频低能型冲击器，硬岩使用高能低频冲击器。
钻机的工作参数合理的匹配转速（1）要求：保证钻头每次冲击后进入新的工作面，不至于干磨钻头。
（2）合理与否与工作参数有关。
扭矩（1）要求：能够使钻头克服孔底的摩擦和剪切阻力，孔壁的阻力防止卡钻。
（2）扭矩与孔深。
部分潜孔钻机型号与参数
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。
技术参数、、JK580内燃（JK580D电动）履带式液压潜孔钻机采用柴油发动机（电动机）－液压油泵组为动力装置,由液压马达实现钻机回转，推进，提升，行走，液压油缸摆角定位等辅助动作，JK580钻机在钻孔作业时，只有潜孔冲击器消耗压缩空气。
与全气动钻机比较配套空气压缩机排气量减少30%-50%，钻孔作业时能源（燃油或电量）消耗节约40%-50%。
JK580内燃（JK580D 电动）履带式液压潜孔钻机主要用于水电工程，露天采矿，道路修建，国防工程的钻凿爆破孔作业。
技术参数JK570(D)履带式液压潜孔钻机是金科CM358A履带式液压潜孔钻机的升级换代产品，功能更完善，性能更可靠。
其主要特点：只有钻孔作业时，需要空压机供给压缩空气。
相对全气动钻机节能30％－50％。
双速行走（2km/h、3km/h）操作系统。
玉柴70kw增压发动机。
原装进口液压油泵。
锰钢机加滑架导轨。
多角度功能钻臂。
技术参数CM358A（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%。
CM358A（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。
技术参数CL351履带式气动钻机技术参数工作风压(Mpa)：1.05-2.46钻凿水平孔最高(m)：3.38钻孔直径(mm)：105-165爬坡能力(度)：35一次推进长度(m)：3.66滑架俯仰角度(度)：180滑架摆动角度(度)：左50右35钻臂摆动角度(度)：左右各45钻臂俯仰角度(度)：水平向上60向下19外形尺寸（长×宽×高）(mm)：5900×2210×1470 重量(kg)：5000除尘方式：湿式或干式（另配）行走速度：3 km/hCM458内燃（CM458D电动）履带式高风压深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。
露天矿机械
1岩石的物理机械性质：a硬度、b弹性、c脆性、d强度、e稳定性、f松散型、g研磨性、h容重、i坚固性（普氏系数）f=σ/1002潜孔钻机的型号KQ-xxx，K表示钻孔的“孔”字，Q表示“潜”字，后三位表示孔径。
3潜孔钻机的组成：钻具（a钻头、b冲击器、c钻杆）、d回转供风机构、推进调压机构。
4钻头：直接破碎岩石的工具A对钻头的要求：表面硬度高，耐磨性好，形状简单，有足够的冲击韧性，能承受很大的动载荷。
B分类：a按排气方式分：钻头有旁侧排气和中心排气。
b按结构分：分体式和整体式。
5冲击器：A对冲击器的要求是：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；适应性强，能在各种岩层（如水层）里正常工作。
B分类：有阀冲击器和无阀冲击器。
6钻杆：作用是把冲击器送至孔底，传递轴压力和扭矩，并通过其中心孔向冲击器输送压气。
A接副钻杆过程：a卸主钻杆、b开回转机构、c送副钻杆、d接副钻杆、e开副钻杆、f接主钻杆。
B卸副钻杆过程：a卸钻具、b主副钻杆脱开、c副钻杆置于回转器、d卸副钻杆、e接主钻杆、f开主钻杆。
7钻架包括：上部机构、下部机构和钻架体。
8露天潜孔钻机按其钻孔直径和机重大小可分为轻型、中型和重型三种A轻型：钻孔直径80-100mm，整机质量1-5t，适用于小型露天矿。
B中型：钻孔直径130-180mm，整机质量10-20t，适用于中小型露天矿。
C重型：钻孔直径180-250mm，整机质量30-45t，适用于中型以上露天矿。
