牙輪鉆機(jī)起源和分類

1933年，比塞洛斯進(jìn)入鉆機(jī)市場(chǎng)；1952 年，比塞洛斯生產(chǎn)了第一臺(tái)商業(yè)認(rèn)可的電動(dòng)型牙輪鉆機(jī)；1945年，俄羅斯重型機(jī)械聯(lián)合公司（即烏拉爾機(jī)械）開始制造重型牙輪鉆機(jī)；此后，美國的加登納-丹佛公司（簡稱G-D公司）和德雷賽工業(yè)公司馬里恩機(jī)鏟分公司也相繼開發(fā)了牙輪鉆機(jī)。在20世紀(jì)90年代初期，P-H公司也開發(fā)了牙輪鉆機(jī)；我國從20世紀(jì)60年代起開始研制牙輪鉆機(jī)，到80年代研制成功并投入市場(chǎng)。

一般鉆孔直徑在280～380 mm范圍內(nèi)的鉆機(jī)稱為大型鉆機(jī)，牙輪鉆機(jī)主要用于露天礦山200 mm以上的炮孔鑿巖作業(yè)。

牙輪鉆機(jī)即一種鉆孔設(shè)備，多用于大型露天礦山。半個(gè)世紀(jì)以來，露天穿孔設(shè)備經(jīng)歷了“磕頭鉆”、噴火鉆、沖擊（潛孔）鉆的發(fā)展，最終牙輪鉆機(jī)以鉆孔孔徑大、穿孔效率高等優(yōu)點(diǎn)成為大、中型露天礦普遍使用的穿孔設(shè)備 。

1 國外牙輪鉆機(jī)的現(xiàn)狀及主要廠家的技術(shù)特點(diǎn)

國外能批量制造牙輪鉆機(jī)的國家主要是美國、俄羅斯和日本。美國設(shè)計(jì)制造的牙輪鉆機(jī)技術(shù)水平較高，性能較好，幾乎暢銷全球。

世界上主要生產(chǎn)牙輪鉆機(jī)的3家公司都在美國：比塞洛斯公司（BE，已被卡特彼勒并購）、英格索蘭（IR，已被阿特拉斯.科普柯公司并購）和P&H公司（已被久益國際并購）。比塞洛斯和英格索蘭公司是生產(chǎn)牙輪鉆機(jī)歷史悠久的公司，而P&H公司是1991年收購了加德納-丹佛公司的牙輪鉆機(jī)生產(chǎn)線后進(jìn)入牙輪鉆機(jī)市場(chǎng)的。

1）比塞洛斯公司是世界最大、歷史較悠久而技術(shù)先進(jìn)的牙輪鉆機(jī)制造商之一。49-R、65-R和67-R及其派生系列是該公司主要產(chǎn)品，代表了21世紀(jì)初的世界先進(jìn)水平。其中，49-R型牙輪鉆機(jī)的特點(diǎn)包括：電動(dòng)無鏈齒條齒輪加壓提升系統(tǒng)可保持軸壓力均勻，提高鉆進(jìn)速度，延長鉆頭壽命；無鏈可反轉(zhuǎn)履帶行走系統(tǒng)可快速使鉆機(jī)定位，4 s內(nèi)自動(dòng)找平；高效螺桿空壓機(jī)可增大壓縮空氣量，快速排除孔底巖渣，加快鉆孔速度；由PLC管理全部鉆機(jī)功能提高了生產(chǎn)效率和安全性；可編程的鉆機(jī)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鉆機(jī)，提高鉆進(jìn)效率。

為滿足鐵燧石中鉆孔的需要，該公司在49-R型鉆機(jī)的基礎(chǔ)上又研制出了更大型59-R型鉆機(jī)，軸壓力達(dá)585～630 kN，排渣風(fēng)速達(dá)35.56 m/s，孔徑達(dá)406～445 mm。59-R型鉆機(jī)的履帶架、找平千斤頂、液壓系統(tǒng)、鉆架、加壓提升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)小車、主空壓機(jī)和可編程序控制等方面都較49-R型鉆機(jī)有所改進(jìn)和完善，其在鐵礦鉆孔速度達(dá)28.3 m/h。

