ky-250a牙輪鉆機(jī)技術(shù)性能的改進(jìn)

1、第 6 1 卷 V o l. 1 6 第 6 期N o. 6 世 界 采 礦 快 報Wo r ld Mi n i n gE x p r e s s2 D0 0J u n 年 6 月2 0 0 0K Y一 5 2 O A 牙 輪 鉆 機(jī)技術(shù) 性 能 的改 進(jìn)河 南栗 川鑰 業(yè) 集 團(tuán)礦 山公 司丈 栗 川 4 7 5 1 4 ) 2 杜科讓摘 要 論 述 了 K Y一 5 2 O A 牙輪 鉆 機(jī)在 高 臺階 ( 2 4 m ) 空 區(qū)

2、處 理 中鉆 機(jī) 主 參數(shù) 的 改 進(jìn),以 及 在 新 的 工 況 條件 下 的 效 果檢 驗, 有 效地 解 決 了 國 內(nèi) 高 臺階 開 采 的 露天 礦 山 穿孔設(shè)備鉆深 不 足 的技 術(shù) 問 題。關(guān) 鍵 詞 牙輪鉆 機(jī) 超深 鉆進(jìn) 性 能 改 進(jìn)1 概 述三道 莊鑰 礦 床屬 熱液 型接 觸 交代礦床, 金屬 儲量 達(dá) 6 8 萬 t , 是 我 國最 大 的鑰 礦床。 礦 石 以矽 卡巖為主, 呈 浸 染 狀 產(chǎn) 出, 結(jié)構(gòu)

3、致 密 堅 硬, f ~ 1 3 一 1 4,可 爆性 為 7 一 n 級, 穩(wěn) 固性 較 好。 礦體 頂 底板 圍巖均 為 長 英 角巖、 透 輝 石斜 長 石 角巖, f 一 8 ~ 1 0, 堅硬 致 密、 性 脆。 礦 體埋藏 淺, 品位 高, 露采 剝采 比為1 : 1. 5。露采 工程 是 河 南 省 洛 陽 市“八 五”重 點 技 改工程, 工 程 采 用 K Y一 2 5 0 A 型 牙 輪 鉆 機(jī) 為 穿 孔 設(shè) 備。

4、該設(shè) 備主 要功 能: ① 轉(zhuǎn)速無 級 調(diào)節(jié), 封 閉鏈 條一齒條連續(xù) 加壓, 給 進(jìn)速 度 無級 調(diào)節(jié), 工 作平 穩(wěn) 可靠 ; ②使用干、 濕兩 種 除 塵 系 統(tǒng), 并 具 有履 帶 自行 式 行 走機(jī)構(gòu), 因而行 走、 轉(zhuǎn) 向靈 活 ; ③ 司機(jī) 室和 機(jī)械 室備 有增壓凈 化裝 置 及空 調(diào) 器, 為 司機(jī) 創(chuàng) 造 了較舒 適 的作業(yè)環(huán)境 ; ④控制系統(tǒng) 集中、 方便、 省 力。 同時, 該鉆 機(jī) 以鑿巖 速 度 快, 成 孔

5、 率 高, 孔 壁 平 整, 成 本 低, 安 全 可靠, 使 用范 圍廣 等 突 出的 技 術(shù)性能, 為工 程 取 得 了明顯 的經(jīng) 濟(jì)效 益。隨 著工 程 的推 進(jìn), 采場 中 8 0 年 代 初 濫 采亂 挖留下 的規(guī) 模大、形 態(tài) 復(fù) 雜的 民采 空 區(qū)既嚴(yán) 重制 約 著正常 的采 剝 生 產(chǎn), 也 隨 時 威脅著作業(yè) 設(shè) 備、 人 員的安 全。 因此, 如何 在 正 常的 采剝 生產(chǎn) 中, 有效、 安全地 處 理 民采 空 區(qū)

6、, 成 為 露采 工 程十分 迫 切 的 問題。按 照 《 高 臺 階深 孔崩 落 空 區(qū) 的 空區(qū) 處 理方案 》, 空 區(qū)處理 時其 頂 板 的安 全 厚 度 至 少 為 2 0 m, 這 就 要 求穿 孔 設(shè) 備 的 有 效 鉆 深 必 須 大 于 2 0 m, 最 深 達(dá) 到2 5 m 左 右。 顯 然, K Y一 2 5 0 A 鉆 機(jī) 1 7 m 的標(biāo) 定鉆深無法 滿 足其 要求。 為此, 設(shè)計 單 位推 薦 用汽 車鉆 機(jī)