9画图说明潜孔钻机的穿孔原理：（p2图1-1）利用潜入钻孔中心的冲击器冲击钻头，以及钻头的回转剪切作用破碎岩石形成炮孔。
A钻机工作时由回转供风机构4带动钻杆3冲击器2、钻头1，回转产生对岩石的剪切力，钻头在冲击器活塞不断冲击下，改变每次破碎岩石的位置，将岩石破碎。
B压气由回转供风机构进入，经中空钻杆直达孔底，把破碎的岩渣从钻杆与孔壁之间的环形空间吹到孔外。
露天煤矿穿孔设备选型
露天煤矿穿孔设备选型柯良雄;海瑞;杨生成【摘要】通过对矿山常用穿孔设备对比,分别对设备动力、成本和工作效率进行分析,综合现有穿孔设备的优缺点,对技术成熟的牙轮钻机和潜孔钻机做以简要叙述,为矿山选择穿孔设备提供参考数据.【期刊名称】《露天采矿技术》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】3页(P42-44)【关键词】设备选型;动力;成本【作者】柯良雄;海瑞;杨生成【作者单位】神华集团汝箕沟无烟煤分公司,宁夏石嘴山753004;神华集团汝箕沟无烟煤分公司,宁夏石嘴山753004;神华集团汝箕沟无烟煤分公司,宁夏石嘴山753004【正文语种】中文【中图分类】TD422.1随着露天采矿技术的不断发展，采矿设备的配备要求越来越高。
穿孔在露天矿做为首道工序，穿孔成本约占每吨采掘物开采总成本的16%～36%。
选择好穿孔设备，对整个露天矿的生产具有重要意义。
于是根据钻机性能的不同和矿山开采工艺和地质条件的不同，要有针对性的对穿孔设备选型。
穿孔设备的选择除了遵循前述原则和按规模确定设备规格等级外，在选择某种具体设备还应仔细研究设备的结构特点、技术性能、材质情况和制造工艺等[1]。
穿孔设备选型的依据为：①考虑矿山开采规模，根据规模大小决定设备选择；②根据地质构造不同，和矿山具体条件选择；③根据采剥总量和开采工艺；④考虑矿山动力条件。
动力源往往决定选用钻机的类型；⑤穿孔设备与装载设备配比；⑥设备工作效率及成本管控。
1 钻机的分类1）钻机按结构分为架式钻机和臂式钻机。
也就是牙轮钻机、潜孔钻机和凿岩机。
架式钻机适应较大工作面，臂式钻机适应较多工作要求，钻机选择设备要适应生产矿井的规模、地质构造，生产条件等[2]。
2）钻机根据动力分为燃动钻机和电动钻机。
燃动钻机以发动机作为动力源，电钻钻机主要电动机作为动力源。
燃动钻机移动方便，出动率高，适应较多工作面；电动钻机需矿坑高压环线和移动变压器，寿命长，故障率低，适应较多工作面[2]。
潜孔钻机
12位于卡钎套15的顶端，活塞运动时，其前端部分可在衬套里滑动。卡
钎套15通过螺纹与外缸联接在一起，并依靠其内壁上的花键带动钻头23 转动。钻头23是整体式球面柱齿钻头。钻头尾部可在卡钎套内上下滑动。 为了防止钻头在提升或下放时脱落，用圆键17把钻头与卡钎套连在一起， 并用柱销13和钢丝16阻挡圆键，防止钻头掉入孔内。碟簧4的作用是补偿 接触零件的轴向磨损，保证零件压紧，防止高、低压腔连通以致影响冲 击器性能，它在工作时还起到减振的作用。
⑵有阀冲击器的工作原理
当钻头触及孔底后，钻头尾部顶起活塞，使活塞后端将防空打孔⑤ 堵死，露出前腔进气孔⑥，压气由此进入前腔，同时活塞前端密封面把
前腔密封。于是，前腔压力升高，压气推动活塞回程，活塞由静止开始
作加速运动。后腔气体由活塞中心孔排出。当活塞中心孔被阀座上的配 气杆堵死后，后腔气体被压缩，压力逐渐升高。活塞继续向后运动，当
柱齿钻头图片
柱齿钻头图片
柱齿钻头图片
柱齿钻头图片
J-200B型钻头
为了使钻头端面上所有柱齿达到均匀磨损并防止卡钻，J-200B 型钻头头部加工成近似球体，边齿的倾角设计成45°，使边齿突出
较多，有利于提高钻头寿命；此外，还在钻头体周边上铣了一些小
缺口，从减少钻头与孔壁的接触面积，减少摩擦，防止卡钻。
JW型柱齿潜孔钻头
MODEL JW DTH BUTTON BITS
计算机辅助的设计，设计精度高； 活塞是唯一运动件，结构简单，维修 方便； 无阀配气结构，使用寿命长； 耗风量小，钻进效率高； 选用优质材料，先进工艺加工而成， 质量可靠。
