第二章鑿巖方法

第二章鑿巖方法第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)概述破碎巖石的方法很多，歸納起來可分為機械破巖方法和新式破巖方法兩大類。而目前比較成熟且真正適用于鑿巖工作的基本方法是物理作用范疇的機械破巖法。新式破巖法主要有：熱力破巖法、水力破巖、激光破巖、超聲波破巖、電磁破巖、水電效應(yīng)破巖和電子束破巖在坑道掘進中，鑿巖方法按其對破碎巖石的不同方式分為沖擊式、回轉(zhuǎn)式、沖擊回轉(zhuǎn)式等三種。第2頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三采礦技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，鑿巖技術(shù)也得到突飛猛進的發(fā)展。目前，真正適用于鑿巖工程的基本方法是機械破碎法。根據(jù)破碎作用的方式不同，機械破碎鑿巖方法可分為沖擊式鑿巖、回轉(zhuǎn)式鑿巖及回轉(zhuǎn)-沖擊式鑿巖。沖擊式鑿巖主要應(yīng)用于堅硬和磨蝕性大的巖石，回轉(zhuǎn)式鑿巖主要適用于軟巖及磨蝕小的巖石?；剞D(zhuǎn)-沖擊式鑿巖兼有兩者的優(yōu)點，適用范圍較廣泛。對于金屬地下礦山來說，主要是用沖擊式鑿巖。

第3頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)概述鑿巖系統(tǒng)鑿巖過程

現(xiàn)代鑿巖的基本問題

第4頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三一、沖擊式鑿巖法手錘沖擊鑿巖的基本動作：沖擊、轉(zhuǎn)釬、排粉沖擊式鑿巖法也不外乎這三個基本動作。其過程（原理）如圖

圖--沖擊式鑿巖破碎巖石原理第5頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三沖擊式鑿巖法主要是利用作用在釬頭上的沖擊力，使釬頭的刀刃切入巖石，將巖石破碎。每沖擊一次后，下一次沖擊前釬子轉(zhuǎn)動一定角度，使釬刃在第二次沖擊巖石時，調(diào)換一個位置，從而順序逐層地破碎巖石。

1、沖擊式鑿巖法工作原理第6頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三一、沖擊式鑿巖

2、保證鉆進的必要條件是：（1）釬頭沖擊巖石時，單位接觸面積上的沖擊力必須大于巖石的動載抗壓入強度，并能輔助剪切掉兩次沖擊鑿痕所夾的扇形面積；（2）釬頭材料的強度必須大于巖石的強度，并具有足夠的韌度，以避免釬頭過早損壞。第7頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三3、沖擊式鑿巖法的特點（1）巖石抗沖擊強度大大小于靜載下抗壓強度，在堅硬巖石中破碎效果好；（２）鉆眼時，所需軸向推力小，釬頭磨損和消耗在磨擦上的功?。唬?）在軟巖中形成的鑿痕體積小，從鑿痕內(nèi)排出巖粉困難，鉆眼效率低；（4）巖石破碎過程不連續(xù)，沖擊頻率低時鉆眼速度慢；此外，風(fēng)動鑿巖機工作時震動噪音大，粉塵較高。根據(jù)上述特點，沖擊式鉆眼法主要應(yīng)用于堅硬和磨蝕性巖石中鉆眼。第8頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三二、回轉(zhuǎn)式鑿巖法1、保證鉆進的兩個必要條件：（1）軸向推力必須大于巖石的抗壓強度。（2）回轉(zhuǎn)力矩所產(chǎn)生的切削力必須大于巖石的抗剪切強度。圖--回轉(zhuǎn)式鑿巖破碎巖石過程第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三回轉(zhuǎn)式鉆眼法是在釬頭上加以軸向推力P1，使釬刃切入巖石，同時給釬頭以回轉(zhuǎn)力矩P2，使釬刃不斷切削眼底巖石，如圖3-2所示，同時它利用螺旋形釬桿將破碎的巖屑或巖粉自動排出，這樣連續(xù)不斷的動作，鉆出了炮眼。

2、回轉(zhuǎn)式鑿巖法工作原理第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三3、回轉(zhuǎn)式鉆眼法的特點1、呈連續(xù)剪切破碎，鉆進純工作時間長，能量利用率較高；2、回轉(zhuǎn)式鉆機工作中振動、噪音和粉塵較低；3、必須靜力壓入巖石，所需軸推力大，導(dǎo)致鉆頭與巖石摩擦阻力增加，鉆頭磨損增大；軸推力增大亦導(dǎo)致設(shè)備笨重。根據(jù)上述特點，回轉(zhuǎn)式鉆眼法常用于軟巖和磨蝕性不大的巖石。第11頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三三、沖擊回轉(zhuǎn)式鑿巖法此種方法是介于回轉(zhuǎn)式和沖擊式之間的鑿巖法，當(dāng)對巖石受沖擊時，釬子同時回轉(zhuǎn)，因而鉆進速度很高。在回轉(zhuǎn)沖擊式鑿巖法中，鉆頭除承受較大的軸向靜壓力和回轉(zhuǎn)力矩外，并承受定時的沖擊載荷。因此，合金釬頭磨損非常歷害，需要有很好的鑿巖工具。

