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第三章 凿岩及其机具. 凿岩的基本方法是机械破碎法 分类 按照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,金属矿山多用; 回转式凿岩,适用于软岩及磨蚀小的岩石; 回转-冲击式凿岩,兼有前两者的优点,适用范围广泛。 主要内容: 第一节 冲击式凿岩理论 第二节 凿岩机械 第三节 凿岩机的主要机构及动作原理 第四节 凿岩机凿岩效率 第五节 凿岩机具 第六节 凿岩台车和台架 第七节 潜孔钻机 第八节 牙轮钻机. 第一节 冲击式凿岩理论. 一、冲击式凿岩的基本现象 - PowerPoint PPT Presentation
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第三章第三章 凿岩及其机具 凿岩及其机具• 凿岩的基本方法是机械破碎法• 分类 按照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,金属矿山多用; 回转式凿岩,适用于软岩及磨蚀小的岩石; 回转-冲击式凿岩,兼有前两者的优点,适用范围广泛。主要内容: 第一节 冲击式凿岩理论 第二节 凿岩机械 第三节 凿岩机的主要机构及动作原理 第四节 凿岩机凿岩效率 第五节 凿岩机具 第六节 凿岩台车和台架 第七节 潜孔钻机 第八节 牙轮钻机
第一节 冲击式凿岩理论
一、冲击式凿岩的基本现象 岩石在冲击式载荷作用下,破坏过程有三个基本规律: ( 1 )呈跃进式破坏 ( 2 )产生承压核 ( 3 )形成破碎漏斗 在刀具侵入岩石发生跃进式破坏的时候,分离出较大的破碎体,在岩石上形成漏斗状的崩碎坑,称之为破碎漏斗。漏斗的顶角一般在 120 ° - 150° 。
第一节 冲击式凿岩理论(续)
二、冲击功的影响 评价凿岩工作的主要指标是凿岩速度和效率,两者与比功耗 a 密切相关。比功耗指的是破碎单位体积岩石所需要的功。 冲击功 A 是破碎效果的基本因素,是冲击式凿岩机械的主要工作参数之一。 实验结果表明: ( 1 )存在临界冲击功 ( 2 )存在稳定区 凿岩时,必须使冲击功大于临界冲击功,此时的凿岩速度与冲击功成正比。
第一节 冲击式凿岩理论(续)
三、冲击频率的影响 冲击频率达到临界值以前,凿岩与冲击频率成正比;冲击频率超过临界值后,凿岩速度与冲击频率成反比。 原因:外载荷从零达到最大需要时间,冲击频率过大时,冲击载荷无法达到最大。 冲击频率临界值可达 10000次 /min 以上。而目前使用的风动凿岩机冲击频率最高仅达 3500 次 /min 。
第一节 冲击式凿岩理论(续)
四、转角的影响 在凿岩过程中,两次相邻冲击之间钎头所转动的角度过大或过小,都会影响凿岩速度,转角存在最优值,一般介于 22° - 30 ° 之间。
第二节 凿岩机械第二节 凿岩机械
凿岩机根据动力的不同,可分为风动、液压、电动、内燃凿岩机。 地下矿山的开采中,使用最多的是风动凿岩机。与其它三种凿岩机相比,风动凿岩机有以下优点: 结构简单 安全可靠 坚固耐用 修理简便
第二节 凿岩机械(续)第二节 凿岩机械(续)
一、凿岩机械型号编制方法 原机械部于 1976 所颁布了“凿岩机械型号编制方法”,其标准代号为 JB1590-75 ,如 YT-23 (原 7655 型)。
YT - 23
主要参数代号(机器质量 kg )
特性代号(-)
类、组、型代号(气腿式风动凿岩机)
二、冲击式凿岩的基本动作
冲击 转钎 排粉
第二节 凿岩机械(续)第二节 凿岩机械(续)
第二节 凿岩机械(续)第二节 凿岩机械(续)
三、风动凿岩机的一般构造(图) YT - 23 型气腿风动凿岩机的组成: 凿岩机 气腿 风管(包括注油器) 水管 钎子
第三节 凿岩机主要机构及动作原理
一、冲击配气机构的动作原理 主要部件: 气缸 活塞 配气装置 排气系统 主要动作: 工作冲程 返回冲程
第三节 凿岩机主要机构及动作原理(续)
二、转杆机构 根据回转力矩传递方式的不同,将凿岩机的转杆机构分为: 内回转 外回转 1 、内回转转钎 一般采用内棘轮机构在活塞回程阶段实现钎子的回转。 2 、内棘轮转钎机构 冲程时,螺旋棒转动,活塞不转;回程时,螺旋棒不能转动,活塞转动。常用凿岩机每次转角 15° - 30 ° ,转速为 150 - 200r/min 。
