露天矿潜孔钻机选型设计(模板作业)讲解

1、工程技术学院10 级采矿工程一班王文林指导老师：孟爱国露天矿潜孔钻机选型设计说明书设计课题 : 露天矿潜孔钻机选型设计 专业班级 : 10 级采矿工程 (1) 班 学生姓名 : 王文林 2010171105 指导教师 : 孟爱国 学生成绩 :工程技术学院2019年5月3日工程技术学院10 级采矿工程一班王文林指导老师：孟爱国露天采矿钻机设备选型已知条件：1. 南露天煤矿 2013 年全年生产 1780 万吨，煤的密度 =1.48g/ cm3 ，硬度 f 5。2. 年剥离废岩 8400 万 m3 ，岩的综合硬度 f=6 8。容重 2.1kg m33. 全年爆破煤的孔径： 150mm，岩石孔径 2

2、62mm。4. 正常作业天数 300 天，以三班循环作业；要求1. 分别计算两种孔径的台班效率， m/台班；2. 计算所需钻机的数量（四舍五入） ；3. 通过查资料列出两种钻机的技术规格和工作参数（列表） ；1. 钻具的选择潜孔钻机的钻具包括钻头、 冲击器和钻杆。 钻杆的两端有联接螺纹， 一端与 回转供风机构相联接，另一端联接冲击器。冲击器的前端安装钻头。钻孔时，回 转供风机构带动钻具回转并向中空钻杆供给压气， 冲击器冲击钻头进行凿岩， 压 气将岩碴排出孔外，推进机构将回转供风机构和钻具不断地向前推进。1.1 钻头原则：合理的钻头能够获得较高的钻进速度和合适的钻孔成本。1.1.1 坚硬岩石凿岩

3、比功较大， 每个柱齿和钻头体都承受较大的载荷， 要求 钻头体和柱齿具有较高的强度， 因此，钻头的排粉槽个数不宜过多， 一般选双翼 型钻头，排粉槽的尺寸也不宜过大，以免降低钻头体的强度。1.1.2 在可钻性比较好的软岩中钻进时，凿岩速度较快，相对排渣量较大， 这就要求钻头就有较强的排渣能力， 最好选用三翼型或四翼型钻头， 合金齿可选 用弹齿或楔齿。1.1.3 在节理比较发育的破碎带中钻进时， 为减少偏斜， 最好选用导向性较 好的中间凹陷型或中间凸出型钻头。1.1.4 在含粘土的岩石中凿岩时， 中间排渣孔常常被堵死， 最好选用侧排渣 钻头第 2 页 共 14 页工程技术学院10 级采矿工程一班王文

4、林指导老师：孟爱国1.1.5 在韧性比较好的岩石中钻孔时，最好选用楔形齿钻头。1.2 冲击器 冲击器是潜孔钻机的心脏部件，它的质量优劣，直接影响着钻孔速度和 钻孔成本。对冲击器的基本要求是：性能参数好，钻孔效率高：结构简单，便于 制造、使用和维修；零部件工作可靠，使用寿命长：能在各种岩层，如含水层里 正常工作。1.2.1 根据工作气压的压力等级合理选择相应等级的冲击器。1.2.2 根据钻孔直径选择相应型号冲击器。1.2.3 根据岩石坚固性选择相应冲击器。1.3 钻杆选取的要求钻杆承受着冲击振动、 扭矩及轴压力等复杂载荷的作用， 并且由孔壁和钻杆 之间排出的岩碴对其表面产生喷砂性的磨蚀作用。 因

5、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壁无缝钢管。 露天潜孔钻机一般只有二根 钻杆，接杆可钻 1518m深的孔。钻杆直径的大小， 应满足排碴的要求。 由于供风量是一定的， 排出岩碴的回 风速度就取决于孔壁与钻杆之间的环形断面积的大小。 对于一定直径的钻孔， 钻 杆外径越大，回风速度越大。一般要求回风速度为 2535m/s. 。1.3.1 钻杆应有足够的强度、刚度和冲击韧性。1.3.2 钻杆直径的大小，应满足排碴的要求。环形截面的环形宽度，一般取10 25 。2. 潜孔钻机主要性能参数2.1 确定钻煤潜孔钻机的主要性能参数2.1.1 钻具钻速 n2.1.2n(6500)

6、D)0.78 0.956500 0.780.95( ) 18.91 35.89r / min式中 D - 钻孔直径， 钻具钻矩 Mkm1 15022647.06N m8.58.5150第 4 页 共 14 页工程技术学院10 级采矿工程一班王文林指导老师：孟爱国式中km- 力矩系数， 0.8 1.2 ，一般取 1D - 钻孔直径， mm。2.1.3 轴压力 PHP (25 30)Df 30 15 8 3600N 式中 D- 钻孔直径， cmf- 岩石坚固性系数 , 取 f=8 。2.1.4 排渣风量 Qv 4.7 b 4.7 15 10 3 1.48 103 22.14m / s 式中 b -