冲击器型号 Drill Hammer Models
⑴有阀冲击器的构造
为了使冲击器能在含水层里正常作业，J—200B型冲击器设有防 水装置。防水装置由密封圈19、止逆塞20和弹簧21组成。工作时在压
露天矿潜孔钻机选型设计(模板作业)
露天矿潜孔钻机选型设计说明书设计课题: 露天矿潜孔钻机选型设计专业班级: 10级采矿工程(1)班学生姓名: 王文林2010171105 指导教师: 孟爱国学生成绩:工程技术学院2013年5月3日露天采矿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，煤的密度=1.48g/3cm，硬度f ≥5。
2.年剥离废岩8400万3γm，岩的综合硬度f=6~8。
容重3=1.2mkg3.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）；1.钻具的选择潜孔钻机的钻具包括钻头、冲击器和钻杆。
钻杆的两端有联接螺纹，一端与回转供风机构相联接，另一端联接冲击器。
冲击器的前端安装钻头。
钻孔时，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。
1.1钻头原则：合理的钻头能够获得较高的钻进速度和合适的钻孔成本。
1.1.1 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，因此，钻头的排粉槽个数不宜过多，一般选双翼型钻头，排粉槽的尺寸也不宜过大，以免降低钻头体的强度。
1.1.2 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强的排渣能力，最好选用三翼型或四翼型钻头，合金齿可选用弹齿或楔齿。
1.1.3 在节理比较发育的破碎带中钻进时，为减少偏斜，最好选用导向性较好的中间凹陷型或中间凸出型钻头。
1.1.4 在含粘土的岩石中凿岩时，中间排渣孔常常被堵死，最好选用侧排渣钻头。
1.1.5 在韧性比较好的岩石中钻孔时，最好选用楔形齿钻头。
1.2 冲击器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。
潜孔钻机设计
露天矿潜孔钻机设备选型已知条件(1) 已知：南露天煤矿2013年全年生产1780万吨原煤，煤的密度为：1.48g/cm3,硬度f>5；(2) 年剥离废岩8400万㎡，岩的综合硬度f=6-8；(3) 全年爆破，爆破煤孔径: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；(3) 通过查资料列出两种钻机的技术规格和工作参数；条件：(1) 岩石的类型；(2) 全年的传爆总量；(3) 传爆参数；(4) 参考同类岩石性的矿山的经验；(5) 厂家提供的技术参数；(6) 维护方便；一. 钻具的选择1.1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。
(1) 坚硬岩石凿岩比功较大。
每个柱齿和钻头都承受较大额度载荷。
要求钻头体和柱齿具有较高的强度。
(2) 在可钻性比较好的软岩中钻进时，凿岩速度较快，相对排渣较大，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。
(3) 在节理比较发育的破碎中钻进时，为减少偏斜。
最好选择导向型较好的中间凹陷型或凸出型钻头。
(4) 在含粘土的岩石凿岩时，中间排渣孔常常被堵死，最好选用侧排渣钻头。
(5) 在韧性比较好的岩石中钻孔时，最好选用楔形齿钻头。
1.2钻杆(1) 孔经↑→穿爆效率↑→钻机设备↓。
(2) 环形截面积宽10～25mm，排渣效率高。
(3) 钻杆的壁厚应保证一定的刚度和强度，壁厚一般在4-7mm。
1.3冲击器(1) 根据工作压气的压力等级合理选择相应的冲击器。
(2) 根据钻孔直径选择相应型号的冲击器。
