牙輪鑽進

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

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。