露天矿牙轮钻机选型设计

1．已知条件

1) 某煤矿东采场矿石硬度6～12，凿岩量588万t，体积163.52万m3；岩

石凿岩量4165万t，体积1340.95万m3；某煤矿西采场矿石硬度5～10，

凿岩量882万t，体积245.27万m3；岩石凿岩量5390万t，体积1735.35

万m3；

2) 作业时间一年300天，三八工作制；

2．要求

1)确定钻机的型号；

2)分别计算钻机的生产能力；

3)计算各采场所需要设备数量及总数量；

4)绘制表格矿山深孔爆破参数和钻机总数表格；

3．选型原则

1)牙轮钻机是露天矿技术先进的钻孔设备，适用于各种硬度矿岩的钻孔作

业，设计大中型矿山设备首先考虑选用牙轮钻机。

2)中硬以上硬度的矿岩采用牙轮钻机钻孔优于其它钻孔设备。

3)在满足矿山年钻孔量的同时，牙轮钻机选型还要保证设计生产要求的钻

孔直径、孔深、倾角及其他参数。

4)根据矿区自然地理条件选择设备及配套部件。

5)动力条件。动力源往往决定选用钻机的类型，大中型矿山一般选用电动。

6)工作可靠，寿命长，价格适宜，零部件供货周期长，应进行综合分析对

比。

4．设备选型计算

4.1确定型号

（一）、设计和生产中矿山采剥量和矿山规模与钻孔直径有如表4—1关系：

经上述查表则确定该煤矿钻孔直径选250～310mm；

结合已知条件，此煤矿东西采场钻孔机械选择和KY—310A牙轮钻机。

（二）、KY—310A牙轮钻机的技术参数

4.2牙轮钻机的生产能力

衡量牙轮钻机的生产能力的主要指标，是牙轮钻机的台班生产能力与台年综合市场效率。 4.2.1 主要参数计算 （一）、钻机转速的确定

目前，国内外牙轮钻机的钻具转速为0～150r/min,低转速用于接卸钻杆，大孔径和硬岩的钻孔，高转速则用于小孔径和软岩钻孔。 则:

选KY —310A 牙轮钻机转速85r/min

（二）、轴压力的确定

合理的轴压力可根据下式计算： 0

P k D f D = 则

310KY A P -=0.07⨯10⨯310=217kN 式中 P ——轴压力，kN ；

f ——岩石的坚固性系数；

D ——钻头的直径，mm ；214mm ； （三）、钻机钻进速度的确定

牙轮钻机的钻进速度可按公式估算：

3.75Pn

fD ν=⨯

则

KY —310A 牙轮钻机的钻进速度为

21785

3.753.7522.3c m /m i n

10310

Pn

fD ν⨯=⨯=⨯=⨯ 式中 P ——轴压，kN ；

n ——钻具的转速，r/min ； D ——钻头的直径，mm ；

f ——矿岩的硬度系数； 4.2.2 确定牙轮的生产能力

衡量牙轮钻机的生产能力的指标是牙轮钻机的台班生产能力与台年综合生产率。

（一）牙轮钻机的台班生产能力

牙轮钻进的台班生产能力即是每台钻机每一班在工作日内钻进的

米数，计算如下： 0.6b

b b V vT η=

KY —310A 牙轮钻机的台班生产能力为

0.60.622.380.553

b b

b

V v T η==⨯⨯⨯

=台.班) 式中

V b —— 牙轮钻机台班生产能力，m/(台.班)； v ——牙轮钻机的钻进速度，cm/min; T b ——每班工作时间，h ；

ηb ——钻机台班时间利用系数，取0.4～0.5； （二）牙轮钻机的台年综合效率 3a

b a V V N η=⨯⨯⨯

KY —310A 牙轮钻机的台年综合效率为

3353.60.930043416m/a b a V V N η=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=台年

式中

a V ——牙轮钻机的台年钻机效率，万m/台年； a η——牙轮钻机的年工作利用率，一般取，0.9；

N ——一年所有的工作日，取300；

4.3确定需求的设备数量

露天矿牙轮钻机的数量取决与矿山设计年剥采总量，所选定钻机的设计年穿孔效率与每米炮孔的爆破量有关，可按下式计算； 1Q

N Q .q(1-e)

=

KY —310A 牙轮钻机在东西采场岩石各所需量是1N ，2N ，则

414

1Q

416510

N 7.8Q .q (1-e ) 4.3410130(15%)

⨯==

=⨯⨯⨯-台 取整1N =8

4

24

1Q 539010N 10Q .q(1-e) 4.3410130(15%)

⨯===⨯⨯⨯-台 取整

取整2N =10

KY —310A 牙轮钻机在东西采场岩石各所需量是1N '，'2N ，则 1N '4

4

1Q 58810 1.09Q .q(1-e) 4.3410130(15%)

⨯===⨯⨯⨯-台 取整 1

N '=1 '

2N 4

4

1Q 88210 1.6Q .q(1-e) 4.3410130(15%)

⨯===⨯⨯⨯-台 取整'2N =2

那么东西各采场所需设备是N ，N '则

东采场 N =1N +1

N '=8+1=9台 西采场 N '=2N +2N '=10+2=12台

整个煤矿 M=N +N '=9+12=21台

式中 1N ，1

N '——东采场各种型号牙轮钻机所需数量，台； 2N ，2N '——西采场各种型号牙轮钻机所需数量，台；

Q ——设计的矿山年采剥总量，t ；

Q 1———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 ； e ——费孔率，一般取5%；

5.矿山深孔爆破参数及钻机数量计算表

矿山深孔爆破参数及钻机数量计算表 表5—1