第12頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)鑿巖機械一、鑿巖機械的分類鑿巖機械鑿巖機鑿巖輔助設(shè)備風(fēng)動液壓內(nèi)燃電動支撐、推進、行走機構(gòu)其它輔助設(shè)備氣腿、液腿鉆架臺車注油器集塵器磨釬器水箱第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三風(fēng)動鑿巖機分類第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三手持式鑿巖機導(dǎo)軌式鑿巖機第16頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)鑿巖機械二、鑿巖機械型號編制方法鑿巖機械的型號一般由類、組、型代號與主參數(shù)代號兩部分組成。主參數(shù)代號特性代號類、組、型代號例如YTP26（YTP26）氣腿式高頻重量（kg)第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三1、鑿巖機由哪幾個主要部件組成。柄體、把手、缸體、機頭等主要部件2、鑿巖機的內(nèi)部構(gòu)造三、風(fēng)動沖擊式鑿巖機7891-缸體；2-釬桿；3-進水管；4-進氣管；5-氣腿；6-注油器；7-柄體；8-機頭；9-把手；第18頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三1－柄體；2－缸體；3－機頭；4－螺桿；5－操縱閥；6－棘輪；7－配氣閥；8－螺旋棒；9－活塞；10－導(dǎo)向套；11－轉(zhuǎn)動套；12－釬套；13－水針；14－釬卡；15－把手；16－消音罩；17－螺旋母第19頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三氣腿鑿巖機構(gòu)造圖第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三沖擊機構(gòu)，轉(zhuǎn)釬機構(gòu)、排粉機構(gòu)、潤滑機構(gòu)，推進和支撐機構(gòu)，消聲機構(gòu)等.3、鑿巖機機構(gòu)組成第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三(1)沖擊配氣機構(gòu)

A、其簡單工作原理是：依靠配氣閥的交替變換位置，適時改變進氣方向，將壓氣分配到缸的前腔與后腔，推動活塞做高速往復(fù)運動。并以一定的動能沖擊釬尾。環(huán)狀閥配氣機構(gòu)工作原理：第22頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三環(huán)狀閥配氣裝置動作原理圖A1-操縱閥氣道，2-柄體氣室，3-棘輪孔道，4-閥柜孔道，5-環(huán)形氣室，6-閥套孔道，7-回程孔道，8-環(huán)形氣室工作沖程第23頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三環(huán)狀閥配氣裝置動作原理圖B1-操縱閥氣道，2-柄體氣室，3-棘輪孔道，4-閥柜孔道，5-環(huán)形氣室，6-閥套孔道，7-回程孔道，8-環(huán)形氣室返回沖程第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三（2）轉(zhuǎn)釬機構(gòu)A、轉(zhuǎn)釬機構(gòu)的分類：根據(jù)釬桿回轉(zhuǎn)力矩傳遞方式的不同，鑿巖機的轉(zhuǎn)釬機構(gòu)可以分為外回轉(zhuǎn)和內(nèi)回轉(zhuǎn)兩大類。外回轉(zhuǎn)亦稱獨立回轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)釬機構(gòu)由獨立發(fā)動機帶動。內(nèi)回轉(zhuǎn)鑿巖機則是靠活塞往返運動帶動釬桿作間歇式轉(zhuǎn)動。B、組成：棘輪1、棘爪2、螺旋棒3、活塞4（其大頭一端裝有螺旋母）轉(zhuǎn)動套5、釬尾套6等組成。C、轉(zhuǎn)釬機構(gòu)的工作原理第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三沖程動作回程動作轉(zhuǎn)釬機構(gòu)1、棘輪；2-棘爪；3、螺旋棒；4-活塞；5、轉(zhuǎn)動套；6-釬尾套；7-釬桿第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三（一）鑿巖分類根據(jù)所鉆鑿的孔深和孔徑的不同，分為：淺孔鑿巖孔深小于3～5m、孔徑為30～46mm中深孔鑿巖孔深為5～15m、孔徑為50～70mm深孔鑿巖孔深大于15m、孔徑大于90mm第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三4、鑿巖工具