2）英格索蘭公司在礦用牙輪鉆機(jī)方面主要生產(chǎn)全液壓牙輪、潛孔兩用鉆機(jī)。其主要產(chǎn)品有DM-25、DM-45E、DM-50E、DM-H 和DM-M 等型號(hào)。其特點(diǎn)是全部動(dòng)作由液壓驅(qū)動(dòng)，整機(jī)動(dòng)力則任選柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或電力。20世紀(jì)80年代初，英格索蘭公司推出DM-H型鉆機(jī)，軸壓力500 kN，孔徑為311～381 mm。采用液壓挖掘機(jī)式履帶行走裝置，由兩臺(tái)液壓馬達(dá)分別傳動(dòng)兩條履帶，提高了機(jī)動(dòng)性，移位作業(yè)時(shí)間由幾小時(shí)減少到幾分鐘。20世紀(jì)80年代中期到90年代陸續(xù)推出了性能不斷完善的DM-M型、DM-M2型和DM-M3型鉆機(jī)。英格索蘭公司推出的大軸壓的Pit Viper Series351型牙輪鉆機(jī)，該機(jī)型軸壓力為570 kN,排氣量為6 500m2/min,排氣壓力為0.76 MPa。

此外，英格索蘭公司研究開發(fā)的鉆機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)（IRDMS），能使操作者從控制臺(tái)監(jiān)視鉆進(jìn)速度、孔深、總進(jìn)尺以及已鉆出的孔數(shù)等鉆進(jìn)參數(shù)。同時(shí)還可以診斷出關(guān)鍵件的溫度、壓力、過濾器狀況等與機(jī)械和系統(tǒng)功能有關(guān)的故障，并能把數(shù)據(jù)傳輸給鉆機(jī)外的計(jì)算機(jī)，或者與礦山無線系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

3）P&H公司牙輪鉆機(jī)系列包括3種型號(hào)：

P&H70A型，其軸壓力為408 kN，最大孔徑達(dá)311 mm；

P&H100B型，軸壓力為590 kN，最大孔徑達(dá)445 mm；

P&H120A型，軸壓力為680 kN，最大孔徑達(dá)559 mm。

所有P&H 鉆機(jī)均裝備以PLC 為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，把鉆機(jī)上的全部控制和顯示功能集合到一體?？煽刂沏@機(jī)的自動(dòng)鉆進(jìn)、水平找平、主壓縮空氣供應(yīng)、自動(dòng)潤滑、液壓系統(tǒng)和馬達(dá)動(dòng)作、回轉(zhuǎn)速度和傳動(dòng)、提升運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)以及行走運(yùn)動(dòng)等工作；同時(shí)，監(jiān)測(cè)鉆機(jī)的液壓和空氣過濾器、鉆進(jìn)深度和鉆進(jìn)速度、作業(yè)參數(shù)以及各種傳動(dòng)中的任何故障，壓縮空氣和油的臨界溫度、PLC的輸入和輸出狀態(tài)等全部信息都能在駕駛室的計(jì)算機(jī)上顯示。

2 國內(nèi)牙輪鉆機(jī)的現(xiàn)狀及主要廠家的技術(shù)特點(diǎn)

我國從20世紀(jì)60年代起開始研制牙輪鉆機(jī)，經(jīng)過多次改良和淘汰，還在生產(chǎn)和使用的有KY和YZ兩大系列12種型號(hào)。主要研制單位有：洛陽礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院、南昌凱馬有限公司和中鋼衡重公司等。

國產(chǎn)牙輪鉆機(jī)已達(dá)到美國20世紀(jì)90年代初的技術(shù)水平，但在整體性能上與國外當(dāng)今的同類產(chǎn)品差距很大，具體體品牌單一，表現(xiàn)為動(dòng)力單一，功能單一，結(jié)構(gòu)形式單一，傳動(dòng)方式落后等。

1）南京凱馬KY系列牙輪鉆機(jī)，全部配套件均立足國內(nèi)，因而制造成本相對(duì)低廉，主要有KY-250型和KY-310型及其派生產(chǎn)品。洛礦院和南昌海馬合作開發(fā)的KY-250A型鉆機(jī)在寶鋼白云鄂博鐵礦f16～f20的礦巖上穿孔，日穿孔效率為128～199.5 m/臺(tái)·日，最高為644 m/臺(tái)·日，超過了比塞洛斯公司45-R在該礦日最高進(jìn)尺570 m的紀(jì)錄，并獲得國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，國家金質(zhì)獎(jiǎng)。

