露天开采工艺流程及相关技术
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秒）未能充分发挥齿对岩石的破坏作用，且加速了钻杆的
震动和钻头磨损。 根据经验，得出表18-3的最佳转速。
钻机类型
轻型钻机
岩石硬度系数 F<8
转速 r/min 80~120
中型钻机 F=10~14 60~100
重型钻机 F=15~20 50~80
3、排渣风速与风量： 经验表明：排渣风量不足时，岩渣
在孔底被反复破碎，将显著地降低钻进速度和钻头寿命； 另一方面，排渣风量过大，从孔底吹出的岩渣对钻头和钻 杆的磨损作用也将显著增大。drilling视频
矿岩硬度系 数f
1994年
1995年
1996年
南芬露天矿 8~18
31780 28688 34320
水厂铁矿 8~14
35877 31705 35220
歪头山铁矿 12~15
26057 27172 29352
齐大山铁矿 12~18
30738
a
24012
23160
9
（五）牙轮钻机的需求数量
钻机数量取决于矿山的设计年采剥总量、钻机的设计 年综合生产能力与每米炮孔的爆破量。 N Q
a
4
1、钻压：根据实践经验总结出不同矿岩硬度系数选取不 同的钻压，如表18-2。(10~40t)
f
直径 190mm 直径 250mm 直径310mm
8
10
12.3
15.9
10
Leabharlann Baidu
12.2
15.5
19.9
12
14.6
19.0
23.8
14
17.6
21.6
27.8
16
19.5
24.9
31.8
18
22
28.0
牙轮钻机的优点：穿孔作业效率高、 作业成本低、机械化程度高、适用于 各种硬度的矿岩中穿孔。
（一）牙轮钻机的工作原理
牙轮钻机如图所示，它是通过钻机的 回转和推压机构使钻杆带动钻头连续 转动，同时对钻头施加轴向压力，以 回转动压和强大的静压使与钻头接触 的岩石粉碎破坏。同时通过钻杆与钻 头中的风孔向孔底注入压缩空气，利 用压缩空气将空地岩粉吹出孔外，从 而形成炮孔。
a
6
排渣风量Q:
Q(D24d2)VH
D —钻孔直径；m
d —钻杆直径；m
VH — 回风速度； m/min Q—排渣风量，m3/min。
为了便于排渣，(D-d) 应大于20mm。
目前，国内外度趋向于加大排渣风量，借以提高钻头 的使用寿命和钻孔速度。
当炮孔直径为310mm时 ，钻杆直径为270mm,要求的排 渣风速为20m/s，排渣风量为4m3/s。
另一方面，在牙轮钻机作业过程中，合理配置好各种 参数，协调生产组织管理，提高钻机的工作时间利用 系数。
目前，两种工作制度： （1）高轴压（30~60t），低转速(150r/min) （2）低轴压（10~20t），高转速(300r/min)
应该从中寻找到合理的轴压和转速。 根据经验, HY-250c 型和KY-310型钻机的轴压分别 为32t 和45t ,转速分别为100r/min 以内比较合适。
a
11
三、潜孔钻机
潜孔钻机适用于中小型矿山。该种型号的钻机的工作 原理是冲击回转式风动凿岩。
a
12
第二节 爆破作业blasting
爆破是露天矿开采的第二个工艺环节，通过爆破作业， 将整体矿岩进行破碎及松动，形成一定形状的爆堆，为 后续采装作业提供工作条件。 爆破成本约占15~20%， 对爆破工作的要求：requirements for the blasting （1）适当的爆破储备量，以满足挖掘机连续作业的要求， 一般要求每次爆破的矿岩量应能满足挖掘机5~10昼夜的 采装量。 （2）有合理的矿岩块度，以提高后续工序的作业效率， 是开采总成本最低。
= 76cm/min=0.76m/min=45.6m/hr P——轴压，N, n——钻速，m/min, D——直径，cm； f——普氏系数
a
8
2、钻机的台年综合生产能力（23000~33000m/a） 由于管理和钻机本身故障引起的停机原因， 牙轮钻机的年综合生产能力，如表18-4。
矿山
矿岩穿孔单台平均综合效率（m/年）
35.7
20
24.3
31.2
39.7
tooth 钻压超过岩石的抗压强度，岩石被 压碎，此时，钻孔速度快，钻头寿
命长。
a
5
2、钻速与钻具的转速： 如图18-5。在不同的轴压下钻 头钻进速度V与钻具转速n的关系。
由图可见，转速达到一定值后，钻进速度不增反而减小。 原因：转速快，齿轮与孔底岩石的作用时间短（小于0.03
Lq(1e)
N —— 所需要的钻机数量，台， Q —— 矿山设计年采剥总量，t/a, L —— 每台牙轮钻机的年穿孔效率，m/a, q —— 每米炮孔的爆破量，t/m, （D=250mm,q=90~130t/m) e —— 废孔率，% 。
a
10
（六）提高牙轮钻机的穿孔效率
一方面改进牙轮钻机本身的技术性能，提高钻头的工 作强度与使用寿命，
