第13章爆破施工机械.

第13章爆破施工机械讲授：叶晓明主要内容：1、钻孔机械及配套机具2、现场装药机械3、爆破后续作业施工机械4、爆破施工机械选型与配套13.1钻孔机械及配套机具动力驱动系统的三步飞跃蒸汽压气液力现行钻孔机械以风动和液压为驱动力的凿岩机为主其它机械：内燃凿岩机、电动凿岩机13.1.1钻孔机械分类13.1.１.１按凿岩原理分类（1）冲击回转式凿岩机（孔外冲击）、潜孔钻机（孔内冲击）（2）旋转碾压式牙轮钻机（3）回转切削式电动钻机（仅适于软岩）13.1.１.2按原始驱动动力分类（1）气动：冲击回转成孔，低压水或压气排渣，主流机械（2）液压：多方式成孔，高压水排渣，主流机械（3）电动：回转切削成孔，螺旋排渣，掘进慢，非主流机械（4）内燃机：冲击回转成孔，掘进慢，非主流机械（5）水压：类似液压，（6）气液联动：气动冲击，液压旋转，压气排查，是一种待主流机械13.1.1.3按工程用途分类（1）露天钻孔机械凿岩机、牙轮钻机、潜孔钻机和凿岩钻车（2）地下钻孔机械凿岩机、潜孔钻机、牙轮钻机、隧道掘进钻车和采矿凿岩钻车（3）水下钻孔机械固定支架水上作业平台、漂浮式钻孔爆破作业船与作业平台、支腿升降式水上钻孔作业平台13.1.2气动凿岩机及钻具13.1.2.1气动凿岩机▲原理机械原理（1）冲击（2）回旋（3）排渣破岩原理（1）冲击切入（2）回旋转动（3）再冲击切入（4）转动剪切（5）重复上述过程A手持式凿岩机结构见图示，重量不大于30kg。适用范围：（1）孔径40mm以下，最大56mm（2）孔深2~3m，最大7m（3）自重和人力推进（4）适合竖向成孔，用于小台阶和地下硐室爆破（5）技术参数见表13-1B气腿式凿岩机由钻机与气腿组成，结构见图示特点和适用范围：（1）孔径40mm以下，最大56mm（2）孔深2~5m，最大7m（3）气腿推进加人力辅助（4）适合水平和小倾角成孔，效率比手持式高，劳动强度较低，多用于地下硐室爆破（5）技术参数见表13-2C、向上式凿岩机由钻机与气腿组成，重量稍大一些，40-50kg。结构见图示特点和适用范围：（1）孔径36~48mm（2）孔深2~5m，（3）气腿推进（4）适合向上60~90度成孔，多用于采场、硐室、竖井爆破（5）技术参数见表13-3D导轨式凿岩是一种台式钻机，结构见图示适用范围：（1）孔径40~80mm（2）孔深5~8m，最大30m（3）原则上适合各种方向成孔，（4）技术参数见表13-4特点：（1），全方位钻孔，孔径大，钻深大；（2）定位准确，支架支撑，机械推进。13.1.2.2气动凿岩机钻具A钎头a、种类与特点种类刃片钎头一字形、三刃形、十字形、X形球齿钎头半球齿、锥形齿、抛物线齿4、7、…..14齿等复合片齿钎头如五刃两齿形等特点刃片钎头：刃片钎头的优点是整体坚固性好，可钻凿任何种类岩石，缩径慢，寿命长，合金利用率较高。其缺点是最大直径受限制，钎刃受力与磨损不均，修磨频繁、费用较高、工人劳动强度大。球齿钎头：钎头最大直径不受限制；不需要中途更换和修磨；半球型钎头承载能力强，耐磨性好；锥形齿、抛物线齿钎头钻孔速度快，但耐磨性差；球齿钎头不适用于单轴抗压强350MPa以上的极坚韧的矿岩钻凿；外倾角的边齿容易发生边齿碎脱；总的使用寿命比刃片钎头和复合片齿钎头短。复合片齿钎头：具有刃片和球齿钎头的优点，同时又避开它们的各自缺点，整体坚固性好．可钻凿任何种类岩石，抗径向磨损能力强，几何形状稳定；边刃与中齿受力与磨损均匀，钝化周期较长；钎头直径不受限制；边刃可用小规格砂轮修复，且合金磨损量小，重磨费用降低；使用寿命长，合金有效利用率高。b、钎头的失效形式(1)硬质合金片崩刃、碎片和碎断；(2)硬质合金片及柱齿的掉角和裸露；(3)钎头体断腰、胀裤、裂裤等现象；(4)柱齿钎头产生脱齿现象严重，尤其是边齿常见脱落；(5)钎头体过度磨损，特别是钎头体头部外缘磨损严重。c、提高钎头质量的对策(1)正确选用硬质合金；(2)正确地进行钎头设汁；(3)保证加工质量；(4)合理选材与加工；(5)保护与修磨。