(3) 根据岩石坚固性选择相应的冲击器。
潜孔钻机工作参数推荐表 钻孔直径/mm钻速/r.min-1钻矩/N.m 合理轴压力/KN100 30-40 500-1000 4-6 150 15-25 1500-3000 6-10 200 10-20 3500-5500 10-14 2508-156000-900014-18二. 潜孔钻机工作参数2.1 钻煤的潜孔钻机工作参数 1.转速(1)用来克服钻头与孔底的摩擦阻力和剪切阻力，钻具与孔壁的摩擦阻力，以及因炮孔不规则造成的各种阻力。
露天矿潜孔钻机选型设计
1．已知条件1、某煤矿2010年全年采煤1500万吨，（煤的密度=1.38g/3cm 硬度6≥f ），剥离6000万3m ，（f=6～10）；2、煤孔孔径150mm ，岩孔孔径250mm ；3、作业时间为一年360天，三八工作制；4、采用KQ —150（冲击功280J ，冲击频率8501min -），KQ--250潜孔钻机（冲击功1800J ，冲击频率22001min -）2．要求：1、分别计算出两种钻机的钻机效率，m/台班；2、计算所需设备数量；3、列出两种设备的技术规格和工作参数；3．参考文献：《露天采矿机械》 凌天青 人民交通出版社 2005 《露天采矿手册》 中国矿业学院主编 煤炭工业出版社 1987 《孟爱国老师课堂笔记》4．设备选型计算4.1 钻机速率计算：4.1.1 KQ —150潜孔钻机的钻机每台班生产能力V b (m)和钻机速度(/min cm )计算： 钻进速度：min /14.38.9351514.38.08502804422cm a D k En v z =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==π 每台班生产能力：班台 /813.09.06080314.06.06.0m vT V b b 式中 ：v —钻机钻进速度，/min cm ；b T —钻机班时间，minη —钻机台班时间利用系数，取0.9；E —冲击功，J ；取E=280z n —冲击频率，1min -；取n z =850k —冲击能利用系数，取0.6～0.8；取k=0.8 D —钻孔直径，cm ；α—矿岩的凿碎比功，3/cm J ;取a=35⨯9.8凿碎比功值数据可由下表查的：4.1.2 KQ —250潜孔钻机的钻机每台班生产能力V b (m)和钻机速度(/min cm )计算：钻进速度：min /83.188.9352514.38.0220018004422cm a D k En v z每台班生产能力：班台 /88.49.0608883.16.06.0m vT V b b 式中 ：V b —钻机台班生产能力；v —钻机钻进速度，/min cm ； b T —钻机班时间，minη —钻机台班时间利用系数，取0.9；E —冲击功，J ；取E=1800z n —冲击频率，1min -；取n z =2200k —冲击能利用系数，取0.6～0.8；取k=0.8 D —钻孔直径，cm ；α—矿岩的凿碎比功，3/cm J ;取a=35⨯9.84.2 钻机数量的确定：4.2.1 KQ —150潜孔钻机数量的确定：台6.18%)51(36033238.18.17105.1)1(7e qp Q N故钻机数量应取18.6台式中 Q —设计的矿山规模，3/m ap —钻机台年穿孔效率，/m a ；取8.17=pq —每米炮孔的爆破量，3/m m ;取360332⨯⨯=qe —废孔率，%。
露天潜孔钻机
露天潜孔钻机潜孔钻机是中、小露天矿山的主要钻孔设备。
一、原理：潜孔钻是把气动冲击器连钻头装在钻杆的前端，凿岩时，冲击器随着钻孔延深而潜入孔底破碎岩石。
二、适用范围：直径80～250㎜的炮孔，深度一般不大于30m,但最深可达150m。
三、特点：1、冲击力直接作用于钎头，冲击能量不因在钎杆中传递而损失，固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、孔壁光滑哦，孔径上下相等，一般不会出现弯孔。