7、 岩渣的最大粒度，取 15mm - 岩石密度， 1.48 103kg /m2 2 2 26.02m3 / min60 k(D 2 d2)v 60 3.14(1502 1332) 22.14 Q 6 64 1064 106式中 k - 考虑漏风系数，取 k=1.2d - 钻杆外径， mm 查表 1-2 ，查得 d=133mmv - 岩渣的悬浮速度， m/s 。 根据钻孔直径及以上所需满足的参数要求选 KQGY 150 为钻煤潜孔钻机 , 该 机主要技术参数见表 1-1表 1-1 KQGY150 露天高风压潜孔钻机技术特征钻孔直径 (mm) 152- 185行走速度 (km/h)1钻孔深度 (m)

8、17.5单机爬坡能力14钻孔角度向下于地面成 75、 90电机总容量 (kw)58.5适应岩种各种岩石外形尺寸(mm)工作状态6440312512900钻机转速 (r/min)24.9、33.2、49.8运输状态12000 3125 38865回转扭矩 (N/m)2400/2316/2060使用压力 (Mpa)1.05-2.46一次推进行程 (kg)9耗气量 (m3/min)17.5推进轴压 (kg)0-5000供电电压 (V)380除尘方式湿式(自带)、干式 (另配 FC20)配用冲击器DHD355K行走方式电动履带自行总重量 (t)16钻杆外径( mm )133生产厂家英格索兰技术2.2

9、钻岩的潜孔钻机的工作参数2.2.1 钻具钻速 nn ( 6500) 0.78 0.95 (6500)0.780.95 12.24 21.13r /min D 2622.2.22.2.3式中D -钻孔直径，。钻具钻矩kmD2km8.526221 262 8075 .76 N m8.5式中km- 力矩系数， 0.8 1.2 ，一般取 1。D - 钻孔直径， mm。 轴压力 PHP (25 30)Df 30 26.2 8 6288N式中 D- 钻孔直径， cmf-岩石坚固性系数 , 取 f=8 。2.2.4 排渣风量 Qv 4.7 b 4.7 15 10 3 1.48 103 22.14m / s式

10、中 b - 岩渣的最大粒度，取 15mm - 岩石密度， 1.48 103kg /m60 k(D 2 d2)v 60 3.14(2622 2192) 22.14 3Q 6 625.88m3 /min4 1064 106式中 k - 考虑漏风系数，取 k=1.2 d -钻杆外径， mm。查表 1-2 ，查得 d=219mmv - 岩渣的悬浮速度， m/s,根据钻孔直径及以上所需满足的参数要求选KQ250 为钻煤潜孔钻机 , 该机主要技术参数见表 1-2表 1-2 KQ-250 露天高风压潜孔钻机技术特征钻孔直径 (mm)230-250行走速度 (km/h)1钻孔深度 (m)16单机爬坡能力10钻

11、孔角度向下于地面成 90 电机总容量 (kw)397.5适应岩种各种岩石外形尺寸(mm)工作状态10200593021330钻机转速 (r/min)22.3运输状态20445 5930 51200回转扭矩 (N/m)9427.6使用压力 (Mpa)0.49 0.69一次推进行程 (m)8.5耗气量 (m3/min)2530推进轴压 (kg)0-9400供电电压 (V)380除尘方式湿式(自带)、干式 (另配 FC20)配用冲击器DHD380行走方式电动履带自行总重量 (t)45钻杆外径( mm )219生产厂家宣化风动机械厂3设备选型计算3.1 钻机效率计算 潜孔钻机的生产能力采用计算法或参考

12、类似生产矿山的指标选取 , 钻机每 台班生产能力 Vb (m) 和钻机速度 ( cm/ min )计算如下：4EnzkK每台班生产能力： Vb 0.6vTb钻进速度： vz2D2a式中 ：v 钻机钻进速度， cm / min ；Tb 钻机班时间， min钻台班时间利用系数，取 0.8 ；E 冲击功， Jnz 冲击频率， mink 冲击能利用系数 0.6 0.8 ；取 k=0.8 D 钻孔直径， cm；矿岩的凿碎比功， J /cm3K冲击功修正系数 37.5 ； 取 5试中冲击功 E 冲击频率 nz 查表 1-3 可得矿岩的凿碎比功 查表 14 可得3.1.1 KQGY 150 钻煤 潜孔钻机

13、每台班生产能力 Vb (m) 和钻机速度 ( cm/ min ) 计算如下：钻进速度：4EnzkKD2a4 800 1500 0.8 5.523.14 152 40 9.876.26cm min每台班生产能力： Vb 0.6vTb 0.6 0.7626 8 60 0.8 175.7m 台班3.1.2 KQ 计算如下：250钻岩潜孔钻机每台班生产能力 Vb (m)和钻机速度( cm/ min )钻进速度：4EnzkK 4 1560 1510 0.8 5.5v 4EDnz2kK 43.115460261.52120400.89.58.5 49.07cm min台班生产能力： Vb 0.6vTb0.

