井巷凿岩技术与设备.ppt

第二章第二章 凿岩技术与设备凿岩技术与设备 本章提要本章提要 井巷工程一般采用钻眼爆破法掘进，第一道工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炮眼的机具，主要介绍炮眼的钻凿原理钻凿原理和常用和常用的的钻眼机具钻眼机具煤矿炮眼的钻凿机具常以压风作为动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风的供应和输送1开挖方法开挖方法（（1 1）钻眼爆破法）钻眼爆破法: : （（2 2）机械掘进法）机械掘进法Drilling and blasting: normal blasting, smooth blasting, preslittingMachine boring: full-face tunnel boring machine (TBM), roadheader.2钻爆法施工：冲击式（硬岩），旋转式（煤、软岩）钻爆法施工：冲击式（硬岩），旋转式（煤、软岩）掘掘进进工工序序：：钻钻眼眼————装装药药联联线线————放放炮炮通通风风————装装岩岩运运输输————支护支护工工具具设设备备：：凿凿岩岩机机————炸炸药药————局局部部扇扇风风机机—— —— 装装岩岩机机————锚、喷、网、架锚、喷、网、架 煤煤电电钻钻——雷雷管管、、放放炮炮器器——风风筒筒—— 矿矿车车电电机车、矿车机车、矿车浅浅 孔：深度小于孔：深度小于2.5m，，直径小于直径小于42mm；；中深孔：深度中深孔：深度2.5~4m，，直径小于直径小于50mm；；深深 孔：深度大于孔：深度大于4m，，直径大于直径大于50mm。

3本章内容本章内容第一节第一节 破岩原理与设备破岩原理与设备第二节第二节 凿岩机构造与工作原理凿岩机构造与工作原理第三节第三节 钻眼工具钻眼工具第四节第四节 空气压缩机及压风供应空气压缩机及压风供应4本章主要参考书本章主要参考书1.1.高尔新主编高尔新主编. . 《《爆破工程爆破工程》》. . 徐徐州：中国矿业大学出版社州：中国矿业大学出版社. 1999. 1999年年7 7月月. . 定价：定价：2727.0000元元. . p5p5～～29292.2.王树仁，程玉生编王树仁，程玉生编. . 《《钻眼爆破钻眼爆破简明教程简明教程》》 . .徐州：中国矿业大徐州：中国矿业大学出版社学出版社. 1989. 1989年年7 7月月. . 定价：定价：2.35元元. . TD23/W-759TD23/W-7595第一节第一节 破岩原理与设备破岩原理与设备一一. . 冲击式破岩原理冲击式破岩原理1. 1. 冲击式破岩冲击式破岩 钻眼原理：钻眼原理：冲击（冲击功）冲击（冲击功）——旋转旋转——排粉排粉 适用于硬岩适用于硬岩 代表机具：凿岩机代表机具：凿岩机 冲击力62. 2. 旋转式破岩旋转式破岩 钻眼原理：钻眼原理：压入（轴压）压入（轴压）————旋转切削旋转切削————排粉排粉 适用于软弱岩层或煤层适用于软弱岩层或煤层 代表机具：煤电钻代表机具：煤电钻轴压力回转力矩7 冲击式破岩冲击式破岩 旋转式破岩旋转式破岩 适用于坚硬岩石适用于坚硬岩石轴压力小轴压力小噪音大噪音大功效低功效低 环卫差环卫差 软岩和煤软岩和煤 轴压力大轴压力大噪音小噪音小功效高功效高环卫良好环卫良好两种破岩方法比较两种破岩方法比较8二、常用的凿岩设备二、常用的凿岩设备 （凿岩、动力、支架方式）（凿岩、动力、支架方式） 手持式手持式 机重机重20kg20kg以下以下风动凿岩机风动凿岩机 气腿式气腿式 机重机重30kg30kg以下以下 导轨式导轨式 机重机重3535～～80kg80kg 向上式向上式 机重机重4040～～45kg45kg电动凿岩机电动凿岩机 气腿式气腿式 机重机重25~30kg25~30kg 导轨式导轨式 机重机重30kg30kg以下以下液压凿岩机液压凿岩机 导轨式导轨式 机重机重130130～～360kg360kg内燃凿岩机内燃凿岩机 机重机重30kg30kg以下以下煤电钻煤电钻 手持式手持式 机重机重18kg 18kg ，，功率功率1.2kw 1.2kw 岩石电钻岩石电钻 导轨式导轨式 机重机重35~40kg 35~40kg 功率功率1.2kw1.2kw液压钻液压钻 导轨式导轨式旋旋转转冲冲击击式式、、热热能能钻钻孔孔、、微微波波钻钻孔孔、、激激光光钻钻孔孔、、水水射射流流钻钻孔孔、、氟氟氧氧化化学学反反应钻孔等。