4、工作面的噪声低。
四、潜孔钻机分类与典型钻机：1、按其重量和钻孔直径可分为三种类型：（1）、轻型潜孔钻机，重量较轻，钻孔孔径一般小于110㎜；（2）、中型潜孔钻机，重量约为10～15吨，孔径为150～170㎜；（3）、重型潜孔钻机，重量在30吨以上，孔径一般大于200㎜；2、按其使用的空气压力可分为两种类型：（1）、普通型潜孔钻机，空气压力一般小于0.7MPa,（2）、高气压型潜孔钻机，空气压力一般大于1.0 MPa, 国内露天潜孔钻机主要技术特征国内露天潜孔钻机主要技术特征A SQ-100J型高气压潜孔钻机该钻机由钻具、回转供气机构、推进机构，工作装置变幅机构、和行走机构等部件组成。
这种钻机不仅凿岩速度快，能源消耗低，而且可钻不同角度的炮孔。
该钻机配用JG80和JG100型潜孔冲击器，供矿山处理边坡以及土建工程中挖坝基、地基等用。
B YQ-150A型潜孔钻机该钻机采用槽钢导轨式滑架。
回转、提升、行走均采用交流电机，功率分别为7.5、5和22KW。
干式旋流除尘、电机功率为5.5KW，钻机不带空气压缩机，用管道供气。
C KQ-150型潜孔钻机该钻机是在YQ-150A型潜孔钻机基础上，制造的一种新型钻机。
钻架由原来的槽钢组件改为方钢焊接桁架，弥补了原型钻机刚度不足的弊端。
DＫＱ－２００型潜孔钻机该钻机自带空气压缩机，有下列特点：（１）除冲击器以压缩空气为动力外，钻机的其它机构全部以电为动力；（２）钻机自带高压变压器，在移车时不必再迁移变压器，且高压电缆截面小，移动十分方便；（３）钻架采用四柱式封闭桁架结构，其特点是具有较小的截面较大的刚度；（４）回转机构采用三速电机，可按矿岩可钻性选择不同回转参数。
硬岩露天矿山开采工程设计中的设备选型方法
硬岩露天矿山开采工程设计中的设备选型方法[摘要]目前，我国的经济正在迅猛的发展，随之带来的金属需求也日益增加。
为达到金属供给量，境外及境内的矿山开采项目日见增多。
在众多矿山开采项目中露天硬岩矿山开采所占比例居多，露天开采技术主要由开采设备的选择决定，由此本文首先简述了露天矿山开采的工程特点，然后根据部分矿山开采中设备选择的实例，阐述了采矿工程设计中装载设备、运输设备、钻机及辅助设备如何有效进行设备的选型。
[关键字]露天矿山开采设备设备选型要在金属资源紧缺的今天加大开采力度，提高开采效率，降低开采成本就需要在开采设备中做出合理选择。
硬岩露天矿山开采工程中设备的选择成为提高开采效率的关键。
但是矿山开采设备种类繁多，我们要在学习各露天开采设备的先进技术基础上，深入研究各露天开采设备的特点，为不同露天矿山开采环境提供适宜的开采设备。
1露天矿山开采工程特点露天开采工程是在开放的环境中，在采矿、掘进和运输设备的帮助下，从地表向下采取地壳中有用矿物的一项工程。
露天开采工程中开采设备主要用于穿孔、爆破、采装、运输这四项工作。
开采设备的损耗及油耗决定了露天开采的成本，为获取最大利益，露天开采工程一般以最大限度降低作业成本，因此露天开采设备的选择将对露天开采工程的工艺过程、开采成本起着支配性作用。
2设备选型2.1意义采矿工程的环境决定开采工艺。
而开采工艺与开采设备的选择息息相关，相辅相成。
具体说来即是开采工艺又决定开采设备的选择，与此同时，开采设备又反过来影响开采工艺的开采成本、技术参数等。
为有效的降低开采成本且让采矿工程有条不紊的顺利进行，就需要我们在开采工程施工之前根据相应的开采环境，因地制宜，量身定制合理的开采设备。
2.2总顺序露天开采设备选型的过程一般是首先选择合理的主体设备，然后根据主体设备的选择而选定合适的辅助设备。
其中包括铲装设备、运输设备及穿孔设备。
在主体设备的选择过程中，运输设备是根据铲装设备而配置的。
潜孔钻机选型
