第2章 凿岩钻孔机械与凿岩方法

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潜孔钻机机械结构
5个机构组成：
(1)回转供风机构 (2)提升推进机构 (3)接卸杆机构 (4)钻架起落机构 (5)行走机构
国产潜孔钻机：KQY90、KSZ100、KQD100、KQL120、KQL150、CM220、CM351 、CM120、CTQ500等 国内使用潜孔冲击器主要有：J-80B、J-100B、J-150B、J170B、QCZ-80、 QCZ-150、QCZ-170、QCZ-250、W-150和W-200等。 其技术数据可查阅有关资料。
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旋转碾压式：轴压作用于钎具，钎头自身旋转碾压破碎岩 回转切削式：回转力矩作用下，切削岩石形成炮孔。一般
石形成钻孔。（如牙轮钻） 用于软岩。（如煤电钻）
按原始驱动力分： • 气动、液压、电动、内燃机、水压和气液联动六种类型。
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按工程类型分

露天钻孔 地下钻孔
适宜打向上60 ～ 90度炮孔。
钻孔深度5 ～ 8m，孔径40 ～ 80m为宜。
导轨式凿岩机(主视图)
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浅孔和中深孔凿岩工具
主要包括：钎头、钎杆

钎头
种类和特点 ：按硬质合金形状 分为：刃片、球齿式。 • 刃片：单刃片：一字形；多刃 片：三刃形、十字形、X字形。 • 柱齿式钎头，按柱齿数区分。
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露天凿岩钻车特点：
与牙轮钻机、潜孔钻机相比，有以下特点:
(1) 整机重量轻，装机功率小，机动性强 (2) 能钻凿多方位钻孔，调整钻机（架）位置迅速、准确 (3) 爬坡能力强，国产可达25°，进口钻车可达30° (4) 能耗仅为潜孔钻车1/4，转速却为潜孔钻车2～3倍。
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2）旋转式（回转切削）钻孔法 》钻眼过程: 压入→回转切削→排粉 轴压P+回转力Pc 》旋转钻孔法一般适用于：软弱岩层或 煤层的钻孔过程 》电钻是旋转式钻孔法的代表机具。
旋转式钻孔过程
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3）旋转冲击式钻孔法
》钻眼过程：压入→回转切削→冲击→排粉 轴压P+冲击力PD+回转力Pc 》适用于大孔径硬岩的钻孔过程 》潜孔钻机是旋转冲击式钻孔法的代表机具。
公路、水工隧洞等工程的开挖；钻凿开矿炮孔、锚杆孔 等。

国内多为双机或单机作业，一般钻孔直径不大于
115mm。钻孔深度大于20m时，效率显著降低。
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■竖井凿岩机（也称：伞形钻架或伞钻）
》竖井凿岩机是为建井施工穿凿竖井研制的专用设备，适
用井直径范围大，操作灵活、定位精确、安全可靠。 》伞钻设备以压缩空气为动力，采用液压传动，使钻架所 有动作实现机械化。 》伞钻的配套机具是高效气动凿岩机，长推进行程，加之 采用平行移动机构，使钻凿炮孔精度和效率相应提高，大大节 省了辅助工作时间，提高了工作效率。 》钎头直径 ø38-ø55，推进行程3.5m-4.3m，凿孔深度4.55.5m
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潜孔钻头：
有刃片和柱齿两类。 • 刃片钻头由于焊接质量不易 保证，硬质合金片常有破碎 或脱落，使用寿命低。 • 因此目前普遍采用柱齿型潜 孔钻头，其规格可查阅有关 资料。
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牙轮钻机及钻具
优点： ①钻孔速度快，生产效率高。 ②钻孔直径大，钻凿的炮孔深。可钻 孔径250～455mm范围；孔深17～50m。 ③适应范围广泛，应用前景好。牙轮 钻机可以钻凿软、硬各类岩石，多用 于大型矿山。井下和露天都有专门型 号系列产品。 ④噪声低，对环境污染少，自动化程 度高，作业条件好。
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地下凿岩台车
分类： 分类方法很多，按用 途可分为： 掘进钻车、采矿钻 车、锚杆钻车等。 主要介绍掘进钻车和 采矿钻车。
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地下凿岩钻车主要特点：
1)凿岩角度、孔深、孔位精确；可钻凿较大直径的中深
第2章 凿岩钻孔机械与凿岩方法
爆破工程师的能力，不是只会对孔网参数的计算， 更多体现在爆破的施工组织，而爆破施工组织的重要 环节是钻、爆、挖、运。 钻机、装药机、铲装机、运输机械是进行工程爆破 作业的主旋律。。。 凿岩机具对工程爆破的质量和效率至关重要！
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本章主要内容：
工程爆破的首要工序是钻眼，凿岩离不开凿岩 机具。 发展：从1813年始，凿岩机在动力系统上实现 了三步大飞跃：蒸汽--压气--液力驱动。 包括：凿岩机械和工具
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1、钻孔机械分类
按凿岩原理分： •
机） 冲击回转式：冲击机构对钎杆频繁加压冲击，使钎杆在孔 内往复、回转运动形成钻孔。（如风动、液压凿岩机、潜孔钻
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■气动凿岩机及钻具
气动凿岩机械：以支撑方式分类，主要有 ：手持式、气腿式、向上式、导轨式凿岩 机。

