1、2019/7/28,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,2019/7/28,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
2、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。,2019/7/28,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。,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,4,2019/7/28,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
3、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,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,6,2019/7/28,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。,2019/7/28,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
4、凿岩面积大致相等，有利于提高钻进速度和钻头寿命。,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,9,2019/7/28,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。,2019/7/28,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
5、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。,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,12,2019/7/28,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。,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,14,2019/7/28,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
6、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。,2019/7/28,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。,2019/7/28,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。,2019/7/28,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
7、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。,2019/7/28,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。,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,20,4、钻具轴压力,2019/7/28,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
8、有磨损作用（喷砂作用）,2019/7/28,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。,2019/7/28,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。,2019/7/28,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
9、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,2019/7/28,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1025mm，可以增加排岩效率。,2019/7/28,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
10、。,2019/7/28,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）,2019/7/28,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-150 KQ-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
11、用DM45(200mm)、DM30(170mm） 阿特拉斯柯普柯（瑞典）全液压钻机。,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,29,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,30,KQ-200A,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,31,第七节、设备选型,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,32,DM45操作台,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,33,DM45鸟瞰图,2019/7/28,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,2019/7/28,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
12、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 =68 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）,2019/7/28,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,2019/7/28,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、设计手册。 网上检索（厂家、文献、论文、作业、ppt课件）。 现场搜集资料。 同类型矿山经验。,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,38,作业布置,作业要求 1、A4电子版 2、四号、小四号字 3、表格用三线格式 4、公式必须说明含义 5、选择的钻机必须有文字说明理由 6、必须查找一篇有关爆破或钻孔论文写出文章主要核心议题.,2019/7/28,呼伦贝尔学院工程技术学院,39,课间休息,
