钻孔机械绪论

钻孔机械讲义⑴在这个世界上，有许多高深的理论其实就发源于我们司空见惯的日常生活里。任何理论，如果不用于解决实际问题，这种理论再好也是没有实际意义的。武汉理工大学机电工程学院第一章绪论第１章概述１．１岩石的物理机械性质１．２岩石的破碎过程１．３钻孔机械的种类钻孔机械的工作对象是岩石，为了合理地选用和设计制造新型钻孔机械以及探求高效率低能耗的岩石破碎方法，必须对岩石的物理机械性质有所了解。岩石的物理机械性质岩石的破碎过程学习要点1．１岩石的物理机械性质⑴⑴容重单位体积原生岩石的重量。⑵松散性⑶强度⑷硬度整体岩石被破碎后，其容积增大的性能。破碎前后岩石容积之比，称为岩石的松散系数(K)。岩石抵抗机械破坏(拉、压和剪切等)的能力。岩石抵抗尖锐工具侵入的性能。岩石的机械强度受岩石的孔隙度、异向性和不均匀性的影响而变化很大。一般岩石的极限抗压强度最大，抗拉强度仅为抗压强度的1/10～1/50，抗剪强度为抗压强度的1/8～1/12。硬度越大则钻凿越困难。岩石的硬度取决于岩石的结构、组成颗粒的硬度及形状和排列方式等。１．１岩石的物理机械性质⑵岩石暴露出自由面以后，不致塌陷的性能。⑸弹性⑹脆性⑺研磨性⑻稳定性当撤消所受外力后，岩石恢复原来形状和体积的性能。岩石在被破碎时不带残余变形的性能。岩石磨损工具的性能。弹性使岩石在遭受冲击力时，产生弹性变形而不易破碎。岩石的弹性越大则钻凿越困难。脆性较大的岩石消耗于岩石变形的功较小，岩石愈易于破碎，钻凿亦愈易于进行。它以在单位压力下工具移动单位长度后被磨损的体积来表示。含坚硬颗粒多且孔隙较大的岩石，研磨性较大。１．１岩石的物理机械性质⑵岩石的坚固性通常以坚固性系数f表示。坚固性系数f可根据岩石的极限抗压强度σ的大小近似地确定：100f１．１岩石的物理机械性质⑵１．２岩石的破碎过程为了更好地设计和使用钻孔机械及其凿岩工具（钻头），必须掌握和了解凿岩时岩石破坏的过程和规律。但迄今为止对于凿岩时岩石的破碎过程还不够了解，还没有公认且适用的破碎理论。钻凿岩石的机械方法冲击作用旋转冲击旋转作用一、冲击式凿岩的岩石破碎过程钻头施加一个垂直于岩石表面冲击力，在这个冲击力作用下，使钻头切入并破碎岩石。破碎岩石的过程，就是在岩石表面下形成破碎漏斗的过程。在岩石中形成破碎漏斗的顺序钻液压力对破碎漏斗形成机理的影响图1—3钻液压力对破碎漏斗形成机理的影响孔底的流体压力会严重影响漏斗的形成机理流体压力低时，漏斗以脆性破坏方式形成，岩石碎屑从漏斗溅出(图1—3a)。流体压力高时，钻液使碎屑保留在漏斗内，当钻头钻入岩石时产生一系列平行的裂隙。这种高流体压力减小了破碎漏斗的尺寸，使钻头下面的碎屑反复被粉碎。(图1—3b)。石灰岩的作用力—钻进深度曲线图1—4石灰岩的作用力—钻进深度曲线在高压状态下，由于液体使切屑保留在破碎漏斗内，其作用力—钻进深度曲线是平滑的。在这种场合下，破碎区沿AB形成，而沿BC则形成一系列的平行裂隙。①破碎区沿AB形成，在B处形成碎片。②BC段是指碎片从漏斗向外溅出，从而使钻头下面的破碎岩石区塌落，以及作用力减小。重复①、②过程，会在D、E处形成碎片。EF是表示当作用力撤消后发生的某种弹性回跳。每当碎片形成一次，其作用力—钻进深度曲线就振荡一次。二、旋转式凿岩的岩石破碎过程⑴同时向钻头施加一个扭转力和一个固定的轴向力。⑵钻头呈螺旋线形向前运动，并破碎其前方的岩石。⑶多刃旋转切削钻头的切削作用是一个不连续的过程。旋转式凿岩的三个特点如图示，在形成大碎片以后，钻头继续向前移动，不断破碎岩石和形成小碎片，直至钻头足以“咬掉”岩石，从而再一次形成大碎片为止。如此重复不断地切削破碎岩石。会造成什么问题？三、旋转冲击式凿岩在机械凿岩方法中，还有旋转冲击式凿岩。它的特点是在对钻头施加一个旋转力之外，还间歇地向钻头给以轴向冲击力，使钻头与岩石表面成一定的倾角向岩石内钻进。旋转冲击式凿岩方法的破碎过程及其参数计算将于第五章阐述。