岩石容重（t/m3）
< 3.2 >3.2
有裂隙的岩石
排渣风速（m/s）
25~30 40~45
50
a
7
（四）牙轮钻机的生产能力 即台班生产能力和台年综合生产能力
1、牙轮钻机的台班生产能力 即每台牙轮钻机每一班工时内钻进的米数。
Vb = 0.6 v Tbη Vb — 牙轮钻机台班生产能力，米/台班 v — 牙轮钻机的钻进速度， cm/min, Tb — 班工作时间，h, η— 班工作时间利用系数，0.4~0.5 经验公式， v=3.75Pn/(9800Df)=3.75×400000×150/(9.8×1000×25×12)
a
3
（二）牙轮钻机的钻具
牙轮钻机的钻具包括：钻杆、稳杆器、减震器和牙轮 钻头。如图18-2 钻杆长度一般为9.2 或9.9m。
稳杆器可减小钻杆摆动，防止钻孔偏斜。 钻头是直接破碎岩石的工作部件。如图18-3和18-4所 示。
（三）牙轮钻机的工作参数
牙轮钻机的主要工作参数：钻压、钻具转速、排渣风 量与风压 。合理使用这些参数可以提高凿岩效率延长 钻头寿命。
露天开采工艺
露天开采四个工艺
穿孔 爆破 铲装与运输 排岩
a
1
第一节 穿孔作业
一、穿孔方法与穿孔设备 穿孔方法：热力破碎穿孔和机械破碎穿孔两种方法。 穿孔设备：火钻、钢绳式冲击钻、潜孔钻、牙轮钻、 凿岩台车。 目前主要应用设备：牙轮钻、潜孔钻、凿岩台车。
a
2
二、牙轮钻机
目前，80%的露天金属矿山使用牙轮 钻机穿孔。
a
13
（3）爆堆堆积形态好，前冲量小；无上翻，无根底； （4）无爆破危害。
震动和钻头磨损。 根据经验，得出表18-3的最佳转速。
钻机类型
轻型钻机
岩石硬度系数 F<8
转速 r/min 80~120
中型钻机 F=10~14 60~100
重型钻机 F=15~20 50~80
3、排渣风速与风量： 经验表明：排渣风量不足时，岩渣
在孔底被反复破碎，将显著地降低钻进速度和钻头寿命； 另一方面，排渣风量过大，从孔底吹出的岩渣对钻头和钻 杆的磨损作用也将显著增大。drilling视频
矿岩硬度系 数f
1994年
1995年
1996年
南芬露天矿 8~18
31780 28688 34320
水厂铁矿 8~14
35877 31705 35220
歪头山铁矿 12~15
26057 27172 29352
齐大山铁矿 12~18
30738
a
24012
23160
9
（五）牙轮钻机的需求数量
钻机数量取决于矿山的设计年采剥总量、钻机的设计 年综合生产能力与每米炮孔的爆破量。 N Q
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1、钻压：根据实践经验总结出不同矿岩硬度系数选取不 同的钻压，如表18-2。(10~40t)
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直径 190mm 直径 250mm 直径310mm
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12.3
15.9
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Leabharlann Baidu
12.2
15.5
19.9
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14.6
19.0
23.8
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17.6
21.6
27.8
16
19.5
24.9
31.8
18
22
28.0
牙轮钻机的优点：穿孔作业效率高、 作业成本低、机械化程度高、适用于 各种硬度的矿岩中穿孔。
（一）牙轮钻机的工作原理
牙轮钻机如图所示，它是通过钻机的 回转和推压机构使钻杆带动钻头连续 转动，同时对钻头施加轴向压力，以 回转动压和强大的静压使与钻头接触 的岩石粉碎破坏。同时通过钻杆与钻 头中的风孔向孔底注入压缩空气，利 用压缩空气将空地岩粉吹出孔外，从 而形成炮孔。
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排渣风量Q:
Q(D24d2)VH
D —钻孔直径；m
d —钻杆直径；m
VH — 回风速度； m/min Q—排渣风量，m3/min。
为了便于排渣，(D-d) 应大于20mm。
目前，国内外度趋向于加大排渣风量，借以提高钻头 的使用寿命和钻孔速度。
当炮孔直径为310mm时 ，钻杆直径为270mm,要求的排 渣风速为20m/s，排渣风量为4m3/s。
另一方面，在牙轮钻机作业过程中，合理配置好各种 参数，协调生产组织管理，提高钻机的工作时间利用 系数。