KY-310 型鉆機(jī)軸壓0～490 kN，鉆進(jìn)速度0～4.5 m/min，爬坡能力為12 °，行走速度0～0.78 km/h。鉆機(jī)采用了交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，頂部回轉(zhuǎn)，減速機(jī)—封閉鏈條—齒輪齒條連續(xù)加壓，高鉆架，電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓聯(lián)合操縱，壓氣排渣工作機(jī)構(gòu)，可在f ≥5的各種礦巖上穿鑿310 mm、孔深為18 m的爆破炮孔。

2）中鋼衡重公司主要生產(chǎn)YZ-35型和YZ-5型及其派生產(chǎn)品。YZ-35型鉆機(jī)也是獲得國家金質(zhì)獎(jiǎng)的產(chǎn)品，性能超過比塞洛斯公司的45-R。YZ-55型鉆機(jī)是我國生產(chǎn)的最大型號(hào)的牙輪鉆機(jī)，YZ-55A已應(yīng)用于首鋼秘魯鐵礦。

為增大鉆頭的推進(jìn)力度，YZ-55型鉆機(jī)在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了3個(gè)交流變頻電機(jī)，以滿足提高電壓和頻率的需要，這一設(shè)計(jì)在國內(nèi)尚屬首創(chuàng)。此外，中鋼衡重還在YZ-55型牙輪機(jī)上應(yīng)用了可編程控制器PLC、人機(jī)界面HMI技術(shù)，改進(jìn)了空壓機(jī)并將機(jī)棚與駕駛室分離等，增強(qiáng)了整機(jī)的防腐防銹功能 。

隨著采礦業(yè)投資力度的不斷加大，大型牙輪鉆機(jī)的需求也在加大，尤其在露天煤礦。當(dāng)前國內(nèi)、外牙輪鉆機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)有：

1）加大鉆孔直徑，一般認(rèn)為鉆孔直徑保持在250～311 mm的范圍是合適的；

2）加大軸壓力、回轉(zhuǎn)功率和鉆機(jī)重量，實(shí)行強(qiáng)化鉆進(jìn)；

3）采用高鉆架長鉆桿，減少鉆機(jī)的輔助作業(yè)時(shí)間；

4）使鉆機(jī)一機(jī)多用，能鉆傾斜炮孔，以滿足采礦工藝方面的要求；

5）采取措施，提高牙輪鉆頭的使用壽命；

6）發(fā)展電力傳動(dòng)，采用靜態(tài)控制驅(qū)動(dòng)交、直流電機(jī)；

7）改善司機(jī)的勞動(dòng)條件，增加司機(jī)室的舒適程度；

8）提高鉆機(jī)的自動(dòng)化水平，全面提高鉆機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益；

9）采用PLC-視屏系統(tǒng)，可隨時(shí)向司機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)的各種性能參數(shù)。

隨著科技的進(jìn)步，牙輪鉆機(jī)也不斷地向著自動(dòng)化和智能化發(fā)展，我國應(yīng)該努力發(fā)展牙輪鉆機(jī)，爭取早日達(dá)到世界先進(jìn)水平 。2100433B

