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1、* *矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程教学主要内容与要求一、理解和掌握下列内容1、露天矿爆破方法和露天矿开采对爆破工作的要求；2、露天矿临近边坡的控制爆破技术与方法；3、掌握采掘工作面参数确定方法；4、掌握影响废石场位置选择的主要因素；废石场的安全防护。二、一般了解的内容1、穿孔设备的选型和数量确定方法；2、采掘设备选型及其影响因素；3、露天矿运输的方式、特点与基本要求；* *矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程内 容 简 介穿孔、爆破、采装、运输、排岩、复垦等工艺构成金属露天矿开采的主要工艺。图101 穿孔作业图102台阶爆破作业图103 采装作业DateDate
2、矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程穿孔作业是矿床露天开采的第一道生产工序，其作业内容是采用某种穿孔设备在计划开采的台阶区域内穿凿炮孔，为其后的爆破工作提供装药空间。穿孔工作质量的好坏直接影响着爆破工序的生产效率与爆破质量。在整个露天开采过程中，穿孔作业的成本约占矿石开采总生产成本的1015 。 DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程一、穿孔方法与穿孔设备露天矿穿孔方法有两种：热力破碎法与机械破碎法.穿孔设备：火钻、钢绳式冲击钻、潜孔钻、牙轮钻与凿岩台车，其中以牙轮钻的使用最为广泛，潜孔钻次之。近年来，国内外一些专家还在探索新的穿孔方法，如频爆凿岩、激光凿
3、岩、超声波凿岩、化学凿岩及高压水射流凿岩等，尚未在实际生产中广泛使用。露天矿穿孔设备的选择主要取决于开采矿岩的可凿性、开采规模要求及设计的炮孔直径。DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程各类钻机及其相应特性一览表 钻机种类钻孔直径(mm)用途钻孔方法一般最大最小火钻200250380580100150含石英高的极硬岩石热力破碎手持式 凿岩 台车38 4223 25浅孔凿岩和二次破碎等 辅助作业冲击式机械破碎凿岩台车56 7610014038 42小型矿山的主要穿孔作 业或大型矿山辅助作业冲击式机械破碎钢绳冲击钻200250300150大中型露天矿山各种硬 度的岩石冲击
4、式机械破碎潜孔钻15025050876265 80主要用于中小型矿山中 硬以上的岩石冲击式机械破碎旋转式钻机45 160软至中硬矿岩切削式机械破碎 牙轮钻机25031038044590 100大中型矿山中硬至坚硬 的岩石滚压式机械破碎DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程穿孔设备选型：主要考虑露天矿的生产规模，其次考虑矿岩性质、作业条件等。穿孔设备数量计算：主要取决于矿山的采剥总量、钻机效率、工作制度。DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程潜孔钻机二、潜孔钻机DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程潜孔钻机钻孔Date
5、Date矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程潜孔钻机钻孔DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程潜孔钻机钻孔DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程三、牙轮钻机牙轮钻机于五十年代开始在美国露天矿山使用，七十年代起引进我国。目前，美国、加拿大和苏联的金属露天矿山中牙轮钻机的比重已占80以上，我国大型露天矿山都已大量使用牙轮钻机。牙轮钻机具有穿孔作业率高、作业成本低，机械化程度高、适用于在各种硬度的矿岩中穿孔的优点，已成为当今世界各国露天矿最先进的穿孔设备。DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程牙轮钻机DateD