应钻孔等 伞形钻架伞形钻架凿岩台车凿岩台车91011第二节第二节 凿岩机的构造与工作原理凿岩机的构造与工作原理 风风动动凿凿岩岩机机可可分分为为低低频频、、中中频频和和高高频频冲冲击击频频率率在在20002000次次/min/min以以下下为为低低频频，，20002000～～25002500次次/min/min为为中中频频，，超超过过25002500次次/min/min为为高高频频国国产产气气腿腿凿岩机，除凿岩机，除YTPYTP－－2626等少数为高频外，均为低、中频凿岩机等少数为高频外，均为低、中频凿岩机 手持式凿岩机目前使用很少手持式凿岩机目前使用很少气腿式凿岩机气腿式凿岩机因重量和手持式差因重量和手持式差不多，但有气腿支撑，可减轻体不多，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一、凿岩机的构造与工作原理气腿式风动凿岩机、液压凿岩机、煤电钻为代表气腿式风动凿岩机、液压凿岩机、煤电钻为代表12 ㈠㈠ 风动凿岩机的构造风动凿岩机的构造 ⑴ ⑴ 柄体柄体1 1：进气进水管道、操作阀、：进气进水管道、操作阀、气腿的调压阀和换向阀、水针。

气腿的调压阀和换向阀、水针 ⑵ ⑵ 缸体缸体2 2：阀柜：阀柜D D、、配气阀配气阀C C、、棘轮棘轮和旋转棒和旋转棒B B、、活塞活塞F F、、消音罩 ⑶ ⑶ 机头机头3 3：：锤锤G G、、转动套转动套I I、、钎卡和钎卡和外壳 13 ㈡㈡ 工作原理工作原理1. 冲击机构冲击机构2. 转钎机构转钎机构3. 排粉机构排粉机构4. 润滑机构润滑机构141. 1. 冲击机构：冲击机构：气缸气缸 + + 活塞活塞 + + 配气装置配气装置 冲程（活塞完成往复运动），活塞做冲程运动，冲击钎尾冲程（活塞完成往复运动），活塞做冲程运动，冲击钎尾C-C-滑阀，滑阀，6-6-滑阀前腔，气缸后腔，滑阀前腔，气缸后腔，7-7-活塞，活塞，8-8-排气口，排气口，11-11-回程气道回程气道㈡㈡ 工作原理工作原理排气口排气口活塞前端面活塞前端面配气阀片配气阀片15回程回程 排气口排气口162. 2. 旋转机构：旋转机构：内棘轮内棘轮 + + 螺旋棒螺旋棒 + + 活塞活塞 + + 转动套转动套 冲程冲程————活塞直线运动，带动旋转棒旋转活塞直线运动，带动旋转棒旋转 回程回程————旋转棒迫使活塞旋转，带动转动套、钎杆旋转旋转棒迫使活塞旋转，带动转动套、钎杆旋转 。

173. 3. 排粉系统：排粉系统： 注注水水排排粉粉系系统统－－开开钻钻供供水水、、停停钻钻停停水水：：由由气气道道2 2进进入入注注水水阀阀右右端端面面，，克克服服弹簧弹簧6 6的阻力，阀左移，开启水路的阻力，阀左移，开启水路 湿湿式式排排粉粉——压压力力水水，，水水压压比比风风压压低低0.1~0.2MPa0.1~0.2MPa 强力吹扫炮眼系统强力吹扫炮眼系统 184. 4. 润滑系统：润滑系统：注油器，注油器，3~5ml/min 悬挂式：悬挂在风管弯头处，容油量较小；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，容油量较大落地式：放在离凿岩机不远的进风管中部，容油量较大19㈢㈢ 推进机构与架钻设备推进机构与架钻设备1.1.气腿：推进气腿：推进 + + 架架支支 支设角支设角30°30°～～50°50°2. 2. 掘进凿岩台车：掘进凿岩台车： 钻臂架支钻臂架支3. 3. 伞钻：伞钻：20凿岩台车凿岩台车 国产国产CGJ-2型凿岩台车，配备两台型凿岩台车，配备两台YT－－24凿岩机，轨轮式凿岩机，轨轮式 风动风动马达丝杠推进，马达丝杠推进， 直流电动机驱动轨轮行走直流电动机驱动轨轮行走21One-boom rig Three-boom rig 22伞钻伞钻23㈣㈣ 凿岩机的使用凿岩机的使用⑴⑴及时加油及时加油⑵⑵合适的轴推力（克服反冲）合适的轴推力（克服反冲）⑶⑶压气压力，大于压气压力，大于0.5MPa0.5MPa⑷⑷水压低于风压，供水不中断水压低于风压，供水不中断⑸⑸钎子质量好钎子质量好《《工工业业企企业业噪噪声声卫卫生生标标准准》》规规定定8585分分贝贝为为每每天天接接触触噪噪声声8 8小小时时的的允允许许界界限限，，接接触触噪噪声声的的时时间间每每减减小小一一半半，，可可增增加加3 3分分贝贝，，但但最最强强不不得得超超过过115115分贝。