d、钎头的规格和硬质合金的牌号（1）钎头类型和规格见表13-5（2）硬质合金的牌号：株洲硬质合金集团有限公司B、钎杆钎杆的作用：传递能量和排渣介质a、分类和使用范围（1）整体钎杆截面：六角空心对边尺寸：19、22、25mm特点：杆、头一体，钻孔速度稍高，拔钎阻力较小，不需连接钎头，适合于浅孔施工。（2）非整体钎杆（分体整体钎杆、接杆钎杆）分体整体钎杆：杆头或杆头、杆尾可拆卸，长度是固定的，其它与同整体钎杆，特点是可以换钎头，充分利用杆体。接杆钎杆：杆头、杆尾均可拆卸，钎杆可连接，改变钎杆长度，适用于中深孔施工。接杆钎杆截面较前两种钎杆大，一般采用螺纹连接，螺纹种类较多，见教材P625。b、与钎头配套钎杆的失效形式（1）堆顶——硬度不够，发生在钎柄（2）炸顶、早期折断——钢才太脆（3）疲劳——重复荷载下抗疲劳强度不够c、提高钎杆使用寿命的对策(1)使用者应提出对钎钢冶炼和轧制的严格要求；(2)控制好锻制钎柄、钎肩和锥体质量，是加工成品钎的关键环节：(3)设计好钎杆的热处理工艺，严格监控质量，是提高钎杆抗疲劳能力的基础C、接杆钎的连接套D、钎尾13.1.3液压凿岩机及钻具液压凿岩机具有输出功率大、钻孔速度快、能量消耗低、零件和钎具寿命长、钻孔精度高、液压控制完善等优点。液压凿岩机与全液压钻车配套使用，有效地提高了凿岩钻孔的机械化水平，为实现快速、高效、优质、安全的凿岩作业开创了一条新路。工作原理见图示13.1.3.1液压凿岩机技术性能参数见表13-613.1.3.2液压凿岩机钻具A、对钻具的要求首先满足：长期性、稳定性和可靠性。其次：更换方便、结构简单、尽量减少拆卸钎具的辅助作业时间。B、液压凿岩机钎杆技术规格常用的液压凿岩机钎杆用钢可分为两类：其一为渗碳热处理类；其二为感应热处理类。国际标准ISO系列见教材。C、样品瑞典COPl238液压凿岩机及钎具见教材图13-8HC20液压凿岩机YYT28支腿式全液压凿岩机13.1.4凿岩钻车13.1.4.1露天凿岩钻车A、露天凿岩钻车的分类按行走方式分：履带式、轮胎式和轨轮式。按驱动动力分：气动凿岩钻车、全液压凿岩钻车、气液联合式露天凿岩钻车。按是否能够行走分：自行式露天凿岩钻车和非自行式露天凿岩钻车，后者又称为台式架钻机、CMJ2-27型全液压掘进钻车JCB8056挖改钻B、露天凿岩钻车技术性能参数国产TROC系列见教材表13-7C、主要特点及适用范围a、主要特点露天凿岩钻车(架)与牙轮钻机、潜孔钻机相比，具有以下特点：(1)整机重量轻，装机功率小，机动性强；(2)能够钻凿多种方位的钻孔，调整钻机(架)位置迅速准确；(3)爬坡能力强，国产钻车最大爬坡能力可达25°，进口钻车可达30°：(4)液压凿岩钻车的能耗仅为潜孔钻车的1/4，钻速却为潜孔钻车的2.3～3倍。b、适用范围(1)在采石场、水电、交通等工程及小型露天矿山开挖(采)中，凿岩钻车(架)可作为主要的钻孔设备。在一次破碎、边坡处理、清除根底中作为辅助钻孔设备，在中小型露天矿，液压凿岩钻车可取代气动潜孔钻机。(2)凿岩钻车钻孔方位多，最小的横向方位角为左右各45°，纵向0°～105°，钻车可用于钻凿各种方位的预裂爆破孔、修理边坡和锚索孔及灌浆孔等。(3)凿岩钻车爬坡能力强，机动灵活，可在复杂地形卜进行钻孔作业。(4)露天凿岩钻车主要用于硬或中硬岩的钻孔作业，钻孔直径一般为40~100mm，最大孔径可达150mm。(5)气动露天凿岩钻车与气液联合式露天凿岩钻车，一般适用于钻孔孔径小于80mm，孔深小于20m的炮孔。(6)全液压露天凿岩钻车，钻孔孔径可以达到150mm，孔深最深可达50m。13.1.4.2地下凿岩钻车A、地下凿岩钻车的分类按照用途：掘进钻车、采矿钻车、锚杆钻车等本节主要介绍地下掘进钻车和采矿钻车。B、地下凿岩钻车技术性能参数国产掘进钻车和采矿钻车主要技术性能参数见教材表13-8和表13-9。