第五节、潜孔钻机的钻头.ppt

2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 1 第一章 潜孔钻机 第五节 潜孔钻机的钻头 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 2 一 钻头经受作业条件和钻头要求 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 扭矩和岩碴的磨蚀作用 受力状态极其复杂 影响钻头工作性能和使用寿命的因素很多 包括钻头的结构设计和钻头体材质的选择 硬质合金的质量 形状 固齿工艺以及钻头使用和修磨制度等等 因此 要求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冷却钻头和排除岩碴 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 受力状态 要求 影响因素 钻头是传递冲击能量 直接破碎岩石的具 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 3 二 钻头结构分类 1 按结构形式分类 分体钻头 头部 尾部 钻头如果损坏可以分别更换 节省钢材 但钻头强度低 整体钻头 合成一体 钻头强度高 与分体式相比 能提高能量传递效率 钻头与冲击器之间多采用花键联接 传递的扭矩大 受力均匀 磨损小 寿命长工作可靠但作业成本高 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 4 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 5 二 钻头结构分类 2 钻头与冲击器的连接方式 扁销连接 结构简单 销槽易产生应力集中而引起疲劳破坏 小型钻机采用 花键连接 受力均匀 能传动较大的扭矩 磨损小 寿命长 大中型采用 3 按钻头排气方式中心排气 旁侧排气 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 6 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 7 三 钻头头部的结构形式 一 柱齿型钻头1 在钻头工作面上用机械的方法压入头部为球形的硬质合金柱 故又称之为球齿形钻头 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 8 2 柱齿钻头特点 为了便于加工和利于中心排气 钻头呈翼状 花瓣状 中硬以上采用半球形合金柱 减少柱齿损失 中硬以下采用弹头形合金柱齿提高凿岩效率 可以镶嵌较多的合金柱 使每个齿负担凿岩面积大致相等 有利于提高钻进速度和钻头寿命 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 9 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 10 J 200B型钻头 为了使钻头端面上所有柱齿达到均匀磨损并防止卡钻 J 200B型钻头头部加工成近似球体 边齿的倾角设计成45 使边齿突出较多 有利于提高钻头寿命 此外 还在钻头体周边上铣了一些小缺口 从减少钻头与孔壁的接触面积 减少摩擦 防止卡钻 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 11 二 刃齿型钻头 字形 形 星形 1 刃齿型钻头 利用硬质的超前合金刃压入岩石内实现破碎岩石 刃角越小 月锋利 2 特点 使用较早 普遍 合金刃齿能够多次修磨重用 通过适当增加刃片高度延长钻头的使用寿命 钻孔时具有径向磨损小 适用于钻凿磨蚀性高的岩石 100mm以十字形较多 100mm以超前刃较多 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 12 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 13 3 混合型钻头 结构特点 在周边镶焊硬质合金片 四翼或六翼 在中心装入硬质合金柱 钻孔机理 钻头中心部分破碎的岩石体积小 柱齿足以克服 外缘用硬质合金片 既便于修磨也利于对孔底边缘的切削 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 14 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 15 钻头小结 钻头工作的条件十分恶劣 苛刻 所以钻头的结构形状 钻齿形状 布置形式要与作业条件相符合才能提高钻进速度和钻头的使用寿命 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 16 第六节 潜孔钻机的主要工作参数 重点 1 钻机的工作参数体现钻机的技术水平与作业效率 以钻具参数表示 2 通过具体的工作参数可以合理地选择适合本矿山的钻机 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 17 一 钻具转速 D 钻孔直径mm决定钻齿与孔底的接触时间 太短岩石破碎效率低 太长钻进效率低 必须与岩石硬度与钻速相适应 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 18 二 钻具回转转矩 1 钻具的转速是用来克服钻头与孔底的摩擦阻力和剪切阻力 钻具与孔壁的摩擦阻力 以及因炮孔不规则造成的各种阻力 2 钻具的回转力矩必须与工程地质条件相适应 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 19 三 钻具的冲击功 1 必须使冲击功保持在破碎岩石的临界值上 过高过低比功率消耗大 而且冲击功过低 破碎效率低 2 柱齿钻头的临界值是15J 3 刃齿钻头的临界值是17J 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 20 4 钻具轴压力 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 21 5 排渣风量 作用 孔底吹洗排渣 冷却钻头 要求回风速度大于最大颗粒在孔内空气中的下降速度 风量太大从孔底吹起的岩渣对钻具有磨损作用 喷砂作用 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 22 本次课小结 1 钻头要适应具体的工程地质条件 结构 形状各异 2 参数计算公式是选择钻机时运用 还要结合一些手册 经验确定 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 23 第七节 设备选型 概述1 设备选型是矿山设计和生产效率计算必须面对的问题 2 钻机选择参考的条件 被钻孔的矿岩的工程力学性质 全年钻爆总量确定的爆破参数 孔径 类似矿山的应用经验 厂家提供的设备技术参数 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 24 第七节 设备选型 一 钻具的选择1 钻头的选择原则 合理的钻头能够获得较高的钻进速度和合适的钻孔成本 坚硬岩石 软岩 节理比较发育的破碎带 有粘性的岩层 韧性强的岩石 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 25 第七节 设备选型 2 钻杆直径及外经间的流通截面积选择 孔经 穿爆效率 钻机设备 每种钻机都要保证环形截面积寛10 25mm 可以增加排岩效率 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 26 第七节 设备选型 二 钻机工作参数的合理匹配 转速 扭矩和轴压力相互匹配直接影星钻孔的速度以及作业成本 1 转速 要求与冲击功保持在临界值以上 保证在一次冲击碎岩后能旋转进入新的岩面 而不是发生钻磨岩层 只是磨损钻头 合理的钻速与冲击器的参数相匹配 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 27 第七节 设备选型 2 扭矩 能够克服钻杆与孔底 孔壁之间的摩擦阻力 剪切力 防止卡钻头 钻杆 钻孔阻力与孔深成正比 深孔 节理发育 大孔径尽量采用扭矩大一些的钻具 3 轴压力 要求保持钻头在冲击中能紧贴孔底 既不发生反跳也不发生加速钻头磨损 轴压力是推进力与钻具重量之和 表1 2 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 28 第七节 设备选型 三 潜孔钻机使用现状 中硬岩层均使用潜孔钻机 主要型号是KQG 150KQ 200A型钻机由宁夏大丰露天矿 元宝山露天矿 抚顺西露天矿 陕西前河露天煤矿运用 霍林河露天矿主要使用DM45 200mm DM30 170mm 阿特拉斯 柯普柯 瑞典 全液压钻机 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 29 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 30 KQ 200A 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 31 第七节 设备选型 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 32 DM45操作台 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 33 DM45鸟瞰图 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 34 第七节 设备选型 四 钻机数量确定 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 35 作业布置 1 已知条件 南露天煤矿2013年全年生产1780万吨原煤 煤的密度为1 48 硬度f 5 年剥离废岩8400万m2 岩的综合硬度f 6 8 全年爆破煤的孔径 150mm 岩石孔径 262mm 正常作业天数300天 以三班循环作业 2 要求 分别计算两种孔径的台班效率m 台 班 计算所需钻机的数量 四舍五入 通过查资料列出两种钻机的技术规格和工作参数 列表 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 36 作业布置 参考项目 岩石的类型 全年穿爆量 穿爆参数 参考同类型矿山的设备经验 查找厂家提供的设备技术规格及工作参数 要求维护方便 2020 2 4 呼伦贝尔学院工程技术学院 37 作业布置 知识信息检索 教材 笔记 相关的各种参考书 设计