牙輪鉆進工作原理

在鉆頭上施加軸向壓力 ，使其齒侵入巖石，同時又給以扭矩，使牙輪在巖石表而滾動。當牙輪滾動時，牙輪齒以單齒和雙齒交替地接觸巖石(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，然后由O1又升到O2點，如此反復地進行，造成對巖石的周期性沖擊。沖擊周期應延續(xù)一定的時間，才能保證充分破碎巖石。一般認為延續(xù)應在6~30ms范圍內。

牙輪鉆進是指利用牙輪破碎巖石，形成鉆孔或井巷的技術。1907年首先在美國用于油井鉆鑿。1957年以后，在美國和蘇聯(lián)露天金屬礦山得到推廣 。1973年開始應用于中國大、中型露天礦山。牙輪鉆進也用于井巷掘進機的工作機構上。

牙輪鉆進有三種作用：

(1)牙齒在巖石接觸面上的侵入力對巖石表面產生碾碎作用 ；

(2)牙齒作圓周運動時的向心力對巖石產生剪切作用；

(3)在牙齒的沖擊使巖石破碎成許多凹坑的前提下，牙輪通過滑移破碎巖石。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?shù)慕Y構，以使它在軟巖中有更好的破碎巖石效果。

(1)軸壓應使牙輪齒與巖石間的接觸應力大于巖石的侵人硬度，按巖石的硬度不同，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)鉆頭轉速，對軟巖為80-120r/min，對硬巖為50-80r/min。

(4)排碴風速通常為25-45m/s。各工作參數(shù)需合理選取與配合，才能獲得較高的鉆孔效率和鉆頭壽命。

牙輪鉆進是在硬巖鉆鑿大口徑炮孔或巷道的有效方法，在露天礦鑿巖作業(yè)中 ，當炮孔直徑在200mm。以上時，牙輪鉆進的效率比鋼繩沖擊鉆和潛孔鉆分別高3-5倍和1倍以上，成本降低10%-30%。因此使用范圍不斷擴大。2100433B

以往施工大口徑、高承載力的嵌巖鉆孔灌注樁大多采用鋼?；蚝辖鸬确椒ㄣ@進，設備機具損耗大，施工成本高，且施工質量難以保證。牙輪嵌巖樁工碎巖機理，適于基巖面較平坦的嵌巖灌注樁孔施工。該工法能大幅度提率，縮短成孔時間10－15h；同時能保證嵌巖深度，工程質量可靠，經計要求；施工中穩(wěn)定性好，利于安全生產；且可降低施工成本，提高經米嵌巖鉆頭成本節(jié)約2860元。該工法操作簡便，適應性廣。 2100433B

常用的有四牙輪和六牙輪取心鉆頭兩種。四牙輪取心鉆頭的牙輪有圓錐狀與圓柱狀兩種型式； 六牙輪取心鉆頭的牙輪都是柱狀。為了使鉆頭旋轉平穩(wěn)，取心鉆頭的內孔與鉆頭外圓應力求同心，防止偏心，內孔切出的巖心應是一個正圓，不得呈橢圓。牙輪的排列要對稱，且各牙輪底必須在與鉆頭軸線相垂直的同一平面上。牙輪上齒的大小、多少及排列應隨所鉆巖性不同而異。