第二章井巷凿岩技术与设备

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,上章回顾,井巷工程的最基本工作就是破岩与维护。因此，第一章主要讲述岩石的一些基本性质，包括岩石的物理性质和力学性质，为破岩与维护的基础知识；另外，围岩的工程分级一直是工程设计的基本依据之一，将在本章的最后进行讲授。,本章的重点应是岩石的力学性质与围岩分级。,1,简述岩石在单轴压缩条件下的变形特征？,2,在三轴压缩条件下，岩石的力学性质会发生哪些变化？,3,如何得到岩石的坚固性系数,f,？,什么是,RQD,分级法？,4,根据围岩松动圈的大小，围岩可划分为几类？这种分级法有何优点？,2,第二章 凿岩技术与设备,本章提要,井巷工程一般采用钻眼爆破法掘进，第一道工序就是采用钻眼机具钻凿炮眼。本章内容主要围绕钻凿炮眼的机具，主要介绍炮眼的钻凿原理和常用的钻眼机具。煤矿炮眼的钻凿机具常以压风作为动力，本章最后介绍了空气压缩机的基本知识及其压风的供应和输送。,3,开挖方法,（1）钻眼爆破法:,（,矿山法,）,（2）机械掘进法,Drilling and blasting: normal blasting, smooth blasting,preslitting,Machine boring: full-face tunnel boring machine (TBM),roadheader,.,4,钻爆法施工：,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,2.5,m,，,直径小于,42,mm,；,中深孔：深度,2.54,m,，,直径小于,50,mm,；,深 孔：深度大于,4,m,，,直径大于,50,mm,。,5,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,6,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：,32.00,元,.,p5,29,王树仁，程玉生编,. ,钻眼爆破简明教程, .,徐州：中国矿业大学出版社,. 1989,年,7,月,.,定价：,2.35,元,.,TD23/W-759,。,7,第一节 破岩原理与设备,一,.,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,8,2.,旋转式破岩,P23,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：煤电钻,轴,压力,回转力矩,9,适用于大直径、中硬岩，露天深孔爆破,代表机具：潜孔钻机 。,3.,旋转冲击式,钻眼原理：,冲击式和旋转式的结合,压入（冲击功,+,轴压）,旋转切削,冲击,排粉,10,冲击式破岩,旋转式破岩,适用于坚硬岩石,轴压力小,噪音大,功效低,环卫差,软岩和煤,轴压力大,噪音小,功效高,环卫良好,两种破岩方法比较,11,二、常用的凿岩设备,手持式 机重,20,kg,以下,风动凿岩机,气腿式 机重,30,kg,以下,导轨式 机重,35,80,kg,向上式 机重,40,45,kg,冲击式破岩 电动凿岩机 气腿式 机重,2530,kg,导轨式 机重,30,kg,以下,液压凿岩机 导轨式 机重,130,360,kg,内燃机 机重,30,kg,以下,煤电钻 手持式 机重,18,kg,，,功率,1.2,kw,旋转式破岩 电钻 岩石电钻 导轨式 机重,3540,kg,功率,1.2,kw,液压钻 导轨式, 旋转冲击式 潜孔钻机 台车式（,46,吨），架钻式（,150,360,kg,）,伞形钻架,凿岩台车,12,13,14,钻机在孔外，负责钻具的进退和回转；产生冲击功的冲击器在孔内，因此钻速不因钻孔深度的增加而降低。,KQ-200,型重型潜孔钻机,钻孔直径,200220,mm,，,孔深,19,m,，,钻孔速度,1218,m/h,。,适用于大型露天矿山,15,16,第二节 凿岩机的构造与工作原理,风动凿岩机可分为,低频、中频和高频,。冲击频率在,2000,次,/,min,以下为低频，,2000,2500,次,/,min,为中频，超过,2500,次,/,min,为高频。国产气腿凿岩机，除,YTP,26,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,17, 风动凿岩机的构造, 柄体,A,：,进气进水管道、操作阀、气腿的调压阀和换向阀、水针。, 缸体,E,：,阀柜,D,、,配气阀,C,、,棘轮和旋转棒,B,、,活塞,F,、,消音罩。, 机头,H,：锤,G,、,转动套,I,、,钎卡和外壳。,18,19,1.,冲击机构：,气缸,+,活塞,+,配气装置,冲程（活塞经重锤冲击钎尾）, 工作原理,环阀配气,:,Y-30,YT-23,控制阀配气,:,YT-24, 26,无阀排气,:,YTP-26,排气口,活塞前端面,配气阀片,20,回程,排气口,21,2.,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 。