1.3钻孔机械的种类主要是按照破碎岩石的过程和原理来进行分类根据机械破碎岩石的方法按照特殊钻机的破岩原理冲击转动式旋转冲击式多刃切削钻头金刚石钻头各种凿岩机潜孔钻机钢绳冲击式钻机牙轮钻机旋转式钻机机械凿岩热力剥落熔融气化化学凿岩腐蚀、浸蚀、爆破、挤压、钻粒、火花、火花冲击和超声波火钻、电分解、高频电流、电感应和微波原子核反应、熔融、电弧、等离子、电子束和激光氟腐蚀HAND-HELDROCKDRILLSFEATURES：Suitableforeitherdrillingdownwardorinclinedblastholesinmedium-hardorhardrock,orforsecondblastingoperation.Centrallygroupedcontrol,nimblestarting,stablerunningandeasymaintenance.HAND-HELD/AIR-LEGROCKDRILLSFEATURES：Suitableforoperationonmedium-hardandhardrockwithhand-heldorair-leg.Groupedcontrolmechanism,quicktostartup,withairon,wateron,airoff,wateroffmechanism,convenienttohandleandeasytomaintainandrepair.Energy-savingandefficient,longservicelifeofparts,partshighlyinterchangeableandreliableperformance.YT24.TA25.YT28气腿式凿岩机DRIFTERDRILLSYGZ100.YGZ170导轨式独立回转式凿岩机型号YGZ100YGZ170重量(kg)100170长*宽*高890*316*310974*326*427冲击耗气量(L/s)108130回转耗气量(L/s)83100凿孔直径(mm)50-8065-100凿孔深度(m)2530·特点：·YGZ170与CL15钻车配套,主要用于露天矿山及水电.交通等工程,特别适用于中硬或坚硬岩石上钻凿多方位炮孔.·YGZ100与FJY27钻架配套.·采用了特殊的无阀式配气机构和高效率回转减速机构的设计.·安装了消声装置和回转驱动气马达与其合理的配置YYG系列液压凿岩机YYG150和YYG110型（原SCOP1238、SCOP1032）液压凿岩机是引进瑞典ATLASCOPCO（阿特拉斯—科普科）公司液压凿岩机成套生产技术制造的。这两种类型的液压凿岩机，经过国内外众多用户使用，证明使用可靠、性能优良，是近代凿岩机具的最新成就。YYG系列液压凿岩机：主要用于主要与钻车配套，用于各种矿山巷道掘进中的凿岩作业，也广泛应用于铁路、水利建筑和国防石方工程中。FJZ25A单柱式钻架（RINGRIGS）重量(kg)114长*宽*高(mm)1680*620*2500柱架最高高度(m)2.7柱架最低高度(m)2.5耗气量(L/s)27推进长度(m)1推进力(N)1470气管内径(mm)25注油器机型FY500服务于地下工程，可完成垂直面内多方位炮孔的凿岩作业。FJZ25A型凿岩柱架与YG40凿岩机配套。TC136双柱式钻架重量(kg)500长*宽*高(mm)2200*976*1500柱架最高高度(m)1.8柱架最低高度(m)0.7耗气量(L/s)275(含凿岩机)推进长度(m)1.5推进力(N)14700气管内径(mm)38注油器机型FY500适用于钻凿全方位岩锚孔.预裂孔及石方工程中的中深爆破孔。与YGZ100型凿岩机配套。