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1、第二章 凿岩技术与设备,开挖方法,（1）钻眼爆破法:,（2）机械掘进法,Drilling and blasting: normal blasting, smooth blasting, preslitting,Machine boring: full-face tunnel boring machine (TBM), roadheader.,钻爆法施工：冲击式（硬岩），旋转式（煤、软岩） 掘进工序：钻眼装药联线放炮通风装岩运输支护 工具设备：凿岩机炸药局部扇风机 装岩机锚、喷、网、架 煤电钻雷管、放炮器风筒 矿车电机车、矿车,浅 孔：深度小于2.5m，直径小于42mm； 中深孔：深度2.54m
2、，直径小于50mm； 深 孔：深度大于4m，直径大于50mm。,本章内容,第一节 破岩原理与设备 第二节 凿岩机构造与工作原理 第三节 钻眼工具 第四节 空气压缩机及压风供应,本章主要参考书,高尔新主编. 爆破工程. 徐州：中国矿业大学出版社. 1999年7月. 定价：27.00元. p529 汪旭光编. 爆破手册.冶金工业出版社. 2010年10月. 定价：180。,第一节 破岩原理与设备,一. 冲击式破岩原理 1. 冲击式破岩 钻眼原理： 冲击（冲击功）旋转排粉 适用于硬岩 代表机具：凿岩机,冲击力,2. 旋转式破岩 钻眼原理： 压入（轴压）旋转切削排粉 适用于软弱岩层或煤层 代表机具：煤
3、电钻,轴压力,回转力矩,两种破岩方法比较,二、常用的凿岩设备 （凿岩、动力、支架方式）,手持式 机重20kg以下 风动凿岩机 气腿式 机重30kg以下 导轨式 机重3580kg 向上式 机重4045kg 电动凿岩机 气腿式 机重2530kg 导轨式 机重30kg以下 液压凿岩机 导轨式 机重130360kg 内燃凿岩机 机重30kg以下 煤电钻 手持式 机重18kg ，功率1.2kw 岩石电钻 导轨式 机重3540kg 功率1.2kw 液压钻 导轨式 旋转冲击式、热能钻孔、微波钻孔、激光钻孔、水射流钻孔、氟氧化学反应钻孔等。,伞形钻架 凿岩台车,第二节 凿岩机的构造与工作原理,风动凿岩机可分为
4、低频、中频和高频。冲击频率在2000次/min以下为低频，20002500次/min为中频，超过2500次/min为高频。国产气腿凿岩机，除YTP26等少数为高频外，均为低、中频凿岩机。,手持式凿岩机目前使用很少。气腿式凿岩机因重量和手持式差不多，但有气腿支撑，可减轻体力劳动，在岩巷掘进中应用较广。,一、凿岩机的构造与工作原理,气腿式风动凿岩机、液压凿岩机、煤电钻为代表, 风动凿岩机的构造 柄体1：进气进水管道、操作阀、气腿的调压阀和换向阀、水针。 缸体2：阀柜D、配气阀C、棘轮和旋转棒B、活塞F、消音罩。 机头3：锤G、转动套I、钎卡和外壳。,14,1凿岩机主机；2钎子；3水管；4压气软管；
5、5气腿；6注油器, 工作原理 1. 冲击机构 2. 转钎机构 3. 排粉机构 4. 润滑机构,1. 冲击机构：气缸 + 活塞 + 配气装置 冲程（活塞完成往复运动），活塞做冲程运动，冲击钎尾。 C-滑阀，6-滑阀前腔，气缸后腔，7-活塞，8-排气口，11-回程气道, 工作原理,排气口,活塞前端面,配气阀片,回程,排气口,2. 旋转机构：内棘轮 + 螺旋棒 + 活塞 + 转动套 冲程活塞直线运动，带动旋转棒旋转 回程旋转棒迫使活塞旋转，带动转动套、钎杆旋转 。,3. 排粉系统： 注水排粉系统开钻供水、停钻停水：由气道2进入注水阀右端面，克服弹簧6的阻力，阀左移，开启水路。 湿式排粉压力水，水压比
6、风压低0.10.2MPa 强力吹扫炮眼系统,4. 润滑系统：注油器，35ml/min,悬挂式：悬挂在风管弯头处，容油量较小；,落地式：放在离凿岩机不远的进风管中部，容油量较大, 推进机构与架钻设备,1.气腿：推进 + 架支 支设角3050 2. 掘进凿岩台车： 钻臂架支 3. 伞钻：,凿岩台车,国产CGJ-2型凿岩台车，配备两台YT24凿岩机，轨轮式 风动马达丝杠推进， 直流电动机驱动轨轮行走,One-boom rig,Three-boom rig,伞钻, 凿岩机的使用 及时加油 合适的轴推力（克服反冲） 压气压力，大于0.5MPa 水压低于风压，供水不中断 钎子质量好,工业企业噪声卫生标准规