釬頭直接破碎巖石的，釬子的主要組成部分。釬刃部位都焊有硬質(zhì)合金片。釬刃的排列有一字形、十字形、丁字形等，釬頭也就根據(jù)釬刃的排列方式來命名。一字形釬頭制造、修磨簡單，在淺眼鑿巖中用得比較廣泛。多刃形釬頭(如十字形、丁字形等)鑿出的炮眼眼底較平、孔形較圓，不易夾釬，而且釬頭的耐磨性較好。因此在裂隙多的巖石中鑿巖為了避免夾釬，或在堅硬巖石中鑿巖為了減少釬頭的磨損，多采用多刃形釬頭。第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三釬桿釬桿的尾部叫釬尾，釬桿與釬尾之間有一個凸緣叫釬肩。活頭釬子的釬頭是可以拆卸的，釬頭與釬桿可用錐形或螺紋連結(jié)。釬桿是用來傳遞沖擊功和扭矩的。因此需要有足夠的強度和抗腐蝕能力。淺眼鑿巖中多用中空六角鋼，深孔鑿巖則多用圓形中空釬子鋼。第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三三、釬子沖擊式鑿巖工具通常稱為釬子，它由釬頭、釬桿和釬尾三部分組成

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圖---釬子1-釬頭，2-釬桿，3-釬肩，4-釬尾，5-水孔釬子可分為整體釬子與活釬頭釬子（合成釬子）兩種

第32頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三（一）釬頭1、釬頭的主要質(zhì)量指標：

鉆眼速度、使用壽命、硬質(zhì)合金利用率。其中釬頭的使用壽命是綜合反映釬頭質(zhì)量和技術(shù)水平的主要指標。2、釬頭的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)和規(guī)格①常用的釬頭有一字型、十字型、球齒型等。其中一字型適用于堅固和比較完整致密的巖石。十字型釬頭適用于堅硬或巖石破碎、磨蝕性大、裂隙層理發(fā)育的地層。第33頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三D

一字形十字形球齒形第34頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三(一)釬頭②性能參數(shù)刃角一般為900-1100之間；刃弧高度為4-5mm；隙角一般為30左右，隙角的作用是減小釬頭與眼壁之間的摩擦；起始刃寬0.5mm-1mm之間。③釬頭的規(guī)格地質(zhì)勘探中常用釬頭的直徑為36-42mm。第35頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三(一)釬頭3、釬頭的材質(zhì)釬頭的鋼體一般選用45號、55號碳素鋼或40號錳鉬釩合金鋼等作原材料。釬頭合金片則是由碳化鎢和金屬鈷的粉末膠結(jié)而成。第36頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三(一)釬頭4、釬頭的修磨合理的修磨制度是“勤磨少修”，每次修磨要保持刃弧、刃角，也不要將釬頭磨的太尖，要保留起始刃寬即0.5mm左右，只要修磨注意，一個合金釬頭可修磨10-12次。修磨的砂輪最好采用綠色碳化硅，粒度為36—46目，線速度為12--15m/s，修磨應(yīng)采用濕磨。第37頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三(二)釬桿它包括釬桿、釬肩、釬尾、釬銷。釬桿的材質(zhì)為釬鋼。釬桿破損：在鑿巖過程中，釬桿的損壞形式較多，如釬尾的堆項與炸頂、釬肩磨損以及折斷。釬桿折斷是釬桿的主要破壞形式。釬桿折斷的類型：釬桿折斷按其性狀可分為疲勞折斷和脆性折斷兩種。第38頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三(二)釬桿1、疲勞折斷：釬桿折斷斷口可以明顯地分為兩個區(qū)域。即疲勞斷裂區(qū)和脆性斷裂區(qū)。疲勞斷裂區(qū)斷口光滑呈細瓷狀有光澤，脆性的斷裂斷口比較粗糙，呈現(xiàn)結(jié)晶狀，為釬桿最后瞬間沖擊斷裂的結(jié)果。2、脆性折斷：其特點是斷口全部為結(jié)晶狀外觀，沒有疲勞破壞特征，發(fā)生脆性折斷的主要原因是由于釬桿某處的缺陷以及鍛造熱處理不良原因所造成。第39頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三（五）潛孔式深孔鑿巖潛孔鑿巖，就是在鑿巖過程中使沖擊器潛入孔內(nèi)，以減小由于釬桿傳遞沖擊功所造成的能量損失，從而減小孔深對鑿巖效率的影響。第40頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三潛孔鑿巖的鑿巖設(shè)備是潛孔鉆機，我國地下礦山常用的有YQ-80，YQ-100及QZ-165等型號，在堅固性系數(shù)f=8～14的礦巖中鉆鑿孔徑為80～165mm的深孔，能獲得較高的鑿巖速度。潛孔鉆機由回轉(zhuǎn)機構(gòu)、升降機構(gòu)、推壓機構(gòu)、支承機構(gòu)和沖擊機構(gòu)等部分組成。第41頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三潛孔鉆機是沖擊