A手持式凿岩机： 冲击功、扭矩小，凿速低，劳动强度大； 钻孔深：2-3m为宜，最大可达7m； 适宜钻凿垂直或下向斜孔，一般用于小台 阶和小型地下硐室爆破钻孔。
二、凿岩（孔）方法
1）冲击式钻孔法 2）旋转式钻孔法 3）旋转冲击式钻孔法 4）滚压式钻孔法
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三、几种常用凿岩方法的工作原理
1）冲击式钻孔法
钻眼过程：冲击→转动→排粉 冲击力PD 适用于硬岩的钻孔过程 凿岩机是冲击式钻孔法的代表机具
冲击式凿岩过程
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1）凿岩方法 2）凿岩机械的分类与使用条件 3）钻眼机械配套设备 4）爆破施工机械的选型和配套
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第1节 凿岩方法 一、炮孔类型
炮孔施工是爆破作业的首要工 序。
根据炮孔直径和深度变化，将其分 为三类： 浅孔: 孔径Φ<50mm，孔深L=3～5m； 中深孔: 孔径Φ＝50～70mm，孔深L=5～15m 深孔: 孔径Φ≥80mm，孔深L＞12～15m。
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按牙轮钻机结构分：回转机构和加压机构
根据回转和加压方式不同，分为： 1)底部回转间断加压：液压卡盘通过油压将钻杆卡住，二者共同 回转并向下运动，实现钻进。该类型缺点：间断加压及轴压力受限制 。 2)底部回转连续加压：回转、加压机构安设在钻架底部，由传 动装置或钢绳液压系统连续加压。该类型特点：钻架不承受扭矩作 用，钻杆需加工成六方型或花键齿型。 3)顶部回转连续加压：钻杆上部安装沿钻架上下滑动的回转加 压小车，实现钻具回转和连续加压。该类型钻机又称为滑架式牙轮钻 机。当前国内外大型露天岩土工程和矿山，大多采用此类型钻机。
来自百度文库
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钎 杆
作用：把钎尾传来冲击 能 量 、 回 转 扭 矩 和冲 洗 介质传给钎头。 分类及适用范围：按结 构 分 为 整 体 钎 杆 和非 整 体钎杆
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连接杆的连接套
作用：用于钎杆与钎杆、钎杆与钎尾之间 的连接，使凿岩钎具形成一个传递凿岩能 量的整体。 根据传递凿岩能量的特点可分为直通式和 中止台式。 钎尾 作用：插入凿岩机的转动套筒内，将凿岩 机的冲击能量、回转扭矩和冲洗介质传给 钎杆和钎头。 按照结构形式钎尾分为整体式和分体式两 类。
旋转冲击凿岩过程
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4）滚压（旋转碾压）式钻孔法
》钻眼过程：压入→回转（牙齿的 压入和冲击）→排粉 轴压P+牙轮振动冲击p 》适用于大孔径硬岩的钻孔过程 》牙轮钻机是滚压式钻眼法的代表 机具。
滚压式凿岩过程
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第2节 凿岩（钻孔）机械
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液压凿岩机及钻具
20世纪70年代开始应用 的新型凿岩机械，以高压 油为全部驱动力。 主要优点：液压控制完 善、功率大、钻速快、能 耗低、零件和钎具使用寿 命长、钻孔精度高。
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凿岩钻车
将凿岩、推进、定位等装置 安装在机械底盘或钻架上进 行凿岩作业的设备。 露天凿岩钻车安装一台凿岩 设备，地下凿岩钻车安装一 台或多台凿岩设备，实现快 速、高效凿岩目的。
手持式凿岩机
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B 气腿式凿岩机
与手持式凿岩机比较：劳动强 度较低，钻孔参数相类似，凿岩 速度高。 可钻凿中硬以上岩石f=8～ 10，钎头多采用一字形，直径为 Φ38～42mm。
气腿式凿岩机
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C 向上式凿岩机
～ 90度炮孔； ～ 5m，孔径36 ～ 48m
适宜打向上60 钻孔深2
YSP45为例，其技术参数： ① 工作风压保持在0.4～0.6MPa。 ② 活塞的冲击频率为43Hz 。 ③ 转钎扭矩为30N·m 。 ④ 耗气量为75L／s 。 ⑤ 质量为45kg 。
向上式凿岩机(主视图)
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D 导轨式凿岩机
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适用范围：
（1）采石场、水电、交通等工程、中小型露天矿山；二次破 碎、边坡处理、清除根底等辅助钻孔设备 （2）钻孔方位多，可用于钻凿各种方位的预裂爆破孔、修理 边坡和锚索孔及灌浆孔等。 （3）爬坡能力强，机动灵活，可在复杂地形上钻孔。 （4）主要用于硬或中硬岩的钻孔作业。 （5）气动式与气液联合式露天凿岩钻车，一般适用孔径小于 80mm，孔深小于20m的炮孔。 （6）全液压露天凿岩台车，可达到孔径150mm、孔深50m。
阿特拉斯（瑞典）科普柯三臂凿岩台车
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露天凿岩钻车
• • • 分类： 按行走方式分为：履带、轮胎和轨 轮式。 按驱动动力分为：气动凿岩、全液 压凿岩、气液联合式。 按能否行走分为：自行式、 非自行 式露天凿岩钻车（台式架钻机）。
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潜孔钻机及钻具
冲击器潜入孔内冲击凿岩的一种钻 孔设备。通常把凿岩机构、推进装 置、定位装置等安装在机械底盘或 钻架上进行钻孔作业。 特点：是一种大孔径深孔钻孔设备 ；冲击器潜入孔内，噪声低，钻孔 偏差小、精度高；国产潜孔钻机类 型多、品种全，广泛应用地下采矿 和土石方开挖爆破工程中。
水下钻孔
凿岩机 牙轮钻机 潜孔钻机 凿岩钻车 风动凿岩机 液压凿岩机 内燃凿岩机 电动凿岩机 固定支架水上作业平台 漂浮式钻孔爆破作业平台 支腿升降式水上钻孔作业平台
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2.常用凿岩钻机及其配件
爆破工程实践中常用的凿岩钻机包括： 1）气动凿岩机 2）液压凿岩机 3）凿岩钻（台）车：露天、地下 4）潜孔钻机 5）牙轮钻机 6）水下钻孔设备