7、定85分贝为每天接触噪声8小时的允许界限，接触噪声的时间每减小一半，可增加3分贝，但最强不得超过115分贝。 各型凿岩机的噪声约为105分贝（在空旷地方空打测得）。井下的噪声85%是排气噪声，消音罩约降低57分贝,二. 液压凿岩机 1.构造 冲击机构：油缸 + 活塞 + 配油装置 （油压在10MPa以上） 旋转机构：独立外回转机构 液压马达带动齿轮 排粉系统：侧向供水排粉 2.优缺点 钻速高（纯钻速23倍） 可调整（功率可调整，钻凿较深和直径较大的孔） 自润滑 可钻硬岩、大直径深眼 环卫好（噪音低1015分贝，90分贝以下，没有油雾水气） 。,三. 旋转式钻眼机械 煤电钻 适用条件：煤及 f3
8、 的岩层。 构造：散热风扇 + 开关手柄 + 电动机 + 减速器 + 钎套筒 电压127v，功率1.22.0kW（多为1.2kW），转速2700转/分。 外壳为铝合金铸造，密封防爆。 轴推力：人力推顶 。,适用范围 本系列煤电钻适用于煤矿井下及其周围介质中有甲烷、煤尘等爆炸性混合物气体的环境中，在交流50Hz，电压为127V的供电网络中，在回采及掘进工作面对中硬和硬煤层钻眼之用。 产品特点 1、结构紧凑，型式多样，有普通型、强力型、湿式型等。 2、扭矩大，适合中硬和硬煤层钻眼。,ZM系列矿用隔爆型手持式煤电钻,3. 岩石电钻 组成：电动机、减速箱、牵引装置、机壳和供水装置 必须有推进装置 适用
9、条件：适用于在 f =46的岩石中钻眼。,第三节 钻眼工具,一、凿岩机的钎子 1. 整体钎子：,2. 组合钎子,一字形：速度快、制造和修磨简单、磨损快、易夹钎。 十字形：速度慢、孔圆，制造和修磨复杂，用料多。 钎头 球齿形：硬岩钻眼 材料 钎头体：合金钢，55SiMnMo、40MnMoV。 钎 刃：钨钴类合金 。,a) 镶KO型硬质合金片; b) 镶K1型硬质合金片 标准直径十字形钎头,钎头结构参数,刃角，110o 隙角，3o 弧形钎刃，180mm曲率半径 钎头直径，3843mm 排粉沟,中心孔： 钎杆 中空六角形B22、B25； 中空圆形D32、D38（重型导轨式凿岩机） 材料：ZK8Cr、
10、ZK55SiMnMo 钎头和钎杆的连接：锥形连接，锥角度为7，插入深度2438mm （留有过渡缝隙68mm） 能量传递效率和钎杆、钎头寿命,麻花钎子 钻头、方槽、尾孔、麻花钻杆、钻杆尾部 麻花钻杆：菱形或矩形，T7或T8钢 传递轴压和扭矩，螺纹方向与钻头方向一致，螺旋沟槽排粉，螺距一般为7080mm 。,二. 电钻钎子：,第四节 空气压缩机及压风供应,空气压缩机亦称压风机，是矿山四大固定设备之一（通、压、排、提升）。通过空气压缩机，可将自由空气压缩到所需要的压力而成为压缩空气，用以驱动风动机具，如风钻、风镐、抓岩机、风水泵、空气锤、铆钉机、锻钎机等。在矿山岩巷开拓中广泛应用的喷混凝土技术，也是
11、用压缩空气做喷射动力的。此外，矿山还经常用压缩空气进行清理水仓，驱动副井上、下口的风动操车设备和主井上、下口风动装、卸载设备。因此，必须设置多台空气压缩机组成的压缩机站，以满足对压气的需求。,用空气压缩机产生的压缩空气作原动力，与使用电力相比较有如下优点： （1）在有瓦斯的矿井中，可以避免因电动机具产生的电火花而引起的瓦斯爆炸； （2）不会因为过载而损坏机具。适用于钻削坚硬岩石的冲击式和负载变化很大的风动工具； （3）压缩空气可进行能量储存，不凝结，输送方便； （4）压缩空气以及风动机具排出的空气，不污染环境，并有助于井下的通风。 尽管空压机和风动机具的效率较低，风动机具工作时的震动和噪声较大
12、，但是，有上述优点，因而空压机仍然广泛地应用于煤矿生产中。,一、空气压缩机及其附属装置,空气压缩机站的设备包括以下四部分： （1）空气压缩机：除空压机外，还包括中间冷却器、油润滑系统等装置。 （2）拖动装置：一般采用电动机，并附有启动和保护设备。 （3）附属装置：包括储气罐、空气滤清器、冷却水系统。 （4）压缩空气管网：包括管路、管路附件及油水分离器。,1.冷却系统 2 可靠的进气阀 3 油气分离器 4 卓越主机 5 可靠的保压阀 6 精细油过滤器,7 方便操作面板 8 智能控制系统,空气滤清器,二、压缩空气的基本生产过程,四台5L40/8空气压缩机站的布置,水泵,水池,风包,过滤器,电控设备,电动机,压缩机,本章思考题 1根据破岩原理，钻眼方法分为哪几类？其代表机具各是什么？ 2YT23的工作系统由哪几部分组成？ 3凿岩机的架支机构有哪些？各适用于什么条件？ 4与风动凿岩机相比，液压凿岩机有什么优点？ 5常用的钎头、钻头形状有哪些？其使用条件是什么? 6在煤矿中为什么要采用压缩空气为动力？ 7简述煤电钻的构造？,