分贝 各型凿岩机的噪声各型凿岩机的噪声约为约为105105分贝（在空旷分贝（在空旷地方空打测得）井下地方空打测得）井下的噪声的噪声85%85%是排气噪声，是排气噪声，消音罩约降低消音罩约降低5~7分贝分贝 24二二. . 液压凿岩机液压凿岩机1.1.构造构造⑴ ⑴ 冲击机构：油缸冲击机构：油缸 + + 活塞活塞 + + 配油装置配油装置 （油压在（油压在10MPa10MPa以上）以上）⑵ ⑵ 旋转机构：独立外回转机构旋转机构：独立外回转机构 液压马达带动齿轮液压马达带动齿轮⑶ ⑶ 排粉系统：侧向供水排粉排粉系统：侧向供水排粉2.2.优缺点优缺点⑴ ⑴ 钻速高（纯钻速钻速高（纯钻速2~32~3倍）倍）⑵ ⑵ 可调整（功率可调整，钻凿较深和直径较大的孔）可调整（功率可调整，钻凿较深和直径较大的孔）⑶ ⑶ 自润滑自润滑⑷ ⑷ 可钻硬岩、大直径深眼可钻硬岩、大直径深眼⑸ ⑸ 环卫好（噪音低环卫好（噪音低10~1510~15分贝，分贝，9090分贝以下分贝以下，没有油雾水气），没有油雾水气） 25 三三. . 旋转式钻眼机械旋转式钻眼机械 煤电钻煤电钻 ⑴ ⑴ 适用条件：煤及适用条件：煤及 f＜＜3 3 的岩层。

的岩层 ⑵ ⑵ 构构造造：：散散热热风风扇扇 + + 开开关关手手柄柄 + + 电电动动机机 + + 减减速速器器 + + 钎钎套套筒筒 电压电压127v，，功率功率1.2~2.0kW（（多为多为1.2kW），），转速转速2700转转/分 外壳为铝合金铸造，密封防爆外壳为铝合金铸造，密封防爆 ⑶⑶ 轴推力：人力推顶轴推力：人力推顶 26 [ [适用范围适用范围] ] 本系列煤电钻适用于煤矿井下及其周围介质中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，在交流有甲烷、煤尘等爆炸性混合物气体的环境中，在交流50Hz50Hz，，电压为电压为127V127V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 [ [产品特点产品特点] 1] 1、结构紧凑，型式多样，有普通型、强力型、湿式型、结构紧凑，型式多样，有普通型、强力型、湿式型等 2 2、扭矩大，适合中硬和硬煤层钻眼扭矩大，适合中硬和硬煤层钻眼。

ZMZM系列矿用隔爆型手持式煤电钻系列矿用隔爆型手持式煤电钻273. 岩石电钻组成：电动机、减速箱、牵引装置、机壳和供水装置必须有推进装置 适用条件：适用于在 f =4～6的岩石中钻眼28第三节第三节 钻眼工具钻眼工具一、凿岩机的钎子一、凿岩机的钎子1. 整体钎子：整体钎子：292. 组合钎子组合钎子 一字形：速度快、制造和修磨简单、磨损快、易夹钎一字形：速度快、制造和修磨简单、磨损快、易夹钎 十字形：速度慢、孔圆，制造和修磨复杂，用料多十字形：速度慢、孔圆，制造和修磨复杂，用料多⑴ ⑴ 钎头钎头 球齿形：硬岩钻眼球齿形：硬岩钻眼 材材料料 钎钎头头体体：：合合金金钢钢，，55SiMnMo55SiMnMo、、40MnMoV40MnMoV 钎钎 刃：钨钴类合金刃：钨钴类合金 3031a) 镶镶KO型硬质合金片型硬质合金片; b) 镶镶K1型硬质合金片型硬质合金片 标准直径十字形钎头标准直径十字形钎头钎头结构参数钎头结构参数①①刃角，刃角，110110o o②②隙角，隙角，3 3o o③③弧形钎刃，弧形钎刃，180mm180mm曲率半径曲率半径④④钎头直径，钎头直径，38~43mm38~43mm⑤⑤排粉沟排粉沟32中心孔：中心孔：⑵ ⑵ 钎杆钎杆 中空六角形中空六角形B22B22、、B25B25；； 中空圆形中空圆形D32D32、、D38D38（（重型导轨式凿岩机）重型导轨式凿岩机） 材料：材料：ZK8CrZK8Cr、、ZK55SiMnMoZK55SiMnMo⑶ ⑶ 钎头和钎杆的连接钎头和钎杆的连接：：锥形连接，锥角度为锥形连接，锥角度为7°7°，插入深度，插入深度24~38mm24~38mm （（留有过渡缝隙留有过渡缝隙6 6～～8mm8mm）） 能量传递效率和钎杆、钎头寿命能量传递效率和钎杆、钎头寿命能量传递效率和钎杆、钎头寿命能量传递效率和钎杆、钎头寿命3334麻花钎子麻花钎子 ⑴ ⑴ 钻头、方槽、尾孔、麻花钻杆、钻杆尾部钻头、方槽、尾孔、麻花钻杆、钻杆尾部 ⑵ ⑵ 麻花钻杆：菱形或矩形，麻花钻杆：菱形或矩形，T7T7或或T8T8钢钢传递轴压和扭矩，螺纹方向与钻头方向一致，螺旋沟槽排粉，传递轴压和扭矩，螺纹方向与钻头方向一致，螺旋沟槽排粉，螺距一般为螺距一般为7070～～80mm 80mm 。