第三节 凿岩机主要机构及动作原理(续)
三、岩粉与排粉方法 排粉:凿岩过程中,炮眼底部的岩石不断受到钎头冲击破碎成岩粉,必须及时将它排除,才能继续钻进。 凿岩过程中产生的粉尘,对人体健康影响极大(矽肺病),所以常采用湿式凿岩。 中心式供水排粉方法。 A先通气, B再进水。
第三节 凿岩机主要机构及动作原理(续)
四、润滑与润滑机构 (一)润滑 作用:减少摩擦、防止生锈、保持间隙的密封。 润滑剂应具有的性质: 粘度适宜 形成乳剂 高油腊强度 较高的化学稳定性、无毒和无腐蚀性 (二)润滑机构
第三节 凿岩机主要机构及动作原理(续)
五、推进与支撑机构 ( 1 )气腿构造 由横臂、架体、活塞、外管、伸缩管、气管、顶叉和把手等组成。 ( 2 )气腿工作原理 气腿工作是依靠调压阀和换向阀控制的。 调压阀是用来调节气腿轴推力;换向阀的作用是控制气腿的换向动作。 气腿伸出 气腿快速缩回
第三节 凿岩机主要机构及动作原理(续)
调压阀的结构
第三节 凿岩机主要机构及动作原理(续)
向上式凿岩机的钻眼方向与地面垂直或基本垂直,所以其气腿推进机构可直接固定在凿岩机尾部。其推进工作原理与气腿凿岩机相似。
第四节 凿岩机凿岩效率第四节 凿岩机凿岩效率
一、凿岩生产率 凿岩生产率一般以单位时间内凿出炮眼长度来表示。当采用凿岩台车时,每人每班凿岩生产率 L 可按下式计算: L= TKvn式中 T --每人、班的工作时间, min/ (人•班); K --凿岩时间的利用系数, 0.5-0.8 ; v --技术(纯)凿岩速度, m/min ; n --每名凿岩工同时操纵凿岩机的台数。 提高凿岩生产率的关键是增加凿岩机台数,增加凿岩时间,减少辅助时间。
第四节 凿岩机凿岩效率(续)第四节 凿岩机凿岩效率(续)
二、影响凿岩机纯凿岩速度的因素分析 大体上可分为凿岩机工作参数、凿岩工作条件、凿岩工具等三个方面。 (一)轴推力 最优轴推力 (二)风压 v=Kp(p-p0)1.2 见表 3 - 3 (三)钎头直径与穿孔直径 v/v0=(d0/d)n 凿岩指数 n=1.0 - 2.5 (四)钎杆长度和炮孔深度
第四节 凿岩机凿岩效率(续)第四节 凿岩机凿岩效率(续)
三、提高凿岩生产率的途径 增加纯凿岩时间 改善凿岩机的设计 使用凿岩台车,逐渐推广应用液压凿岩机 健全凿岩机的维护、维修制度,保证凿岩机的正常运转 提高钎钢质量,研制高效率、高寿命的钎头 加强凿岩技术的研究与开发
第五节 凿岩机具第五节 凿岩机具
凿岩分类。按孔深和孔径的不同,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 。
浅孔凿岩机具又称为钎子。
第五节 凿岩机具(续)第五节 凿岩机具(续)
一、钎头 (一)钎头形状 一字形、十字形和柱齿合金钎头 (二)钎头构造 主要参数有:刃角、隙角、曲率半径、初始直径、排粉槽和吹洗孔 (三)钎头材料 合金钢
第五节 凿岩机具(续)第五节 凿岩机具(续)
二、钎杆 中空六角形 非镍铬低碳合金钢和其他新材料 平均寿命 150 - 250m 破坏形式:钎杆折断、钎尾堆顶和钎肩磨损 钎尾常用形式,右图所示
第五节 凿岩机具(续)第五节 凿岩机具(续)
三、钎头与钎杆的连接 常采用锥形连接。 ISO1718 - 1974国际标准: 锥角 7° 锥孔深度 48 - 54mm 钎梢插深为 38mm左右
第六节 凿岩台车和台架第六节 凿岩台车和台架
凿岩台车是机械化程度较高的钻孔设备,配合使用导轨式凿岩机,提供推进、定位、行走等功能。凿岩台车分掘进台车、采矿台车和锚杆台车。
第六节 凿岩台车和台架(续)第六节 凿岩台车和台架(续)
第七节 潜孔钻机第七节 潜孔钻机
(一)工作原理 潜孔钻机的工作原理和普通冲击转式风动凿岩机一样。潜孔钻机是由于冲击机构潜入也底而得名。 潜孔钻机是一种大孔径深孔钻孔设备,分为露天和地下两种。 (二)潜孔钻机的优缺点 露天开采中,潜孔钻机与牙轮钻机相比,具有结构简单,使用方便,成本低,不受孔深限制,可以钻凿斜孔等优点,但钻孔次序不,没有牙轮钻机高。 (三)使用情况 目前国内中小型露天矿山基本上使用潜孔钻机,大型露天矿山作为辅助钻孔设备。大型地下深孔采矿方法多数采用潜孔钻机,少数采用牙轮钻机。