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1、第三章 凿岩钻车,第一节 概述凿岩钻车是随着采矿工业不断发展而出现的一种新型凿岩作业设备。他是将一台或几台凿岩机连同自动推进器一起安装在特制的钻臂或钻架上，并配以行进机构，是凿岩作业实现机械化。凿岩钻车的种类很多。按照凿岩钻车的用途可分为平巷掘进钻车、采矿钻车、锚杠钻车和露天开采用凿岩钻车等。按照钻车的行走机构可分为轨轮、轮胎和履带式；按照架设凿岩机台数可分为单机、双机和多机钻车。,第二节 平巷掘进凿岩钻车,一、平巷凿岩钻车的组成及工作原理以CGJ-2J型全液压凿岩钻车为例，它的组成：两组钻臂、转柱、推进器、以及它们各自的操纵机构；还有车体、行走装置、气、水、电和液压供应系统及其操纵机构；两台
2、凿岩机及其钻具等。凿岩时，推进器将给凿岩机以足够的推进力。借助由支架油缸、推进器俯仰角油缸和摆角油缸以及相应的液压控制系统等组成的液压平移机构，可以获得相互平行的钻孔。如单独控制俯仰角油缸和摆角油缸时，可钻凿具有一定角度的倾斜孔。通过翻转油缸使推进器绕油缸的轴心线翻转，以便获得靠近巷道两侧和底部的钻孔。由于上述各种机构的相互配合，即可在巷道断面内的任何部位钻凿各种方向钻孔。,二、钻车工作机构分析钻车的工作机构有推进器、钻臂、回转机构、平移机构等。现对各种机构予以分析。1、推进器推进器的作用：在准备开孔时，是凿岩机能迅速地驶向工作面，并在凿岩时给凿岩机以一定的轴推力。推进器的运转应是可逆的。推进
3、器产生的轴推力和推进速度应能任意调节。经常使用的推进器有以下三种：钢绳活塞式推进器、气动链条式推进器、气动螺旋副式推进器。2、钻臂钻臂是支持凿岩机的工作臂。钻臂的结构和尺寸、钻臂动作的灵活性和可靠性等，都将影响钻车的适用范围及其生产能力。按照钻臂的动作原理可有直角坐标、极坐标、复合坐标钻臂三种。,气动推进器1,液压推进器2,液力推进器3,图11-25 CTJ-3型凿岩钻车的推进器1-风动马达；2丝母；3丝杆；4补偿油缸；5托盘；6扶钎油缸； 7顶钎；8扶钎器；9导轨；10凿岩机底座； 11YGZ-70外回转凿岩机；12钎子,钻臂又称支臂，不仅起支承推进器和凿岩机的作用，而且可通过支臂油缸调整支
4、臂位置，亦即调整凿岩机位置的高低，钻凿不同高度的炮眼。CTJ3型凿岩钻车共有两个侧支臂和一个中间支臂，结构基本相同，其变幅运动方式均为极坐标式移动推进器。现以中间支臂为例来说明其结构，如图1126所示。在回转机构1的出轴上安装有支臂座2，支臂座能绕轴回转360。支臂座上端与支臀架3铰接，下端与支臂油缸5的缸体铰接，油缸5的活塞杆端与支臂架铰接，支臂油缸可使支臂在垂直面运动。在支臂架前端的轴孔A,用销轴连接推进器的托盘，因此支臂架按极坐标运动方式改变方位，以便钻凿不同位置的炮眼。,图1126 CTJ3型凿岩钻车的中间支臂1回转机构；2支臂座；3支臂架；4引导油缸；5支臂油缸；6摆角油缸,钻臂1,
5、钻臂2,3、回转机构回转机构有两种。一种是使直角坐标钻臂在水平面内左右摆动，另一种则是使极坐标组钻臂围绕某点座机坐标转动。这两种运动分别与各自的钻臂的升降运动相配合，即可使推进器处于所需任何布孔位置。CTJ3型凿岩钻车支臂中的回转机构，能使支臂座与支臂架转动360，它是采用的双齿条-齿轮回转机构，如图1128所示。壳体2的两侧装有四个缸体4，用压盖3将缸体固定在壳体上。在缸体内装有两个齿条7，其两端为球头形，借助压环6与缸体内的四个活塞9相连接。两个齿条与轴齿轮8啮合，轴齿轮通过轴套支持在壳体孔内、并且轴的端伸出壳体外支臂座用链固定在该齿轮铀的出轴端上，两个齿条同时运劝但运动方向相反，以便共同