露天矿潜孔钻机选型设计说明书设计课题：专业班级：学生姓名：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≥52.年剥离废岩8400万m2，岩的综合硬度f=6-83.全年爆破煤的孔径：150mm,岩石孔径：262mm4.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。
0.780.956500n min r D ⎛⎫= ⎪⎝⎭D-------钻孔直径mm0.86500n 20.4min 150r ⎛⎫=≈ ⎪⎝⎭煤0.86500n 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。
5.82D 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 ≈8076Nm3、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。
矿山机械(二)露天矿钻孔设备
M
KM
D2 8.5
数理统计公式计算
力矩系数，KM=0.8~1.4，一般取KM=l.0
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，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)。
1.3牙轮钻机
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，%；
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：
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。
1.4 露天潜孔钻机
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
1.3牙轮钻机
运用技术经济分析法选用潜孔钻机或牙轮钻机
运用技术经济分析法选用潜孔钻机或牙轮钻机中小型露天矿山穿孔设备的技术经济分析本文用技术经济分析法比较了两个条件相似的中型露天矿的穿孔情况.结果表明.中小型露天矿选用潜孔钻.配用J-170B型钻具.不论在经济上还是技术方面都是优于牙轮钻.本文所用的技术经济分析法对其它矿山设备选择都有参考价值.目前，牙轮钻机和潜孔钻机在我国露天金属矿山穿孔设备中占有绝对优势。
在一些大型露天矿.牙轮钻的高效率显示了比潜孔钻明显的优越性，但在中小型露天矿山或其它地面岩石工程中潜孔钻仍占主导地位。
近年来，由于牙轮钻比潜孔钻效率高，因而一些使用潜孔钻的中小型露天矿以牙轮钻取代了潜孔钻，而且至今仍有一些中小型露天矿正面临这一问题。
针对这种情况，本文调查了两个条件相似的中型露天矿使用牙轮钻和潜孔钻的穿孔情况.比较了实际发生地穿孔技术经济指标，并以此为根据做了简单的技术经济分析，旨在为中小型露天矿穿孔设备的选择和更新提供依据。
一、牙轮钻和潜孔钻的技术特点牙轮钻的主要优点是凿岩效率高，由于效率高，其穿孔作业的劳动生产率也高。
再就是牙轮钻钻凿的孔径大，因此延米爆破量大，爆破作业的劳动生产率也高。
使用牙伦钻的主要缺点是初始投资大且主要用于钻垂直孔，这使牙轮钻在使用的灵活性等方面不如潜孔钻好。
但牙轮钻在大型露天矿的使用能充分发挥其优点，可大幅度降低穿孔成本，故不失为一种有效的设备。
潜孔钻的主要特点如下：轴向压力小，钻孔方向可在很大范围内变化，这对于处理露天边坡和分级开采、减小贫化损失、制定合理的凿岩爆破工艺参数很有意义；钻孔孔径变化范围大，目前在露天和地下钻凿孔径为80~250mm的爆破孔主要由潜孔钻完成，尤其对中小孔径的作业，潜孔钻更有便宜可靠等优越性；潜孔冲击器的性能可以随供气压力而改变，因此潜孔钻的效率可以通过改进潜孔钻具而提高。
此外，由于潜孔钻有较强的适用性，它不仅可以用于采场，还可以用在大型露天矿的边坡处理及破碎地带。
尽管目前所用潜孔钻的效率低于牙轮钻，而高风压潜孔钻机的出现则扭转了这种局面，其效果明显高于牙轮钻。