二二. . 电钻钎子：电钻钎子：3536第四节第四节 空气压缩机及压风供应空气压缩机及压风供应 空气压缩机亦称压风机，是矿山四大固定设备之一（空气压缩机亦称压风机，是矿山四大固定设备之一（通、通、压、、排、提升排、提升）通过空气压缩机，可将自由空气压缩到所需要的压力）通过空气压缩机，可将自由空气压缩到所需要的压力而成为压缩空气，用以驱动风动机具，而成为压缩空气，用以驱动风动机具，如风钻、风镐、抓岩机、风如风钻、风镐、抓岩机、风水泵、空气锤、铆钉机、锻钎机等水泵、空气锤、铆钉机、锻钎机等在矿山岩巷开拓中广泛应用的在矿山岩巷开拓中广泛应用的喷混凝土喷混凝土技术，也是用压缩空气做喷射动力的此外，矿山还经常技术，也是用压缩空气做喷射动力的此外，矿山还经常用压缩空气进行清理水仓，驱动副井上、下口的风动操车设备和主用压缩空气进行清理水仓，驱动副井上、下口的风动操车设备和主井上、下口风动装、卸载设备因此，必须设置多台空气压缩机组井上、下口风动装、卸载设备因此，必须设置多台空气压缩机组成的压缩机站，以满足对压气的需求成的压缩机站，以满足对压气的需求 37 用用空空气气压压缩缩机机产产生生的的压压缩缩空空气气作作原原动动力力，，与与使使用用电电力力相相比比较较有有如下优点：如下优点：（（1 1））在在有有瓦瓦斯斯的的矿矿井井中中，，可可以以避避免免因因电电动动机机具具产产生生的的电电火火花花而而引引起的瓦斯爆炸；起的瓦斯爆炸；（（2 2））不不会会因因为为过过载载而而损损坏坏机机具具。

适适用用于于钻钻削削坚坚硬硬岩岩石石的的冲冲击击式式和和负载变化很大的风动工具；负载变化很大的风动工具；（（3 3）压缩空气可进行能量储存，不凝结，输送方便；）压缩空气可进行能量储存，不凝结，输送方便；（（4 4））压压缩缩空空气气以以及及风风动动机机具具排排出出的的空空气气，，不不污污染染环环境境，，并并有有助助于于井下的通风井下的通风 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 38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：空气压缩机站的设备包括以下四部分：（（1 1）空气压缩机：除空压机外，还包）空气压缩机：除空压机外，还包括中间冷却器、油润滑系统等装置括中间冷却器、油润滑系统等装置2 2）拖动装置：一般采用电动机，并）拖动装置：一般采用电动机，并附有启动和保护设备附有启动和保护设备3 3）附属装置：包括储气罐、空气滤）附属装置：包括储气罐、空气滤清器、冷却水系统清器、冷却水系统。

4 4）压缩空气管网：包括管路、管路）压缩空气管网：包括管路、管路附件及油水分离器附件及油水分离器391.1.冷却系统冷却系统2 2 可靠的进气阀可靠的进气阀 3 3 油气分离器油气分离器 4 4 卓越主机卓越主机 5 5 可靠的保压阀可靠的保压阀 6 6 精细油过滤器精细油过滤器 7 7 方便操作面板方便操作面板 8 8 智能控制系统智能控制系统40空空气气滤滤清清器器41二、压缩空气的基本生产过程 42四台四台5L5L－－40/840/8空气压缩机站的布置空气压缩机站的布置 水泵水泵 水池水池 风包风包 过滤器过滤器 电控设备电控设备 电动机电动机 压缩机压缩机 43本章思考题本章思考题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？．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？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？．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？．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．常用的钎头、钻头形状有哪些？其使用条件是什么?6．在煤矿中为什么要采用压缩空气为动力？．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？．简述煤电钻的构造？44。