第1篇鉆孔機(jī)械

第1章鑿巖機(jī)2

11概述2

12鑿巖釬具4

13氣動(dòng)鑿巖機(jī)9

14氣動(dòng)鑿巖機(jī)的使用維修與故障排除24

15液壓鑿巖機(jī)30第2章鑿巖鉆車44

21鑿研鉆車的應(yīng)用與分類44

22掘進(jìn)鉆車的結(jié)構(gòu)45

23采礦鉆車的結(jié)構(gòu)57

24鉆車的使用維修與故障排除65

第3章牙輪鉆機(jī)6931概述69

32牙輪鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)與故障排除71

33牙輪鉆機(jī)工作參數(shù)計(jì)算79

第4章潛孔鉆機(jī)82

41概述82

42潛孔鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)83

43潛孔鉆機(jī)的工作參數(shù)計(jì)算96

44潛孔鉆機(jī)的使用維修與故障排除99

第2篇裝載機(jī)械

第5章裝載機(jī)106

51概述106

52裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)108

53輪式裝載機(jī)的總體參數(shù)設(shè)計(jì)與計(jì)算118

54裝載機(jī)的使用維修與故障排除124

55裝巖機(jī)129第6章單斗挖掘機(jī)13661概述136

62機(jī)械式單斗挖掘機(jī)137

63機(jī)械單斗挖掘機(jī)的使用維修與故障排除149

64液壓挖掘機(jī)155

第3篇礦山運(yùn)輸與礦井提升機(jī)械

第7章礦山運(yùn)輸機(jī)械174

71礦用重型自卸汽車174

72準(zhǔn)軌電力機(jī)車194第8章帶式輸送機(jī)206

81概述206

82帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)207

83帶式輸送機(jī)的使用維修與故障排除220

第9章礦井提升設(shè)備222

91概述222

92礦井提升設(shè)備的結(jié)構(gòu)224

93礦井提升設(shè)備的使用維修與故障排除244

第4篇礦山供排水、壓氣與通風(fēng)除塵設(shè)備

第10章礦山排水設(shè)備252

101概述252

102離心式水泵的結(jié)構(gòu)254

103排水設(shè)備的選擇計(jì)算261

104水泵的使用維修與故障排除265

第11章礦井通風(fēng)設(shè)備269

111概述269

112通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)272

113通風(fēng)機(jī)的選型與布置276

114通風(fēng)機(jī)的使用維修與故障排除280

第12章礦山壓氣設(shè)備287

121概述287

122活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)289

123空壓機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)計(jì)算296

124壓氣設(shè)備的故障診斷與維修299

參考文獻(xiàn)305

1 鑿巖機(jī)具與施工技術(shù)1.1 潛孔鉆機(jī)及鉆具

1.1.1 概述

1.1.2 潛孔鉆機(jī)分類

1.1.3 潛孔鉆機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)

1.1.4 潛孔鉆具

1.1.5 潛孔鉆機(jī)的鉆孔施工技術(shù)

1.2 牙輪鉆機(jī)及鉆具

1.2.1 概述

1.2.2 牙輪鉆機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)和工作原理

1.2.3 牙輪鉆機(jī)的選型及使用維護(hù)

2 常用爆破器材

2.1 常用工業(yè)炸藥

2.1.1 銨梯炸藥

2.1.2 銨油炸藥

2.1.3 乳化炸藥

2.2 工業(yè)雷管

2.2.1 火雷管

2.2.2 電雷管

2.2.3 塑料導(dǎo)爆管雷管

2.3 爆破儀表與起爆藥柱

2.3.1 爆破儀表

2.3.2 爆破電表

2.3.3 起爆藥柱

2.4 爆破器材的檢驗(yàn)與銷毀

2.4.1 爆破器材的檢驗(yàn)

2.4.2 爆破器材的銷毀

3 起爆方法

3.1 電力起爆法

3.1.1 電雷管灼熱原理和主要參數(shù)

3.1.2 電爆網(wǎng)路的設(shè)計(jì)和計(jì)算

3.1.3 電爆網(wǎng)路各組成部分選擇

3.1.4 電爆網(wǎng)路的測(cè)量儀表

3.1.5 電起爆法的特點(diǎn)和適用條件

3.1.6 電爆網(wǎng)路的施工技術(shù)

3.2 非電起爆法

3.2.1 火雷管起爆法

3.2.2 導(dǎo)爆索起爆法

3.2.3 導(dǎo)爆管起爆法

3.2.4 導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路的施工技術(shù)

3.3 混合起爆法

3.4 其他起爆方法

3.4.1 電磁波起爆法

3.4.2 水下聲波起爆法

3.4.3 高能電磁感應(yīng)起爆法

4 露天臺(tái)階中深孔爆破

4.1 露天開采概述

4.1.1 露天開采的特點(diǎn)及現(xiàn)狀

4.1.2 地質(zhì)條件對(duì)爆破的影響

4.2 地質(zhì)條件

4.2.1 地質(zhì)條件對(duì)爆破的影響

4.2.2 地質(zhì)條件對(duì)邊坡的影響

4.3 露天臺(tái)階爆破

4.3.1 露天小臺(tái)階爆破

4.3.2 露天深孔臺(tái)階爆破

4.4 光面爆破和預(yù)裂爆破

4.4.1 光面爆破

4.4.2 預(yù)裂爆破

4.5 爆破施工的現(xiàn)場(chǎng)管理

4.5.1 爆破器材的現(xiàn)場(chǎng)管理

4.5.2 施工質(zhì)量管理與控制

4.5.3 裝藥、填塞與爆破的基本規(guī)定

4.5.4 爆破警戒與信號(hào)

4.5.5 爆后檢查

4.6 爆破效果的評(píng)價(jià)

4.6.1 評(píng)價(jià)爆破產(chǎn)了壞的標(biāo)準(zhǔn)

4.6.2 爆破工程的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4.6.3 影響爆破作用的客觀因素

5 爆破安全技術(shù)和環(huán)境保護(hù)

6 爆破工和事故案例選編

參考文獻(xiàn)2100433B