6、ate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程KY-310型牙轮钻机1 钻杆；2 钻杆架；3 起落立架油缸；4 机棚；5 平台； 6 行走机构；7 钻头；8 千斤顶；9 司机室 10 净化除尘装置；11 回转加压小车；12 钻架；13 动力装置DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程(一)牙轮钻机的工作原理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形式使与钻头接触的岩石粉碎破坏，钻进的同时，通过钻杆与钻头中的风孔向孔底注入压缩空气，利用压缩空气将孔底的粉碎岩渣吹出孔外，从而形成炮孔。 DateDate矿物资源工
7、程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程按牙轮钻机回转和推压方式的不同，目前的牙轮钻机可归为三种类型：底部回转连续加压式钻机、底部回转间断加压式钻机、顶部回转连续加压式钻机。目前国内外绝大多数牙轮钻机均采用顶部回转连续加压方式。按传动方式的不同牙轮钻机可分为以下两种基本类型：(1) 滑架式封闭链 链条式牙轮钻机，此类钻机如国产的 HZY250、 KY 250c、KY 310型钻机。(2) 液压马达 封闭链 齿条式牙轮钻机，如美国BE公司产的45R钻 机、60 R、61 R钻机，美国加登纳丹佛公司产的GD 120、 GD 130型。DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程钻
8、具示意图 1 牙轮钻头；2 稳杆器；3 钻杆；4 减震器(二) 牙轮钻机的钻具包括钻杆、稳杆器、减震器和牙轮钻头四部分。 DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程钻杆的作用是把钻压和扭矩传递给钻头。钻杆的长度有不同的规格。采用普通钻架时，每根钻杆的长度为9.2、9.9m。采用高顶钻架时， 考虑到底部磨损较快，仍用短钻杆，钻孔过程中上下两钻杆交替与钻头连接，以达到两根钻杆均匀磨损。稳杆器的作用是减轻钻杆和钻头在钻进时的摆动，防止炮孔偏斜，延长钻头的使用寿命。钻头是破碎岩石的主要工作部件，其作用：在推进和回转机构的作用下，以压碎及部分削剪方式破碎岩石。牙轮钻头由牙爪、牙轮、
9、轴承等部件组成。 DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程牙轮钻头DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程1 钻头丝扣；2 挡渣管；3 风道； 4 牙爪； 5 牙轮；6 塞销；7 填焊；8 牙爪轴颈；9 滚柱； 10 牙齿；11 滚珠；12 衬套；13 止推块； 14 喷嘴；15 爪背合金；16 轮背合金DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程根据岩石的不同性质，牙轮上装有不同形状、不同齿高、齿距以及布齿方式的钢齿或硬质合金钢。牙轮可绕牙爪轴颈自转并同时随着钻杆的回转而绕钻杆轴线公转。牙轮在旋转过程中依靠钻压压入和冲击破碎
10、岩石，同时又由于牙轮体的复锥形状、超顶和移轴等因素作用，使牙轮在孔底工作时产生一定量的滑动，牙轮齿的滑动对岩石产生剪切破坏，因此，牙轮钻头破碎岩石的机理实际上是冲击、压入和剪切的复合作用。在牙轮钻进的同时，用风压将破碎的岩屑由钻孔的环形空间排至地表，另一部分风流则通过挡渣管和牙爪风道进入轴承的各部分，用以驱散轴承内的热量，清洗和防止污物进入轴承内腔。DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程(三) 牙轮钻机的工作参数牙轮钻机的工作参数主要有钻压、钻具转速、排渣风量与风压。在不同的矿岩条件下，它们的合理配合可以获得较高的穿孔效率，延长钻头寿命。DateDate矿物资源工程专
11、业主干课程矿物资源工程专业主干课程1、钻压的确定钻压的大小应根据穿凿矿岩的物理机械性质、钻头的承载能力和钻机的技术性能来确定。钻压不足时，岩石由于牙轮齿摩擦、刮削作用而发生疲劳破碎，此时穿孔速度较低，钻头寿命也较短；钻压达到或超过岩石的破碎强度时，岩石被压碎或剪碎，此时钻孔速度快，钻头寿命长。 DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程不同岩石坚固系数与不同直径钻头的合理钻压 岩石硬度系数不同直径钻头的合理钻压 (吨)190214243269310810.011.212.614.116.21012.514.015.817.620.31214.916.819.421.124
