露天矿潜孔钻机设计说明书文档

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1、已知条件：

⑴南露天煤矿全年生产1780万吨原煤，煤的密度为1.48，硬度f

≥5。

⑵年剥离废岩8400万m2，岩的综合硬度 f =6~8

⑶全年爆破煤的孔径：150mm,岩石孔径：262mm

⑷正常作业天数300天，以三班循环作业。

2、要求：

⑴分别计算两种孔径的台班效率 m/台·班

⑵计算所需钻机的数量（四舍五入）

⑶经过查资料列出两种钻机的技术规格和工作参数（列表）

一、钻具结构的选择

1、钻头

钻头是直接破碎岩石的工具。钻孔过程中，钻头上端受活塞的冲击，下端和岩石撞击，同时承受轴压、扭矩和岩渣的腐蚀作用。因此，对钻头的要求是：表面硬度高、耐磨性好、形状简单、有足够的冲击韧性、能承受很大的载荷。

钻头选取的原则：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。

2、钻杆的直径及流通截面和选取

1）增大孔径-----穿爆效率高；

2）钻杆直径越大，气流速度越高，排渣效果越好。当然也不能大到岩渣难以经过，一般环形截面的环宽取10~25mm。

3）要求钻杆有足够的强度、刚性和冲击韧性。钻杆一般采用后壁无缝钢管，两端有接头。

二、钻机的工作参数合理的匹配

1.转速

转具转速的合理选择对于减小机器震动、提高钻头使用寿命和加快钻进速度都有很大作用。

工作要求：

1）转速的大小应能保证钻头在两次相邻冲击之间的转角最优。

2)岩石越硬，回转速度应越低；频率越高，转速也越高，因此，硬岩、低频选下限，软岩、高频则取上限。

3)保证钻头每次冲击后进入新的工作面，不至于干磨钻头。

4)合理的钻头工作参数。

钻具的合理转速n(r/min)常见以下经验公式确定：

95.0~78.06500⎪⎭⎫ ⎝⎛=D n

式中 D----钻孔直径，mm 。

根据上述公式可知：KQ —150、KQ —250的转速分别为n1、 n2

1n 8.01506500⎪⎭⎫ ⎝⎛=≈20.4 r/min

2n 8.02506500⎪⎭

⎫ ⎝⎛=≈13.6 r/min

2、扭矩

钻具的扭矩是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。

工作要求：

1）能够使钻头克服孔底的摩擦与剪切阻力，孔壁的阻力防止卡钻。

2）扭矩与孔深。钻具阻力矩与钻孔直径、孔深均成正比。

根据实践得出的钻具转矩M （Nm ）与钻头直径的关系：

5

.82

D k M m = 式中 m k ----转矩系数，0.8~1.2，一般取1。

根据上述公式可知：KQ —150、KQ —250的扭矩分别为M1、M2 5

.815021=M ≈2647Nm 5.82502

2=M ≈7353Nm

3、轴压力

潜孔钻机钻孔时，轴压力过大不但使钻机产生剧烈振动，还将加速硬币合金的磨损，甚至引起合金崩角或断裂，使钻头过早损坏；轴压力过小，钻头不能很好的与岩石接触，影响能量的有效传递，甚至是冲击器不能工作。

工作要求：

1）保证钻头始终与新面强行接触，不产生磨损。

2)轴压力是钻具推进力与重量之和

潜孔钻机的合理轴压力PH （N ）可用下列公式确定：

f P H )5.3~3(=

式中 f —岩石的坚固性系数。

根据上述公式可知：KQ —150、KQ —250的轴压力分别为P1、P2

431⨯=H P =12kN

432⨯=H P =12kN

4、冲击功

若已知钻孔直径，可按计算冲击器所需的冲击功A(J)：

A=2.54×102-D 78.1

根据上述公式可知：KQ —150、KQ —250的冲击功分别为A1、A2

A 1=2.54×102-×15078.1≈190J

A 2=2.54×102-×25078.1≈ 471J

5、排渣风量