C、主要特点及适用范围采用凿岩钻车既能够比较精确地钻凿出一定角度、孔深和孔位的钻孔，又可以钻凿较大直径的中深孔、深孔，而且还能提供最优的轴推力。操作人员可远离工作面，一个人可操纵多台凿岩机，不仅可以显改善作业条件，而且钻孔质量高，显著提高凿岩效率。液压凿岩机与钻臂配套使用可实现凿岩机械化和自动化。在平巷掘进中，采用凿岩钻车比手持或气腿式单机作业掘进工效提高1～4倍。在采矿钻孔中，采用全液压机械化凿岩钻车的钻孔效率是手气腿式单机凿岩的4～12倍。缺点是设备投入大，维护保养和操作要求高。13.1.5潜孔钻机及钻具潜孔钻是冲击器潜入孔内提供冲击凿岩的一种大孔径深孔钻孔设备，钻杆不传递冲击能，故冲击能量损失很少，可钻更深的炮孔。因为冲击器潜入孔内，噪声低，钻孔偏差小、精度高。最大孔径：国内机180mm，国外机300mm，最大钻孔深度：国内机80m，国外机更大。品种齐全。XY100潜孔钻机DFYQ潜孔钻机13151潜孔钻机机械结构A、回转供风机构回转由外部电机机构提供，冲击器在孔内，压风除渣。B、提升推进机构由液压提供推进和返程提升。C、接卸杆机构工作原理由回转机反转和正转完成卸杆和接杆操作。D、钻架起落机构钻架起落范围0~90°。E、行走机构行走机构多数以电力为驱动力，履带行走方式。13.1.5.2潜孔钻机技术性能参数见表13-1013.1.5.3潜孔钻具A、潜孔冲击器a、潜孔冲击器分类按配气方式：有阀冲击器；无阀冲击器。其中有阀冲击器又可分为自由阀和控制阀两种。国产冲击器主要有3种型号（1）C型，其特点是自由阀配气，侧排气，单次冲击功小，冲击频率较高，工作风压为0.4～0.7MPa：（2）J型，自由板阀配气，中心排气，单次冲击功大，冲击频率较低，使用寿命高，适用于0.4～0.7MPa的工作风压；（3）w型，无配气阀，中心排气，单次冲击功大，结构简单，工作呵靠，整体使用寿命长。b、潜孔冲击器的技术规格J系列、QCZ系列、W系列，见教材。冲击器的工作参数主要有工作气压、冲击能量和冲击频率，关键是控制好气压和冲击能量，达到最佳状态。B、潜孔钻头普遍采用柱齿型潜孔钻头，根据钻头与钻凿的岩石相匹配选择钻头结构，详见教材*。C、连接冲击器和潜孔钻头的钻杆采用具有一定硬度、韧性和耐磨的合金钢材。13.1.6牙轮钻机及钻具优点：（1）钻孔速度快，生产效率高；（2）钻孔直径大，钻凿的炮孔深；（3）适应范围广泛，应用前景好；（4）噪声低，对环境污染少，自动化程度高，作业条件好。13.1.6.1牙轮钻机类型和工作原理A、按工作地点分类(1)井下牙轮钻机(2)露天牙轮钻机B、按钻机结构分类(1)底部回转间断加压(2)底部回转连续加压(3)顶部回转连续加压C、牙轮钻具的工作原理轴压力、钻速和排渣风量是保证有效钻孔的主要工作参数13.1.6.2牙轮钻机技术性能参数国产KY系列和YZ系列相关参数见表13-1113.1.6.3牙轮钻具含牙轮钻头、钻杆和稳杆器。牙轮钻按牙轮的数目分有单牙轮、双牙轮、三牙轮及多牙轮的钻头，其它分类等*。根据岩石硬度选择钻头品种，见教材。钻杆与钻头配套出售稳杆器是牙轮钻进时防止钻杆及钻头摆动、炮孔歪斜，保护钻机工作构件少出故障和延长钻头寿命的有效工具13.1.7水下爆破钻孔设备水下钻孔机械由陆地钻孔机械改装形成，主要问题是专门的作业平台。作业平台：（1）固定支架水上作业平台(包括水中固定和岸边固定支架平台)（2）漂浮式钻孔爆破作业船与作业平台（3）支腿升降式水上钻孔作业平台钻孔爆破作业船：（1）自航与非自航（2）双船与单船（3）定位桩和无定位桩（4）漂浮式与支腿升降式适用范围见表13-12，教材10.2.3节专门叙述。13.1.8空压机使用空压机的理由13.l.8.1空压机的分类A、按工作原理分类（1）速度式：离心式和轴流式（2）容积式：回转式和往复式B按排气压力高低分类(1)低压空压机：0.2MPa排气压力≤1.0MPa：(2)中压空压机：1.0MPa排气压力≤10MPa：(3)高压空压机：10MPa排气压力≤100MPa(4)