文档介绍：第五章露天开采工艺
露天开采四个工艺
穿孔
爆破
铲装与运输
排岩
第一节穿孔作业
一、穿孔方法与穿孔设备
穿孔方法:热力破碎穿孔和机械破碎穿孔两种方法。
穿孔设备:火钻、钢绳式冲击钻、潜孔钻、牙轮钻、凿岩台车。
目前主要应用设备:牙轮钻、潜孔钻、凿岩台车。
二、牙轮钻机
目前,80%的露天金属矿山使用牙轮钻机穿孔。
牙轮钻机的优点:穿孔作业效率高、作业成本低、机械化程度高、适用于各种硬度的矿岩中穿孔。
(一)牙轮钻机的工作原理
牙轮钻机如图所示,它是通过钻机的回转和推压机构使钻杆带动钻头连续转动,同时对钻头施加轴向压力,以回转动压和强大的静压使与钻头接触的岩石粉碎破坏。同时通过钻杆与钻头中的风孔向孔底注入压缩空气,利用压缩空气将空地岩粉吹出孔外,从而形成炮孔。
(二)牙轮钻机的钻具
牙轮钻机的钻具包括:钻杆、稳杆器、减震器和牙轮钻头。如图18-2
。
稳杆器可减小钻杆摆动,防止钻孔偏斜。
钻头是直接破碎岩石的工作部件。如图18-3和18-4所示。
(三)牙轮钻机的工作参数
牙轮钻机的主要工作参数:钻压、钻具转速、排渣风量与风压。合理使用这些参数可以提高凿岩效率延长钻头寿命。
1、钻压:根据实践经验总结出不同矿岩硬度系数选取不同的钻压,如表18-2。(10~40t)
f
直径 190mm
直径 250mm
直径310mm
8
10
10
12
14
16
18
22
20
tooth
钻压超过岩石的抗压强度,岩石被压碎,此时,钻孔速度快,钻头寿命长。
2、钻速与钻具的转速: 如图18-5。在不同的轴压下钻头钻进速度V与钻具转速n的关系。
由图可见,转速达到一定值后,钻进速度不增反而减小。
原因:转速快,齿轮与孔底岩石的作用时间短()未能充分发挥齿对岩石的破坏作用,且加速了钻杆的震动和钻头磨损。
根据经验,得出表18-3的最佳转速。
钻机类型
轻型钻机
中型钻机
重型钻机
岩石硬度系数
F<8
F=10~14
F=15~20
转速 r/min
80~120
60~100
50~80
3、排渣风速与风量: 经验表明:排渣风量不足时,岩渣在孔底被反复破碎,将显著地降低钻进速度和钻头寿命; 另一方面,排渣风量过大,从孔底吹出的岩渣对钻头和钻杆的磨损作用也将显著增大。drilling视频
排渣风量Q:
D —钻孔直径;m
d —钻杆直径;m
VH —回风速度; m/min
Q—排渣风量,m3/min。
为了便于排渣,(D-d) 应大于20mm。
目前,国内外度趋向于加大排渣风量,借以提高钻头的使用寿命和钻孔速度。
当炮孔直径为310mm时,钻杆直径为270mm,要求的排渣风速为20m/s,排渣风量为4m3/s。
(四)牙轮钻机的生产能力
即台班生产能力和台年综合生产能力
1、牙轮钻机的台班生产能力
即每台牙轮钻机每一班工时内钻进的米数。
Vb = v Tbη
Vb —牙轮钻机台班生产能力,米/台班
v —牙轮钻机的钻进速度, cm/min,
Tb —班工作时间,h,
η—班工作时间利用系数,~
经验公式, v=/(9800Df)=×400000×150/(×1000×25×12)
= 76cm/min==
P——轴压,N, n——钻速,m/min, D——直径,cm;
f——普氏系数
矿山
矿岩穿孔单台平均综合效率(m/年)
矿岩硬度系数f
1994年
1995年
1996年
南芬露天矿
8~18
31780
28688
34320
水厂铁矿
8~14
35877
31705
35220
歪头山铁矿
12~15
26057
27172
29352
齐大山铁矿
12~18
30738
24012
23160
2、钻机的台年综合生产能力(23000~33000m/a)
由于管理和钻机本身故障引起的停机原因,
牙轮钻机的年综合生产能力,如表18-4。
(五)牙轮钻机的需求数量
钻机数量取决于矿山的设计年采剥总量、钻机的设计年综合生产能力与每米炮孔的爆破量。
N ——所需要的钻机数量,台,
Q ——矿山设计年采剥总量,t/a,
L ——每台牙轮钻机的年穿孔效率,m/a,
q ——每米炮