矿山机械(二)露天矿钻孔设备
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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
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。
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。
1.4 露天潜孔钻机
有阀冲击器的构造
无阀冲击器的构造
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。
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。
1.4 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）
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。
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
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； η——工作时间利用系数，0.4～0.5
钻机的工作参数只能根据生产经验或用实验方法建 立的经验公式来计算。
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
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：
1.3牙轮钻机
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。
牙轮钻头消耗量
牙轮钻头在各类矿山的使用寿命：
1.3牙轮钻机
Байду номын сангаас 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）
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。
1.4 露天潜孔钻机
1.4 露天潜孔钻机
潜孔钻机可在中硬或中硬以上(f≥8)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推进。
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
潜孔钻机因冲击器潜入孔底而得名。
1.4 露天潜孔钻机
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。
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
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。
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
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。
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。
1.4 露天潜孔钻机
有阀冲击器的构造
无阀冲击器的构造
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。
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。
1.4 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）
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。
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
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； η——工作时间利用系数，0.4～0.5
钻机的工作参数只能根据生产经验或用实验方法建 立的经验公式来计算。
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
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：
1.3牙轮钻机
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。
牙轮钻头消耗量
牙轮钻头在各类矿山的使用寿命：
1.3牙轮钻机
Байду номын сангаас 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）
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。
1.4 露天潜孔钻机
1.4 露天潜孔钻机
潜孔钻机可在中硬或中硬以上(f≥8)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推进。
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
潜孔钻机因冲击器潜入孔底而得名。
1.4 露天潜孔钻机
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。
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
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。