6、驱动轴齿轮按某一方向回转，即能使支臂座回转360。,图11-28 中间支臂的回转机构1-端盖；2壳体；3压盖；4缸体；5缸盖；6压环；7齿条；8轴齿轮；9活塞。,回转机构,4、推进器平移机构为了适应钻凿平行钻孔和提高钻孔平行进度的要求，所有钻车都配备有推进器自动平移机构（简称平移机构）。平移机构的功能是指当钻臂移位时推进器能自动保持平行移位。在钻车中常用的平移机构，有机械式平移机构和液压平移机构两大类。属于机械式平移机构的有：剪式、平面四连杠式和空间四连杠式等几种；属于液压平移机构的有：无平移引导缸式和有平移引导缸式等。剪式平移机构因外形尺寸较大、机构繁冗和凿岩盲区较大，故已被淘汰。,三、液压
7、系统 凿岩钻车的液压系统，分为气动凿岩钻车和全液压凿岩钻车两类。气动凿岩钻车的液压系统仅用来控制钻车的行走、稳定、钻臂和推进器的调幅、定位工作等；全液压凿岩钻车的液压系统除了具有上述各功能外，还应具有运转和控制液压凿岩机的功能。,第三节 钻车的选择,当前，在采矿、巷道掘进和隧道掘进工程中，凿岩钻车已成为主要的凿岩设备。但由于现有凿岩钻车结构型式繁多，其整机功能和适用范围各不相同，故合理选用机型颇为重要。选用钻车时，应考虑所选设备的技术、经济指标的合理性和先进性。分析对比择优选用。经济指标包括设备的投资、能源消耗、材料消耗、设备维修及管理、设备折旧等方面的费用。,技术指标包括设备的先进性和对凿岩
8、爆破工艺要求的适应性。具体来讲，所选设备应具备：（1）凿岩速度快、工作稳定可靠、结构简单、便于操作和维修；（2）满足各种凿岩爆破工艺对钻孔布置和深度的要求，以及巷道断面尺寸和运输方式等方面的要求。,1、凿岩钻车的生产率当使用凿岩钻车钻孔时，每班生产率可按下式确定：式中 -凿岩钻车上同时工作的凿岩机台数；-每班纯工作时间， ；-技术钻进速度，其值与钻车构造有关，；-凿岩机的时间利用系数。,2、凿岩机台数的确定-所需钻孔的总深度， ；-所需钻孔数；-每班所钻孔的平均深度， 。,第四节 采矿凿岩钻车,采矿凿岩钻车是根据不同的采矿方法，在采矿场中进行凿岩的钻车。采矿钻车的应用可以提高采矿工效，加速回采
9、速度，也可以促使改进采矿工艺，提高资源回收率。采矿凿岩钻车大都具有行走方便、移位迅速、布孔准确、凿岩稳定、劳动强度小和凿岩工效高等特点。,双臂凿岩钻车,腹带式液压钻车,露天潜孔凿岩钻车,履带式液压凿岩钻车,第四章 潜孔钻机,第一节 概述一、潜孔钻机发展概况为了适应井下大量崩矿的采矿方法，要求钻孔设备能钻出440m甚至更深的孔。气腿凿岩机已不能满足此要求。重型导轨式凿岩机虽经接杠能钻较深的孔，但随着钻孔的加深，钎杠质量加大，能量传递效率降低，钻进速度逐渐下降。潜孔钻机的特点活塞打击钎杠式的能量损失不随钻孔的延伸而加大。我国五十年代从苏联引进潜孔钻机。六十年代自行设计并定型生产了YQ-150A型露
10、天潜孔钻机。,二、潜孔钻机凿岩原理及其特点潜孔钻机可以在中硬或中硬以上（f8）的岩石中钻孔。它与凿岩机一样，都有冲击、转动、排渣和推进的凿岩成孔过程，不同的是潜孔钻机的冲击机构-冲击器装于钻杠的前端，潜入孔底，随钻孔的延伸而不断推进。潜孔钻机即因冲击器潜入孔而得名。潜孔钻机的特点：能量损失不随钎杠的加长而增加；工作面噪音大大降低；机械化程度较高，辅助作业时间少，提高了钻机作业率。,第二节 钻具,潜孔钻机的钻具包括钻杆、冲击器、钻头。 一、钻杆钻杆的作用是把冲击器送至孔底，传递扭矩和轴压力，并通过其中心孔向冲击器输送压气。钻杆承受着冲击振动、扭矩和轴压力等复杂载荷的作用，并且由孔壁和钻杆之间排出
11、的岩渣对其表面产生喷砂性的磨蚀作用。因此，要求钻杆有足够的强度、刚度和冲击韧性。钻杆一般采用中空厚臂无缝钢管。钻杆直径的大小应满足排渣的要求。,1、有阀冲击器的构造及工作原理（1）构造有阀冲击器由：接头、阀盖、阀片、阀座、外缸、内刚、活塞、衬套、卡钎套、园键柱销、节流阀、钻头等组成。(2)工作原理冲击器的冲击工作原理本质上与被动阀配气的气动凿岩机的工作原理相同。钻机开始工作时，一般先给冲击器压气，然后推进钻具。当钻头未触及孔底时，钻头及活塞均处于下限位置，阀片前后两侧的压力相等，依靠自重落在阀座上。由中空钻杆输入的压气进入后接头，压缩弹簧，推开止逆塞后，分成两路。一路进入止逆塞孔，经阀盖、节流