孔，深孔；可提供最优的轴推力；凿岩效率高。 件。 3)凿岩机与钻臂配套使用可实现凿岩机械化和自动化。 缺点：是设备投入较大，维修保养操作要求较高。 2)可远离工作面一人操纵多台凿岩机，明显改善工作条
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适用范围：
掘进钻车主要用于：矿山巷道、硐室掘进；铁路、
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牙轮钻机的类型
按工作地点分类：
① 井下牙轮钻机：孔径加大，轴压增高，设备笨重，搬 运困难。因此，受作业空间限制，钻孔规格不能太大，直径在 118～170mm之间；同时受牙轮钻轴承尺寸限制，小于200mm直 径的牙轮钻头寿命低。 ② 露天牙轮钻机：根据高轴压性能要求，露天矿采用增 加设备自重，提高钻速的高效钻机。按其孔径大小，又分为轻 型、中型、重型牙轮钻机。
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伞钻主要由导轨式独立凿岩机、中央立 柱、支撑臂、摆动臂、推进器、液压系水气 系统组成 国产竖井钻机主要有： 1 ） 张 家 口 宣 化 的 SJZ 系 列 ： sjz5.5 、 sjz5.6、sjz6.7、sjz6.9、 sjz6.10； 2）山东济宁的FJD系列4臂、6臂和9臂伞 钻：适应井径4.5-6m的FJD5C-42、FJD5C-48、 FJD5C-55；适应井径6-8m的FJD6C-42、 FJD6C48 、 FJD6C-55 ； 适 应 井 径 7-8 的 FJD9C-42 、 FJD9C-48、 FJD9C-55； 2009年， 中煤五公司三处在山西文水用 FJD6臂伞钻创造了月进尺202m的立井施工全国 纪录。