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已知条件：（1）南露天煤矿2012年全年生产1850万吨原煤，煤的密度为1.383cmg，硬度为f 4；（2）年剥离废岩7100万m3，岩的综合硬度f=4；（3）全年爆破煤的孔径：150mm，岩石孔径：250mm；（4）正常作业天数300，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）。
参考项目：（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。
1、选型1.1钻头的选择在特定的岩石中凿岩，必须选择合适的钻头，才能取得较高的凿岩速度和较低的钻孔成本。
（1）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，此时一般选双翼型钻头。
（2）在可钻性比较好的软岩中钻进时，凿岩速度比较快，相对排渣量较大，这就要球钻头具有较强的排渣能力，最好选择三翼或四翼型钻头。
（3）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中间凸出型钻头。
（4）在含粘土的岩层中凿岩时，中间排渣孔常常被堵死，最好选用侧排渣钻头。
（5）在韧性比较好的岩石中时，最好选用楔形钻头。
1.2钻杆的选择钻杆直径越大，气流速度越高，排渣效果越好。
一般环形截面的环宽取10~25mm 。
深孔取下限，高气压取上限。
钻杆的选择不仅要考虑排渣效果，还要考虑其抗弯抗扭强度以及重量，这主要由钻杆的壁厚决定。
在保证强度和刚度的前提下，尽可能让壁薄一点以减清重量，壁厚一般在4~7mm 。
2、所需钻机主要参数计算2.1钻具转速计算 95.0~78.0)6500(D n =由上述公式计算得：钻煤孔的转速80.01506500）（煤=n= 20.39r/min 钻岩石孔的转速80.02506500）（岩=n=13.55r/min2.2钻具转矩计算5.82D k M m= 式中mk ——力矩系数，0.8-1.2，一般取1。
由上述公式计算得：5.81502=煤M =2647m N ⋅5.82502=岩M =7352m N ⋅ 2.3冲击功计算78.121054.2D A -⨯=有上述公式得：78.121501054.2⨯⨯=-煤A=190J78.122501054.2⨯⨯=-岩A=471 J2.4轴压力计算fP h )5.3~3(=式中f ——岩石坚固性系数。
由上述公式计算得：60.3⨯=煤h P=18 kN82.3⨯=岩h P=25.6kN3、选择设备类型3.1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。
技术参数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。
钻孔直径 钻孔深度 走行速度 适应岩石硬度 工作风压 耗风量 0换杆长度外形尺寸（长×宽×高） 爬坡角度 整机功率 重量 冲击功 冲击频率Φ90-Φ165mm50m 2km/h,3km/h ｆ=6—20 1.2—2.4MPa 孔径≤Φ115为11.3m3/min(1.4MPa)孔径≤Φ140为13m3/min(1.4MPa)孔径≤Φ165为17m3/min(1.4MPa)孔径≤Φ140为21m3/min(2.4MPa)孔径≤Φ165为25m3/min(2.4MPa)3m6900×2200×2200(运输状态)24°内燃70kw 电动30KW6100kg700J810-1500次/min* 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。