14、6 0.4907 8 60 0.8 113.06m 台班第 10 页 共 14 页表 1-3 名达正宇 MDZY中高风压 DHD系列冲击器型号及参数冲击器型号钻孔直径(mm)长度 (mm)外径 (mm)重量 (kg)工作风 压 (MPa)耗风量(m3/min)冲击功(N.M)冲击次数(次/分)DHD355K1301521098124701.2-2.14.5-18800800-1500DHD380203-35015511812770.82.112-311560860-1510表 1-4 凿碎比功值矿岩硬度 f硬度级别软硬程度凿碎比功值 /(J cm )3极软70*9.83.2 钻机数量的确定钻机

15、数量 N(台)按下式计算得：Qqp(1 e)式中 Q- 设计的矿山规模， t/aP- 钻机台年穿孔效率 ,m/aq- 每米炮孔的爆破量 ,t/m e- 废孔率 %,取e 5%试中每米炮孔爆破量 q 查表 1-5 取值表 1-5 每米炮孔爆破量钻机型号段高 10mf 4 6f 8 10f 12 14f 15 20底盘抵抗线 /m5.55.04.5KQGY孔距 /m5.55.04.5排距 /m4.84.54.0孔深 /m12.6412.6412.64150米孔爆破量 / m3 m-120.8617.3314.13底盘抵抗线 /m8.58.07.5KQ孔距 /m6.56.05.5排距 /m5.55.

16、04.5250孔深 /m11.311.612.0米孔爆破量 / m3 m-135.6129.5624.09Qqp(1 e)3.2.1 KQGY150 钻煤潜孔钻机数量确定6台1700000020.86 1.48 3 300 175.7 0.95故钻煤潜孔钻机数应为 6 台Qqp(1 e)3.2.2 KQ 250 钻岩潜孔钻机数量确定84000000 2.1 10 3325台35.61 2.1 10 3 3 300 113.06 0.95故钻岩潜孔钻机数应为 25 台4. 两种钻机工作参数列表表 1-6 设计所选用的两种钻机工作参数钻机型号钻具转速 r/min转矩N/m冲击功 J轴压力 KN排渣

17、风量 m3 /min选择台数KQGY 15033.224008000-50007.006KQ25022.39427.615600-940025.8825参考文献1 李晓豁 . 露天采矿机械2 荆元昌 . 露天采矿机械3 曹一南 . 露天采矿手册4 采矿手册编写委员会北京：冶金工业出版社， 北京：煤炭工业出版社， 北京：煤炭工业出版社，2010.9（2013.1 重印 ）19881986采矿手册第三卷 北京：冶金工业出版社，1991.15 钟良俊，王荣祥 . 露天设备选型配套计算 北京：冶金工业出版社， 19986 侯志恩， 高学径 . 阿特拉斯各型钻车性能参数介绍7 宣化名达正宇钻孔机械有限公

18、司 . 名达正宇 MDZY中高风压 DHD系列冲击器 型号及参数介绍书8 英国索兰技术访问网站铁甲工程机械网 中国知网 中国爆破网 特种机械采购网 百度文库 新浪 爱问 阿特拉斯官网 利勃海尔官网工程技术学院 10 级采矿工程一班 王文林 指导老师：孟爱国第 11 页 共 14页工程技术学院10 级采矿工程一班王文林指导老师：孟爱国第 12页 共 14 页工程技术学院10 级采矿工程一班王文林指导老师：孟爱国10 级采矿工程一班 王文林指导老师：孟爱国第 13页 共 14 页工程技术学院10 级采矿工程一班王文林指导老师：孟爱国读后感该论文提出的计算机辅助露天矿爆破按设计软件 , 是基于 Auto CAD二次开发 利用 Visual C+ 和 objectARX 接口实现的。让我们对 Auto CAD强大的功能有了 更加深刻的了解和认知， 也让我们对计算机在露天爆破当中的应用有了进一步的 了解。本文所介绍的软件系统即是在先进爆破理论指导下，融合众多专家经验， 利用先进的计算机软件技术开发的一套计算机辅助爆破设计软