12、.31417.419.622.024.628.41619.922.425.428.232.41822.425.228.631.636.42024.828.031.835.240.5DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程2、 钻速与钻具的转速在穿孔过程中，钻头钻进的速度取决于钻具的转速n。 当 轴压p较小时，孔底岩石以“表面磨蚀”的方式破坏，随转速n的增加，钻速也相应加大，两者近似于线性关系；轴压P较大时，岩石呈体积破碎，开始时随转速n的增大，钻速也提高，但当转速超过极限转速m后，钻速却随转速n的增加而降低，这是由于转速n太 大，钻头齿轮与孔底的岩石的作用时间太短（小于
13、0.020.03秒），未能充分 发挥轮齿对岩石的破碎作用，并且，由于钻速过大，亦加速了钻杆的震动和钻头的磨损，从而影响了钻进的速度。此外，岩石的坚固性系数 对钻速也有一定的影响，一般 来讲，在软岩中可以采用较高 的转速，而在硬岩中应采用较 低的转速。根据钻机类型和岩石硬度系数，钻头转速的合理范围如下表。 DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程牙轮钻头合理转速范围表 钻钻机类类型轻轻型钻钻机中型钻钻机重型钻钻机岩石硬度系数f6m的微差爆破。DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程主要优点： 次爆破量大； 改善爆破质量； 提高穿孔设备利用率； 提高
14、采装、运输设备效率。 多排孔微差挤压爆破在台阶工作面前留有一定数量的碴体，并选用合理的微差间隔时间和起爆顺序所进行的种微差爆破。挤压爆破的钻孔排数，至少应在4排以上,如图所示。 DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程主要优点：可以显著地增加岩石中爆炸应力，延长爆炸作用时间，改善炸药能量的利用率和爆破效果；能控制爆堆宽度，避免矿岩飞散。DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程 露天矿临近边坡的控制爆破随着采场水平方向的不断推进与垂直方向上的不断延伸，每一台阶水平最后都要推进到设计的最终边帮位置，通过靠帮或并段方式过渡为露天采场的固定边帮。台阶靠帮
15、时常常采用并段措施以提高露天采场的最终边帮角，使之达到稳定边坡所允许的最大值。当生产台阶向最终边帮过渡时，由于这一过渡生产过程的爆破地点与最终边帮相邻，若采用正常生产爆破的组织与设计方式进行生产，其爆破的地震效应将会给最终边帮稳定性带来很严重的影响，因此，在实际生产中，通常采用预裂爆破、缓冲爆破与光面爆破等控制爆破手段来避免或减少台阶靠帮或并段爆破对最终边帮稳定性的危害。 DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程 预裂爆破 沿露天矿设计边坡境界线，钻凿一排较密集的钻孔，在采掘带主爆孔未爆之前先行起爆，从而炸出一条有一定宽度并贯穿各钻孔的预裂缝。紧临边帮最后一排孔为预裂孔
16、，预裂 孔的特点是：在靠帮或并段台阶欲形成固定边帮台阶坡顶线的位置处钻凿倾斜炮孔，该炮孔的倾角即为最终边帮台阶的倾角，为了保证边帮平台的平整，不设置超钻，其炮孔直径也比正常生产爆破的炮孔直径要少些，以减少预裂孔的装药量。DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程在国内露天矿生产中多采用100200mm的潜孔钻机或60mm 80mm的凿岩台车穿凿预裂炮孔。预裂炮孔在正常 生产炮孔起爆之前先行一次性起爆，其孔内采用分段式装药，并且所装置的药柱直径应小于炮孔直径，以便在炮孔壁与装药柱之间形成一环形孔隙，该环形孔隙的作用主要是降低爆轰波的初始压力、保护孔壁，防止其周围的岩石过度粉碎。 DateDate矿物资源工程专业主干课程矿物资源工程专业主干课程预裂爆破的钻孔布置 1 预裂孔；2 缓冲
