第二章 凿岩方法

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图---钎子 1-钎头,2-钎杆,3-钎肩,4-钎尾,5-水孔 钎子可分为整体钎子与活钎头钎子(合成钎子)两种
(一)钎头
1、钎头的主要质量指标: 钻眼速度、使用寿命、硬质合金利用率。 其中钎头的使用寿命是综合反映钎头质量和技 术水平的主要指标。 2、钎头的结构和性能参数和规格 •①常用的钎头有一字型、十字型、球齿型等。 •其中一字型适用于坚固和比较完整致密的岩石。 •十字型钎头适用于坚硬或岩石破碎、磨蚀性大、 •裂隙层理发育的地层。
对于金属地下矿山来说,主要是用冲击式凿岩。
第一节 概述

凿岩系统

凿岩过程 现代凿岩的基本问题

一、冲击式凿岩法
手锤冲击凿岩的基本动作: 冲击、转钎、排粉 冲击式凿岩法也不外乎 这三个基本动作。 其过程(原理)如图
图--冲击式凿岩破碎岩石原理
1、冲击式凿岩法工作原理
冲击式凿岩法主要是利用作用在钎 头上的冲击力,使钎头的刀刃切入岩石, 将岩石破碎。每冲击一次后,下一次冲 击前钎子转动一定角度,使钎刃在第二 次冲击岩石时,调换一个位置,从而顺 序逐层地破碎岩石。
一、冲击式凿岩
2、保证钻进的必要条件是: (1)钎头冲击岩石时,单位接触面积上的 冲击力必须大于岩石的动载抗压入强度, 并能辅助剪切掉两次冲击凿痕所夹的扇 形面积; (2)钎头材料的强度必须大于岩石的强度, 并具有足够的韧度,以避免钎头过早损 坏。
3、冲击式凿岩法的特点
(1)岩石抗冲击强度大大小于静载下抗压强度,在坚硬岩 石中破碎效果好; (2)钻眼时,所需轴向推力小,钎头磨损和消耗在磨擦 上的功小; (3)在软岩中形成的凿痕体积小,从凿痕内排出岩粉困难, 钻眼效率低; (4)岩石破碎过程不连续,冲击频率低时钻眼速度慢;此 外,风动凿岩机工作时震动噪音大,粉尘较高。 根据上述特点,冲击式钻眼法主要应用于坚硬和磨蚀性 岩石中钻眼。
工 作 冲 程
环状阀配气装置动作原理图A 1-操纵阀气道,2-柄体气室,3-棘轮孔道,4-阀柜孔道, 5-环形气室,6-阀套孔道,7-回程孔道,8-环形气室
返 回 冲 程
环状阀配气装置动作原理图B 1-操纵阀气道,2-柄体气室,3-棘轮孔道,4-阀柜孔道, 5-环形气室,6-阀套孔道,7-回程孔道,8-环形气室
3、回转式钻眼法的特点
1、呈连续剪切破碎,钻进纯工作时间长,能 量利用率较高; 2、回转式钻机工作中振动、噪音和粉尘较低; 3、必须静力压入岩石,所需轴推力大,导致 钻头与岩石摩擦阻力增加,钻头磨损增大;轴 推力增大亦导致设备笨重。 根据上述特点,回转式钻眼法常用于软岩 和磨蚀性不大的岩石。
三、冲击回转式凿岩法
D
一字形
十字形
球齿形
(一)钎头
②性能参数 刃角一般为900-1100之间 ;刃弧高度为45mm;隙角一般为3 0 左右,隙角的作用 是减小钎头与眼壁之间的摩擦;起始刃 宽0.5mm-1mm之间。 ③钎头的规格 地质勘探中常用钎头的直径为36-42mm。
(一)钎头