12、塞、阀座、活塞和钻头各零件的中心孔直吹孔底；另一路经阀盖轴向孔，通过阀盖后侧面与阀盖之间的间隙进入孔，再经内外缸之间的环形气道，从防空打孔进入后腔，并排至孔底。,2、无阀冲击器的工作原理冲程时，压气经由内、外缸之间的环形空间、内缸径向孔、活塞大头外表上的纵向沟槽进入后腔，推动活塞作冲程运动。前腔气体经导向套内气道和钻头中心孔排至孔底。当活塞大头后密封面将沟槽气道关闭后，后腔停止进气，活塞依靠后腔气体的膨胀而继续向前运动。当活塞小头关闭及越过气导时，前腔气体被压缩。当活塞大头后密封面脱离内缸壁时，压气进入前腔，此时活塞依靠惯性继续前进。当活塞脱离配气杆后，后腔气体经中心孔排至孔底，随后活塞小头大
13、及钻头尾部，冲程结束。,钻杆,钻杆、冲击器等配件,钻机配件,潜孔钻机平面图,三、钻头钻头是传递冲击能量，直接破碎岩石的工具。在钻孔过程中，钻头上端承受活塞的冲击，下端打击在岩石上，同时还承受着轴压、扭矩、岩渣的腐蚀作用，受力状态及极复杂。钻头材料具有较高的动载荷强度和优良的耐磨性；结构上应利于压气进入孔底以及冷却钻头和排除岩渣；形状简单，易于制造；钻头重量与活塞重量之比应尽可能接近于1，以提高冲击能量的传递效率。钻头按照壤嵌的硬质合金的形状，主要分为刃片型、柱齿型钻头。,潜孔钻头1,潜孔钻头2,扩孔钻头,偏心钻头,潜孔钻机,四、冲击气性能参数及其分析冲击器的冲击功、冲击频率、和耗气量是表征冲击
14、器性能优劣的三个参数。冲击功越大，钻孔速度越高。提高冲击功最有效的途径是提高压气压力。冲击功越大，冲击频率越高，冲击功率就越大。但冲击功率越大，钻孔效率不一定就高。,冲击器,第三节 潜孔钻机工作参数的确定,潜孔钻机的工作参数主要是指钻具施于孔底的轴压力、钻具的回转速度、扭矩、排渣风量等。 一、轴压力 1、合理的轴压力合理的轴压力可用下列经验公式计算：式中 -合理的轴压力， ；-钻孔直径；-岩石普氏硬度系数。,2、调压力的计算调压装置施于钻具上的调压力按下式计算：式中 -施于钻具上的调压力， ；-合理的轴压力， ；-钻进部件的质量， ；-孔向与水平面的夹角；-摩擦系数；-冲击器的反跳力。,二、钻
15、具的回转速度钻具的合理转速可用下列经验公式计算 ：-合理转速， ；-钻孔直径， 。,三、钻具扭矩钻孔作业时，钻具需克服的回转阻力主要有：由于轴压力的作用在钻具工作面上产生的摩擦阻力矩，钻刃剪切两次冲击间遗留下来的岩瘤时所受的阻力矩、钻具与孔壁之间的摩擦阻力矩等。钻具回转力矩可按下列数理统计公式计算：-钻具回转力矩， ；-钻孔直径， ；-力矩系数， 一般取 。,四、排碴风量排碴风量的大小对钻孔速度和钻头的使用寿命影响很大。岩碴的悬浮速度：-岩碴的悬浮速度， ；-岩碴的最大粒度， ；-岩石密度， 。,合理的排碴风量按下式计算：式中 -合理的排碴风量， ；-钻孔直径， ；-考虑漏风的系数，-钻杆外径
16、， 。,第四节 井下潜孔钻机,一、井下潜孔钻机的用途井下潜孔钻机用于井下钻孔作业。在无底柱分段崩落采矿法中，用于钻扇形爆破深孔；在掘进天井、通风进时，用于钻吊罐穿绳孔；在掘进平巷或各种硐室时，用于钻中深爆破孔。 二、型井下潜孔钻机QZJ型井下潜孔钻机由钻具、回转供风机构、推进调压机构、操纵机构、凿研支柱等部分组成。 1、回转供风机构它是由风马达、减速箱、风接头、钻杆接头等组成。,2、推进调压机构推进调压机构是由推进气缸、滑板、支架、滑架组成。 3、操纵阀操纵阀上有三个手把。左手把控制风马达、有正、反、停三个位置；中间手把控制推进气缸的往复运动，由进、退、停三个位置；右手把控制开动冲击器的气水混合物，有开闭两各位置；供水量由水阀来控制。 4、凿岩支柱它由上顶盘、支柱、横轴、升降螺柱、手摇绞车等组成。使用时根据硐室高度调整升降螺柱，使支柱顶紧在顶板和底板上。横轴由三件，组合起来使用，以适应不同的孔向。升高或降低钻机则用手摇绞车来实现。,
