露天矿潜孔钻机设计说明书-文档

1、已知条件：⑴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。

⑵年剥离废岩8400万m2，岩的综合硬度 f =6~8⑶全年爆破煤的孔径：150mm,岩石孔径：262mm⑷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通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：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通过，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)常用以下经验公式确定：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n 1、 n 21n 8.01506500⎪⎭⎫ ⎝⎛=≈20.4 r/min2n 8.02506500⎪⎭⎫ ⎝⎛=≈13.6 r/min2、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：5.82D 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M 1、M 25.815021=M ≈2647Nm5.825022=M ≈7353Nm3、轴压力潜孔钻机钻孔时，轴压力过大不仅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P H （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P 1、P 2431⨯=H P =12kN 432⨯=H P =12kN4、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A 1、A 2 A 1=2.54×102-×15078.1≈190J A 2=2.54×102-×25078.1≈ 471J5、排渣风量排风量的大小对钻孔速度和钻头寿命影响很大，合理的排风量应保证在钻杆与钻壁间的唤醒空间有足够大的回风速度，以便及时地将孔底岩渣排除孔外。

合理的排风量按下式计算：10007.4104)(60622ρπb 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 。

根据上述公式可知：KQ —150、KQ —250的排渣风量分别为Q 1、Q 210001.257.4104)133150(3.114.3606221⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=Q ≈0.12min /3m 10001.26.117.4104)219250(3.114.3606222⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=Q ≈0.67min /3m 三、选型计算1、钻机效率潜孔钻机的生产能力，采用计算法选取。

潜孔钻机的台班生产能力Vb(m)和钻进速度v(cm/min) 分别按式(1—1)和式(1—2)计算：Vb=0.6vTb η (1-1) v =aD kEn z 24π×k ′ (1-2)式中 v ——钻机钻进速度 cm/min Tb ——钻机班时间，minη-----钻机台班利用系数。

取0.8E——冲击功，JNz——冲击频率，min1-k——冲击能利用系数，取0.6～0.8D——钻孔直径，cma——矿岩的凿碎比功，J/cm3k′——修正系数，取3—7.5E﹑nz :由钻机性能表可以查得，凿岩比功a可按表1—3选取20×9.8（J/cm）v1=5.8930154.13.8100082042⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯cm/min≈63.16cm/minv2=5.8930254.13.81300156042⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯cm/min≈56.24cm/minVb1=0.6×0.6316×60×8×0.8≈145.5m/台·班Vb2=0.6×0.5624×60×8×0.8≈129.6m/台·班机型KQ—150KQ—250孔径（mm）垂直孔深（m）孔向（°）钻杆直径（mm）钻具回转转数（r/min钻具回转扭矩（N·m）轴压力（KN）钻具提升速度（m/min）孔底有效提力（KN）辅助提升力（N）工作压力（MP）除尘方式行走方式钻机重量（t）15017.560、75、9013321.7、29.2、42．92906、2447、21410～5.81624.549000.49～0.69干式或湿式电动履带14170 230169019422.39427.60～29.412～1698196000.49～0.69干式或湿式电动履带45250219 下表为KQ—150的冲击器HDH360性能参数名称数值钻孔直径（mm）总长（mm）外径（mm）重量（kg）耗风量（m3/min）冲击功（J）冲击频率（次/分）与钻杆连接方式风压（kg/）可配钻头152、16514501361268.5—25820820—1475AP13—1/27—21DHD360—19A，DHD360—19B下表为KQ—250的冲击器CWG200性能参数总长（mm）外径（mm）重量（kg）耗风量（m3/min）冲击功（J）冲击频率（次/分）与钻杆连接方式风压（kg/）可配钻头173418027712—311560860—1510AP14—1/27—21CWG200—19A，CWG200—19B2、钻机数量的确定钻机数量N（台）按下式计算：N=Q/qp（1－e）式中 Q —设计的矿山规模，t/aP —钻机台年穿孔效率，m/aq —每米炮孔爆破量，t/m，煤取33，岩取35e —废孔率，%根据上述公式可知：KQ—150、KQ—250的需求量分别为N1、N2N1=)05.01(30035.14548.133105.186-⨯⨯⨯⨯⨯⨯≈3.0台取3台N2=)05.01(30036.12948.13510716-⨯⨯⨯⨯⨯⨯≈12.4台取13台孔钻机除尘系统研潜究1 概述目前在我国露天矿山中, 潜孔钻机占钻孔设备总数的50 % - 60 % 。

中、小型露天铁矿、石灰矿、有色金属矿山的钻孔设备绝大多数为潜孔钻机。

潜孔钻机露天工程爆破孔钻凿在生产过程中产生大量粉尘, 粉尘如果排入大气会产生严重污染, 严重危害职工身体健康, 给劳动者本人和家庭带来不幸和痛苦; 同时, 也严重地影响着企业的经济效益。

粒径小于10μm 的粉尘排入大气后, 很难落至地面, 其中的一部分可以几小时、几天、甚至几年浮游在大气中。

这些微细粉尘具有很强的吸附能力, 很多有害气体、液体或某些金属元素都能吸附其上。

受污染的空气被人吸入后, 会引起或加重呼吸系统的各种疾病。

粉尘如果落到设备的运动部件上, 会加速运动部件的磨损,减少设备的使用寿命, 也会导致产品成本的增加。

为减轻粉尘排放浓度和改善职工操作环境, 研究设计一套简单、紧凑、高效、经济的除尘系统很有必要。

2 潜孔钻机除尘系统工作原理如图 1 所示, 工作时捕尘罩紧罩孔口,孔底岩粉通过排尘风压吹至孔口, 再在除尘风机抽吸共同作用下, 粉尘由捕尘罩进入风管, 经旋风除尘器进行一级粗除尘, 再由脉冲除尘器进行二次精细除尘, 达到除尘、提高作业效率的效果。

捕尘罩采用自阻力封孔器, 既保证钻进速度, 又实现了快速封孔、导尘的目的。

选用半圆周蜗旋切向进入式旋风除尘器, 提高了净化效率, 减少了阻力损失。

采用脉冲除尘器, 脉冲喷吹控制仪控制电磁脉冲阀, 喷吹压缩空气对滤芯循序清灰, 使除尘器的阻力保持在设定围, 从而保证除尘器的处理能力和收集效率。

在除尘器的阻力过大时可将脉冲除尘器的滤芯拆下用高压水冲洗。

3 潜孔钻机除尘系统主要结构组成部分图1 潜孔钻机除尘系统工作原理图3 . 1 捕尘罩捕尘罩使用自阻力封孔器, 其结构如图2 所示, 封孔器由橡胶软罩、吸尘罩、隔尘毡垫、封孔器机体、随钻杆转动体、紧固把手、预紧装置以及导尘口等组成。

工作时, 先将封孔器机体套在潜孔钻机的钻杆上, 拧动紧固把手, 使紧固把手压紧顶紧装置, 从而增大封孔器与钻杆的摩擦力, 其紧固程度以封孔器在钻杆上不能自行滑动, 但可以用手推动为止。

也就是说, 钻杆在不断推进的同时,借助其与封孔器之间的自然阻力, 确保封孔器橡胶软套始终紧贴岩壁, 粉尘既不会泄漏飞扬, 又不影响钻杆钻进。

自阻力封孔器既省去预先封孔程序, 又保证钻进速度, 实现了简易快速封孔、导尘的目的。