,22,无阀配气凿岩机 外棘轮式转钎机构,23,3.,排粉系统：,风水联动注水机构,开钻供水、停钻停水,湿式排粉,压力水，水压比风压低,0.10.2,MPa,强力吹扫炮眼系统,24,4.,润滑系统：,注油器，,35,ml/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,25, 推进机构与架钻设备,1.,气腿：推进,+,架支,支设角,30,50,2.,掘进凿岩台车：,钻臂架支,3.,伞钻：,26,凿岩台车,国产,CGJ-2,型凿岩台车，配备两台,YT,24,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,27,One-boom rig,Three-boom rig,28,伞钻,29, 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,0.5,MPa,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,30,31,二,.,液压凿岩机,1.,构造, 冲击机构：油缸,+,活塞,+,配油装置,（油压在,10,MPa,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） 。,32,三,.,旋转式钻眼机械 煤电钻, 适用条件：煤及,f,3,的岩层。, 构造：散热风扇,+,开关手柄,+,电动机,+,减速器,+,钎套筒,电压,127,v,，,功率,1.22.0,kW,（,多为,1.2,kW,），,转速,2700,转,/,分。,通过二级加速器：,600,转,/,分供煤仓用，,400,转,/,分供硬煤和软岩,外壳为铝合金铸造，密封防爆。, 轴推力：人力推顶 。,33,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,50,Hz,，,电压为,127,V,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,34,3.,岩石电钻,组成：电动机、减速箱、牵引装置、机壳和供水装置,适用条件：煤电钻适用于在,f,=4,6,的岩石中钻眼。,35,第三节 钻眼工具,一、凿岩机的钎子,1.,整体钎子：,36,2.,组合钎子,一字形：,速度快、制造和修磨简单、磨损快、易夹钎,形状 十字形：速度慢、孔圆, 钎头,X,、,Y,形及球齿形：硬岩钻眼,材料 钎头体：合金钢，,55,SiMnMo,、,40MnMoV,钎 刃：钨钴类合金 。,37,38,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，,110,o,隙角，,3,o,弧形钎刃，,180,mm,曲率半径,钎头直径，,3843,mm,排粉沟,39,钎肩：环形（六角形钎杆）、耳形（圆形钎杆）,组成 钎尾：,108,mm1.0mm,（,淬火硬度,HRC4955,）,中心孔：, 钎杆 端面形状,:,中空六角形,B22,、,B25,；,中空圆形,D32,、,D38,（,重型导轨式凿岩机）,材料：,ZKT7,、,ZKT8 ZK8Cr,、,ZK55SiMnMo,钎头和钎杆的连接,：,锥形连接，锥角度为,7,，插入深度,2438,mm,（,留有过渡缝隙,6,8,mm,）,能量传递效率和钎杆、钎头寿命,40,41,麻花钎子, 钻头,主刃,1,、主刃夹角、,副刃,2,、副刃夹角,主副刃夹角：,90120,o,刃角,：,钻煤时为,60,o,，,硬煤或软岩时为,75,o,或更大,麻花钻杆：菱形或矩形，,T7,或,T8,钢,传递轴压和扭矩，螺旋沟槽排粉，螺距一般为,70,80,mm,。,二,.,电钻钎子：,42,43,44,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,）在有沼气的矿井中，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，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。,45,一、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。,46,二、压缩空气的基本生产过程,47,四台,5,L,40/8,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,48,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？,2,YT,23,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,?,5,空气压缩机有哪些用途？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？,49,50,