牙輪鑽進是指利用牙輪破碎岩石,形成鑽孔或井巷的技術。1907年首先在美國用於油井鑽鑿。1957年以後,在美國和蘇聯露天金屬礦山得到推廣。1973年開始套用於中國大、中型露天礦山。牙輪鑽進也用於井巷掘進機的工作機構上。
基本介紹
- 中文名:牙輪鑽進
- 外文名:Rock drilling
- 首次套用:1907年
- 原理:利用牙輪破碎岩石
- 領域:工程技術
- 學科:礦業工程
簡介,工作原理,破碎岩石方式,工作參數,展望,
簡介
牙輪鑽進是指利用牙輪破碎岩石,形成鑽孔或井巷的技術。1907年首先在美國用於油井鑽鑿。1957年以後,在美國和蘇聯露天金屬礦山得到推廣。1973年開始套用於中國大、中型露天礦山。牙輪鑽進也用於井巷掘進機的工作機構上。
工作原理
在鑽頭上施加軸向壓力,使其齒侵入岩石,同時又給以扭矩,使牙輪在岩石表而滾動。當牙輪滾動時,牙輪齒以單齒和雙齒交替地接觸岩石(見圖1)。單齒著地時,牙輪軸心在O點,雙齒著地時,其軸心降至O1點,然後由O1又升到O2點,如此反覆地進行,造成對岩石的周期性衝擊。衝擊周期應延續一定的時間,才能保證充分破碎岩石。一般認為延續應在6~30ms範圍內。
破碎岩石方式
牙輪鑽進有三種作用:
(1)牙齒在岩石接觸面上的侵入力對岩石表面產生碾碎作用;
(2)牙齒作圓周運動時的向心力對岩石產生剪下作用;
(3)在牙齒的衝擊使岩石破碎成許多凹坑的前提下,牙輪通過滑移破碎岩石。為了增大牙輪的滑移作用,常把牙輪設計成帶有移軸,復錐和超、退頂的結構,以使它在軟岩中有更好的破碎岩石效果。
工作參數
(1)軸壓應使牙輪齒與岩石間的接觸應力大於岩石的侵人硬度,按岩石的硬度不同,每厘米孔徑的軸壓在5-14kN左右。
(2)扭矩是牙輪作功的主要部分。應予充分保證。
(3)鑽頭轉速,對軟岩為80-120r/min,對硬岩為50-80r/min。
(4)排碴風速通常為25-45m/s。各工作參數需合理選取與配合,才能獲得較高的鑽孔效率和鑽頭壽命。
展望
牙輪鑽進是在硬岩鑽鑿大口徑炮孔或巷道的有效方法,在露天礦鑿岩作業中,當炮孔直徑在200mm。以上時,牙輪鑽進的效率比鋼繩衝擊鑽和潛孔鑽分別高3-5倍和1倍以上,成本降低10%-30%。因此使用範圍不斷擴大。