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提高潜孔钻机穿孔效率的途径

作者: 时间:2019-10-08 09:59


    根据公式(1-3-2)、(1-3-3)可知,潜孔钻机在穿孔作业时,冲击功a、冲击频率θ、风压、钻孔直径D、轴压p和转速n等作业因素,都可能影响到钻机的穿孔效率。

    1.冲击功(a)和冲击频率(θ)

    从公式(1-3-2)中可以看出,为了提高机械钻速v,希望能同时增加冲击功a和冲击频率θ。然而,在潜孔钻进的风动冲击器中,冲击功a和冲击频率θ是两个相互制约的工作参数,欲增大冲击功,就需要增加活塞重量和活塞行程,相应地就使冲击频率减少。反之亦然。

    对于这两个参数的选取,存在两种不同的技术观点:一种是大冲击功(8~10 J/cm)低频率(850~1300次/min);另一种是小冲击功(5. 5~7 J/cm)高频率(1900~2500次/min)。现场实践证明,前一种技术观点比较合理,因为,岩石只有在足够大的冲击功下才能有效地进行体积破碎;若冲击功不足,单纯提高冲击频率无非使岩石疲劳破碎而已。我国目前潜孔钻机都是按照大冲击功、低频率的要求设计的。

    2.风压

    潜孔钻机的冲击器是一种风动工具,为了达到额定的冲击功和冲击频率,风压是一个重要因素。随着风压的增大,穿孔速度和钻头寿命都有不同程度的提高。正是由于这个原因,目前,大孔径的潜孔钻机都自带空压机,以减少管路降压。

    3.钻孔直径(D)

    随着钻孔直径D的增大,冲击器的活塞直径也增大,相应冲击功a、冲击频率θ也可提高,从而使钻速v并不单纯地和钻孔直径D成反比关系。另外,当增大钻孔直径D时,爆破孔网间距可加大,相应提高钻孔的延米爆破量和穿爆量。这里举个例子,铁长沟露天煤矿采用KQ-150型潜孑L钻机,穿孔直径150 mm,台日穿孔米数平均91.8 m,由于延米爆破量小,其最终爆破量不如有些矿采用的BC-1冲击式钻机。现场实践证明,潜孔钻机的优越性只有当采用孔径为200 mm或更大的钻机时才能显示出来,

    4.轴压(p)和转速(72)

    潜孔钻机的轴压,主要是克服冲击器的后坐力,因而,压力一般都不大,远小于牙轮钻机的轴压,轴压过大,既防碍钻具回转,也容易损坏钻头。对于大孔径(200 mm)的重型潜孔钻机来说,由于钻具重量较大,一般都采用减压钻进,即钻机的提升推进机构应起减少轴压的作用,小孔径的中、小型潜孔钻机钻具重量小,常用提升推进机构作增压钻进。

    潜孔钻具的回转,既是为了改变钻头每一次凿痕的位置,也是用以使钻头切削岩石。转速过低,会降低穿孔速度,但转速过高,过分磨损钻头,也会使穿孔速度下降。目前,在凿岩钻进中有趋于采用低转速的倾向,使转速保持在15~20 r/min之间。不同直径的钻具转速如表1-3-5所示。

表1-3-5潜孔钻机工作参数

 表1-3-5潜孔钻机工作参数

    5.采用双活塞冲击器

    即在活塞杆上串联两个活塞,分别隔绝在两个汽缸中作同步往复运动。由于推动活塞的作用面积增大,从而提高了单次冲击功和冲击频率。在同等风压条件下,双活塞的冲击频率比单活塞提高了30%以上,钻孔速度可提高40%~100%。

    6.采用无阀冲击器来取代复杂的专门配气机构。无阀冲击器可提高钻孔速度50%,冲击器寿命可增加3~4倍。