3、钎头的材质 钎头的钢体一般选用45号、55号碳素钢 或40号锰钼钒合金钢等作原材料。 钎头合金片则是由碳化钨和金属钴的粉 末胶结而成。
采矿技术发展到现在,凿岩技术也得到突飞猛进的 发展。目前,真正适用于凿岩工程的基本方法是机 械破碎法。 根据破碎作用的方式不同,机械破碎凿岩方法可分 为冲击式凿岩、回转式凿岩及回转-冲击式凿岩。
冲击式凿岩主要应用于坚硬和磨蚀性大的岩石,回 转式凿岩主要适用于软岩及磨蚀小的岩石。回转冲击式凿岩兼有两者的优点,适用范围较广泛。
钎杆 钎杆的尾部叫钎尾,钎杆与钎尾之间有一个凸缘叫钎肩。活 头钎子的钎头是可以拆卸的,钎头与钎杆可用锥形或螺纹连 结。 钎杆是用来传递冲击功和扭矩的。因此需要有足够的强度和 抗腐蚀能力。浅眼凿岩中多用中空六角钢,深孔凿岩则多用 圆形中空钎子钢。
三、钎子
冲击式凿岩工具通常称为钎子,它由钎头、 钎杆和钎尾三部分组成
内 燃 电 动
支撑、推进 、行走机构
气腿、液腿 钻 架 台 车 注油器 集尘器 磨钎器 水 箱
其它辅助设备
风动凿岩机分类
手持式凿岩机 导轨式凿岩机
第二节 凿岩机械
二、凿岩机械型号编制方法
凿岩机械的型号一般由类、组、型代号与 主参数代号两部分组成。
主参数代号 特性代号
类、组、型代号
例如
YT 气腿式
(一)钎头
4、钎头的修磨 合理的修磨制度是“勤磨少修”,每次修磨要 保持刃弧、刃角,也不要将钎头磨的太尖,要 保留起始刃宽即0.5mm左右,只要修磨注意, 一个合金钎头可修磨10-12次。 修磨的砂轮最好采用绿色碳化硅,粒度为36— 46目,线速度为12--15m/s,修磨应采用湿磨。
(二)钎杆
潜孔钻机是冲击回转式钻机,其内部结构与一般凿岩机不同, 其配气和活塞往复机构是独立的,即冲击器。其前端直接联接 钻头,后端联接钻杆。凿岩时冲击器潜入孔内,通过配气装置 (阀),使冲击器内附活塞 (锤体)往复运动打击钎尾,使得钻头 对孔底岩石产生冲击。冲击器在孔内的高速回转,则是由单独 的回转机构,即由孔外的电动机或风动旋转装置,通过接在冲 击器后端的钻杆来实现的。凿岩时产生的岩粉,由风水混合气 体冲外洗排出孔外,混合气体是由排粉机构经钻杆中心注入冲 击器的,再经冲击器缸体上的气槽进入孔底。
气腿凿岩机构造图
3、凿岩机机构组成
冲击机构,转钎机构、排粉机构、润滑 机构,推进和支撑机构,消声机构等.
(1)冲击配气机构
A、其简单工作原理是: 依靠配气阀的交替变换位置,适时 改变进气方向,将压气分配到缸的前腔 与后腔,推动活塞做高速往复运动。并 以一定的动能冲击钎尾。 环状阀配气机构工作原理:
P 高频
26 (YTP26) 重量(kg)
三、风动冲击式凿岩机
7
9 1、凿岩机由哪几个主要部件组成。 柄体、把手、缸体、机头等主要部件 2、凿岩机的内部构造
8
1-缸体; 2-钎杆; 3-进水管;4-进气管; 5-气腿; 6-注油器; 7-柄体; 8-机头; 9-把手;
1-柄体;2-缸体;3-机头;4-螺杆;5-操纵阀;6-棘轮; 7-配气阀;8-螺旋棒;9-活塞;10-导向套;11-转动套; 12-钎套;13-水针;14-钎卡;15-把手;16-消音罩;17-螺旋母
(2)转钎机构



