露天开采工艺PPT课件
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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。
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
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
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
35.7
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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（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， 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。
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。
第五章 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。
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
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) = 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
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。 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 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。
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排渣风量Q:
Q(D24d2)VH
wenku.baidu.com
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。
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）
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
24012
23160
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（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 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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（3）爆堆堆积形态好，前冲量小；无上翻，无根底； （4）无爆破危害。
（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。
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
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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)
f
直径 190mm 直径 250mm 直径310mm
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12.3
15.9
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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
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19.5
24.9
31.8
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28.0
35.7
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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（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， 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。
第五章 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。
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) = 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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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。 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 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。
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排渣风量Q:
Q(D24d2)VH
wenku.baidu.com
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。
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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）
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
24012
23160
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（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 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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（3）爆堆堆积形态好，前冲量小；无上翻，无根底； （4）无爆破危害。