技术参数4、备选型计算4.1 钻机速率计算：4.1.1 JK590(D)潜孔钻机的钻机每台班生产能力Vb (m)和钻进速度钻孔直径钻孔深度走行速度适应岩石硬度工作风压耗风量滑架行程滑架最大倾角最小离地高度回转机转速最大回转扭矩最大提升力提升速度爬坡角度外形尺寸（长×宽×高）重量冲击功冲击频率Φ105—Φ350mm300m2ｋm/hｆ=6—201.2—3.5MPa16—40m3/min3400mm90°300mm一档0-80rpm 二档0-160rpm 7500Nm120000N5-18m/min21°6100×2100×3200（运输状态）9000kg820J820-1470次/minν(/min cm )计算：钻进速度：a D kk En v z 2'4π=每台班生产能力：ηb 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=700z n —冲击频率，1min -；取z n =1000k —冲击能利用系数，取0.6～0.8；取k=0.8 D —钻孔直径，cm ；为150cmα—矿岩的凿碎比功，3/cm J ;根据教材表 1.3，取a=20⨯9.8k '——表示冲击功修正系数，为3—7.5，这里取5；则：m in 818.9201514.358.010*********'cm a D kk En v z ≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==πηb b vT V 6.0==m cm 187186628.0480816.0≈=⨯⨯⨯4.1.2 JKS300潜孔钻机的钻机每台班生产能力V b (m)和钻进速度ν(/min cm )计算：钻进速度：a D kEn v z 24π=每台班生产能力：ηb b vT V 6.0=式中 ：v —钻机钻进速度，/min cm ； b T —钻机班时间，minη —钻机台班时间利用系数，取0.8；E —冲击功，J ；取E=8200z n —冲击频率，1min -；取1000=z nk —冲击能利用系数，取0.6～0.8；取k=0.8D —钻孔直径，cm ；α—矿岩的凿碎比功，3/cm J ;根据教材表1.3取a=20⨯9.8k '——表示冲击功修正系数，为3—7.5，这里取7；则：m in /578.9202514.378.012008204422'cm a D kk En v z ≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==πηb b vT V 6.0=cm 132038.0480576.0=⨯⨯⨯=m132≈4.2 钻机数量的确定：4.2.1 JK590(D)潜孔钻机数量的确定：)1(e qp QN -=式中： Q —设计的矿山规模，a t /，p —钻机台年穿孔效率，/m a ；q —每米炮孔的爆破量,m t /；e —废孔率，%。
取e=5%其中：t Q 4101850⨯=；m p 1683003003187=⨯⨯=；查教材表1.5知150mm 孔径的每米爆破量为1386.20-⋅m m ，由于煤的密度为3/38.1m kg ，则m t m kg q /1079.28/1038.186.2036⨯=⨯⨯=则 )1(e qp QN -=)(4%)51(1079.2816830010185037台≈-⨯⨯⨯⨯=4.2.2 JKS300潜孔钻机数量的确定：)1(e qp QN -=式中 Q —设计的矿山规模，a m /3；p —钻机台年穿孔效率，/m a ； q —每米炮孔的爆破量，m m /3；e —废孔率，%。
取e=5%其中： 34107100m Q ⨯=；m p 1188003003132=⨯⨯=；查教材表1.5知250mm 孔径的每米爆破量为13m in 33-⋅=m q ；则 （台）20%)51(11880033107100)1(4≈-⨯⨯⨯=-=e qp Q N两种钻机的部分工作参数 表1.3 钻机 型 号 钻 具 转 矩 kN.m 冲 击 功 J 轴压力 kN 钻进 速 度 cm/min 钻机台班生产能力 m/台 选择 台 数JK590DJKS300 2600 7500700 82018 25.646 20106 464 20。