DOUBLE-COLUMNDRILLRIGSFJY25A.FJY27圆盘式钻架型号FJY25AFJY27重量(kg)620750长*宽*高(mm)1725*940*20501725*1675*2050气顶最高高度(m)35003500耗气量*(L/s)209(含凿岩机)275(含凿岩机）推进长度(m)1.21.5推进力(N)300014700适用断面2.5*2.5-3*32.5*2.5-3*3钻架前后摆角(°)2020注油器容量(L)55与YG80型凿岩机配套与YGZ100型凿岩机配套KQJ100.KQJG165柱架式潜孔钻机型号KQJ100KQJG165重量(kg)5201000长*宽*高(mm)2620*970*12003600*1000*1100耗气量(L/s)200300推进长度(m)1.051.5推进力(N)92031000钻孔直径(mm)80-115165钻孔深度(m)6570注油器容量(L)55配用QC100、QC150冲击器配用QC80、QC100冲击器KQLG115、165履带式高气压潜孔钻机配置与高气压移动式空压机配套使用，效率将提高3～5倍。特点⑴凿孔直径范围￠85～￠175毫米的特殊设计。⑵具备复杂环境运行和作业的极强的适应能力。⑶机械化作业程度高的新型设计思路。⑷大功率集尘系统的有效配置。KQLG型高气压潜孔钻机性能参数型号KQLG115KQLG165重量(kg)53006000长*宽*高(mm)5650*2560*1985水平凿孔最高(mm)3100水平凿孔最低(横位mm)300爬坡能力(°)25行走速度(km/h)2离地间隙(mm)300履带调平角度(°)±10验收气压(MPa)0.63工作油压(MPa)10最大推拉力(N)1200031000推进行程(mm)3000补偿长度(mm)1300集尘器型号(选购)FC100FC180回转器型号HZ15QHZ30Q回转器转速(r/min)0-50回转扭矩(Nm)17002400钻杆直径(mm)76114钻孔深度(m)2070冲击器型号QCG80QCG150凿孔直径(mm)85-100/105-125155-175总耗气量(L/s)330/1.2MPa580/2MPa430/1.05MPa380/0.8MPaTC101.TC102履带式钻车·特点：·工作气压范围大,用户可根据具体情况灵活选用.·采用新型冲击器,耗气量低,冲击功大,凿速快.·采用组合式履带,大功率行走马达通过内藏式行星减速器分别驱动每条履带,行走操作手柄控制盘式制动器,刹车性能可靠.·钻臂.推进器变幅调位由各液压油缸执行,操作轻巧灵敏,各油缸均有内装式液压锁和单向节流阀,以确保钻车作业中的稳定性和安全性.·变幅调位幅度大,公推进补偿行程达1.3米,通过改变钻臂座扇形板上销孔的联接,可扩展钻臂的变幅范围,实现在车体左侧或右侧扇形区域凿岩,弥补了因地形限制所产生的局限性.TC型履带式钻车性能参数型号TC101TC102重量*(kg)5300(不含集尘器)5330(不含集尘器)长*宽*高(mm)6000*2300*15006000*2300*1500水平凿孔最高(mm)33503350水平凿孔最低(下俯6°mm)320320爬坡能力(°)2626行走速度(km/h)22凿孔直径(mm)105-115105-115履带调平角度(°)±12.5±12.5工作气压(MPa)0.630.63-2.1最大推拉力(kN)1313推进行程(mm)33003300补偿长度(mm)13001300总耗气量(L/s)280-330280-330FC100集尘器重量(kg)300耗气量(L/s)90引射流量(L/s)250过滤面积(m2)10HZ15Q回转器耗气量(L/s)84(42*2)最大扭矩(Nm)1700工作转速(r/min)0-50CL15.CLQ15履带式钻车⑴大范围(65～115)凿孔直径可供选择；⑵多方位、多角度的凿孔能力；⑶运行性能.操作性能的高适应性设计；⑷旨在改善作业环境的集尘器系统的操作安排。特点CLQ型履带式钻车性能参数重量(kg)5000长*宽*高(mm)5650*2560*1985水平凿孔最高(mm)3100水平凿孔最低(横位mm)300爬坡能力(°)25行走速度(km/h)2离地间隙(mm)3