目前，两种工作制度： （1）高轴压（30~60t），低转速(150r/min) （2）低轴压（10~20t），高转速(300r/min)
应该从中寻找到合理的轴压和转速。 根据经验, HY-250c 型和KY-310型钻机的轴压分别 为32t 和45t ,转速分别为100r/min 以内比较合适。
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三、潜孔钻机
潜孔钻机适用于中小型矿山。该种型号的钻机的工作 原理是冲击回转式风动凿岩。
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第二节 爆破作业blasting
爆破是露天矿开采的第二个工艺环节，通过爆破作业， 将整体矿岩进行破碎及松动，形成一定形状的爆堆，为 后续采装作业提供工作条件。 爆破成本约占15~20%， 对爆破工作的要求：requirements for the blasting （1）适当的爆破储备量，以满足挖掘机连续作业的要求， 一般要求每次爆破的矿岩量应能满足挖掘机5~10昼夜的 采装量。 （2）有合理的矿岩块度，以提高后续工序的作业效率， 是开采总成本最低。
= 76cm/min=0.76m/min=45.6m/hr P——轴压，N, n——钻速，m/min, D——直径，cm； f——普氏系数
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2、钻机的台年综合生产能力（23000~33000m/a） 由于管理和钻机本身故障引起的停机原因， 牙轮钻机的年综合生产能力，如表18-4。
矿山
矿岩穿孔单台平均综合效率（m/年）
35.7
20
24.3
31.2
39.7
tooth 钻压超过岩石的抗压强度，岩石被 压碎，此时，钻孔速度快，钻头寿
命长。
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2、钻速与钻具的转速： 如图18-5。在不同的轴压下钻 头钻进速度V与钻具转速n的关系。
由图可见，转速达到一定值后，钻进速度不增反而减小。 原因：转速快，齿轮与孔底岩石的作用时间短（小于0.03
Lq(1e)
N —— 所需要的钻机数量，台， Q —— 矿山设计年采剥总量，t/a, L —— 每台牙轮钻机的年穿孔效率，m/a, q —— 每米炮孔的爆破量，t/m, （D=250mm,q=90~130t/m) e —— 废孔率，% 。
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（六）提高牙轮钻机的穿孔效率
一方面改进牙轮钻机本身的技术性能，提高钻头的工 作强度与使用寿命，
岩石容重（t/m3）
< 3.2 >3.2
有裂隙的岩石
排渣风速（m/s）
25~30 40~45
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（四）牙轮钻机的生产能力 即台班生产能力和台年综合生产能力
1、牙轮钻机的台班生产能力 即每台牙轮钻机每一班工时内钻进的米数。
Vb = 0.6 v Tbη Vb — 牙轮钻机台班生产能力，米/台班 v — 牙轮钻机的钻进速度， cm/min, Tb — 班工作时间，h, η— 班工作时间利用系数，0.4~0.5 经验公式， v=3.75Pn/(9800Df)=3.75×400000×150/(9.8×1000×25×12)
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（二）牙轮钻机的钻具
牙轮钻机的钻具包括：钻杆、稳杆器、减震器和牙轮 钻头。如图18-2 钻杆长度一般为9.2 或9.9m。
稳杆器可减小钻杆摆动，防止钻孔偏斜。 钻头是直接破碎岩石的工作部件。如图18-3和18-4所 示。
（三）牙轮钻机的工作参数
牙轮钻机的主要工作参数：钻压、钻具转速、排渣风 量与风压 。合理使用这些参数可以提高凿岩效率延长 钻头寿命。
露天开采工艺
露天开采四个工艺
穿孔 爆破 铲装与运输 排岩
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第一节 穿孔作业
一、穿孔方法与穿孔设备 穿孔方法：热力破碎穿孔和机械破碎穿孔两种方法。 穿孔设备：火钻、钢绳式冲击钻、潜孔钻、牙轮钻、 凿岩台车。 目前主要应用设备：牙轮钻、潜孔钻、凿岩台车。
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二、牙轮钻机
目前，80%的露天金属矿山使用牙轮 钻机穿孔。
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（3）爆堆堆积形态好，前冲量小；无上翻，无根底； （4）无爆破危害。