A、转钎机构的分类: 根据钎杆回转力矩传递方式的不同,凿岩机的 转钎机构可以分为外回转和内回转两大类。外 回转亦称独立回转,其转钎机构由独立发动机 带动。内回转凿岩机则是靠活塞往返运动带动 钎杆作间歇式转动。 B、组成:棘轮1、棘爪2、螺旋棒3、活塞4 (其大头一端装有螺旋母)转动套5、钎尾套6 等组成。 C、转钎机构的工作原理
4、凿岩工具
钎头 直接破碎岩石的,钎子的主要组成部分。钎刃部位都焊有硬 质合金片。 钎刃的排列有一字形、十字形、丁字形等,钎头也就根据钎 刃的排列方式来命名。 一字形钎头制造、修磨简单,在浅眼凿岩中用得比较广泛。 多刃形钎头 (如十字形、丁字形等)凿出的炮眼眼底较平、孔 形较圆,不易夹钎, 而且钎头的耐磨性较好。 因此在裂隙多的岩石中凿 岩为了避免夹钎,或在坚 硬岩石中凿岩为了减少钎 头的磨损,多采用多刃形 钎头。
冲程动作 回程动作

转钎机构 1、棘轮;2-棘爪;3、螺旋棒;4-活塞; 5、转动套;6-钎尾套;7-钎杆
(一)凿岩分类 根据所钻凿的孔深和孔径的不同,分为:
浅孔凿岩
孔深小于3~5m、孔径为30~46mm
中深孔凿岩 孔深为5~15m、孔径为50~70mm
深孔凿岩
孔深大于15m、孔径大于90mm
它包括钎杆、钎肩、钎尾、钎销。 钎杆的材质为钎钢。 钎杆破损:在凿岩过程中,钎杆的损坏 形式较多,如钎尾的堆项与炸顶、钎肩 磨损以及折断。钎杆折断是钎杆的主要 破坏形式。 钎杆折断的类型:钎杆折断按其性状可 分为疲劳折断和脆性折断两种。
(二)钎杆
1、疲劳折断:钎杆折断断口可以明显地分为 两个区域。即疲劳断裂区和脆性断裂区。疲劳 断裂区断口光滑呈细瓷状有光泽,脆性的断裂 断口比较粗糙,呈现结晶状,为钎杆最后瞬间 冲击断裂的结果。 2、脆性折断:其特点是断口全部为结晶状外 观,没有疲劳破坏特征,发生脆性折断的主要 原因是由于钎杆某处的缺陷以及锻造热处理不 良原因所造成。
(五)潜孔式深孔凿岩
潜孔凿岩,就是在凿岩 过程中使冲击器潜入孔 内,以减小由于钎杆传 递冲击功所造成的能量 损失,从而减小孔深对 凿岩效率的影响。
潜孔凿岩的凿岩设备是潜孔钻机,我国地下矿山常用 的有YQ-80,YQ-100及QZ-165等型号,在坚固性系数 f=8~14的矿岩中钻凿孔径为80~165mm的深孔,能获 得较高的凿岩速度。 潜孔钻机由回转机构、升降机构、推压机构、支承机 构和冲击机构等部分组成。
第二章 凿岩方法

Baidu Nhomakorabea
凿岩工作:就是利用工具或机械设备, 在岩石或矿体中钻凿炮眼,以便装药进 行爆破。 凿岩工作是掘进作业的主要工序之一
•提问:1、岩石物理机械性质有哪几种? 2、岩石的分级有哪两种方法?
第一节 概述



破碎岩石的方法很多,归纳起来可分为机 械破岩方法和新式破岩方法两大类。而目前比 较成熟且真正适用于凿岩工作的基本方法是物 理作用范畴的机械破岩法。 新式破岩法主要有:热力破岩法、水力破 岩、激光破岩、超声波破岩、电磁破岩、水电 效应破岩和电子束破岩 在坑道掘进中,凿岩方法按其对破碎岩石 的不同方式分为冲击式、回转式、冲击回转式 等三种。
此种方法是介于回转式和冲击式之间的 凿岩法,当对岩石受冲击时,钎子同时回转, 因而钻进速度很高。 在回转冲击式凿岩法中,钻头除承受较大的 轴向静压力和回转力矩外,并承受定时的冲 击载荷。因此,合金钎头磨损非常历害,需 要有很好的凿岩工具。
第二节 凿岩机械
一、凿岩机械的分类
凿岩机 凿 岩 机 械 凿岩辅 助设备 风 动 液 压
二、回转式凿岩法
1、保证钻进的两个必要条件: (1)轴向推力必须大于岩 石的抗压强度。 (2)回转力矩所产生的切 削力必须大于岩石的抗剪切 强度。
图--回转式凿岩破碎岩石过程
2、回转式凿岩法工作原理
回转式钻眼法是在钎头上加以轴向 推力P1,使钎刃切入岩石,同时给钎头 以回转力矩P2,使钎刃不断切削眼底岩 石,如图3-2所示,同时它利用螺旋形 钎杆将破碎的岩屑或岩粉自动排出,这 样连续不断的动作,钻出了炮眼。
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