7、作 為空 區(qū)處理 的專 用設(shè) 備。 但是, 汽 車鉆 機(jī) 的低 效率 將 會制 約 正 常的 采剝 生產(chǎn) ; 另一方 面, 根 據(jù) 設(shè)備的配 置情 況, 已配 置 的 兩 臺 K Y一 2 5 0 A 鉆機(jī) 的穿 孔能力 尚有 富余, 再 新增 穿孔 設(shè)備 無 疑會 造成 更大的設(shè)備 閑置。 那 么, 利用 現(xiàn)有 設(shè)備, 通 過對 其工 作參 數(shù)的 改 進(jìn), 使 其 既 能 滿 足 正 常 的 工 作 臺 階 的 穿爆 要求, 又 能滿

8、 足 空 區(qū) 處理 的需 要, 便 成 了空 區(qū) 處 理 過程 中一個 十分 重 要 的課題。2 超深鉆進(jìn) 的性 能分析與改進(jìn)首 先, 我 們 認(rèn) 為, 空 區(qū) 處 理 時 所 要 求 的 鉆 深2 0 ~ 2 5 m 是 完全 可 以 實 現(xiàn) 的: ① K Y一 2 5 0 A 型 牙 輪鉆 機(jī)鉆 孔 深 度 為 1 7 m, 鉆 架 上 裝 有 兩 付儲備 鉆 桿用 的 鉆 桿 架 ; ② K Y一 2 5 0 A 型牙 輪 鉆 機(jī)

9、 的鉆 桿 長 度為 8. 9 8 m, 如 果在 儲備 鉆 桿架 上常備 一根 鉆桿, 穿孔 時及 時接 裝 一 根 鉆桿, 則 穿 孔 深度 可 達(dá) 2 5 m 以上, 完全 能滿 足 空 區(qū) 處理 的鉆 深要 求。但 是, 隨 著 鉆 深 的增 加, 鉆 機(jī) 性能 能 否滿 足 新的 工況 要 求, 即 鉆 機(jī) 是 否 需要 更 大 的 軸壓和 扭 矩,如 何確 定合理 的排碴 風(fēng) 壓和 風(fēng)量, 如何 解 決鉆 機(jī)在穿 透 空 區(qū)

10、時 回轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 的 防墜, 以 及 鉆 深 增 加, 鉆桿的 撓動 加大 等 問題, 將是 鉆機(jī) 改進(jìn) 成 敗 的關(guān)鍵。2. 1 軸 壓軸壓 是 鉆 頭牙齒 壓 入 巖 石形 成 破碎 坑 的 原 動力, 是影 響鉆 進(jìn) 速度 的 主要 因素。 但 最佳 軸壓值的確 定 尚沒有 完 整 的理 論 計 算方 法, ( l ) 式 為實 測 得到 的關(guān)系式。V = “G 吞 趁 ` ( 1 )式 中 V — 鉆 進(jìn)速 度, m / s ;

11、G — 軸 壓, t ;n — 轉(zhuǎn) 速, r / m i n ;a 、 b、 ?！?系 數(shù)。顯然, 對 于 一 定 的 巖 石, 軸 壓越 大, 鉆 速越 高。當(dāng)軸壓 增大 到 鉆頭 牙齒全 部嵌 入破 巖坑 后, 鉆速就D OI: 1 0. 1 38 28 /j . cn k i . ckjs . 2 00 0. 0 6. 01 02 0 2 世界 采礦快報 2 0 0 0 年 6 月3 使 用效果 及綜合評價3. 1 使 用效果按

12、照 上 述 要 求 改 進(jìn) 的 K Y一 2 5 0 A 型 牙 輪 鉆 機(jī)于 1 9 9 6 年 4 月開始 在 采空 區(qū)進(jìn)行 穿孔 試驗。 孔 徑5 2 0 m m, 孔深 2 0 ~ 2 5 m。 到 1 9 9 8 年 4 月, 兩年 時間 內(nèi)共 完 成穿 孔 8 9 5 個, 總孔深 1 9 5 2 7. 3 m。 跟 蹤調(diào) 查使 用 效果 如下:( 1 ) 在 3 2 t 軸 壓 的情 況 下, 回 轉(zhuǎn) 電流 穩(wěn) 定 在9

13、0 ~ 1 0 A (額 定值為 1 4 5 A ), 無 明顯增 加。( 2 ) 排碴 情況 良好, 排 出最 大 巖碴 顆 粒 直徑 達(dá)1. 2 。 m, 接 上 第 三 根 鉆 桿 后, 排 碴 風(fēng) 壓 仍 穩(wěn) 定 在0. 3 1 M P a , 僅 振動 稍有 增加。( 3 ) 穿透 采 空 區(qū)時, 防墜 裝 置 能 及 時有 效地 制動 回轉(zhuǎn) 小車, 制 動 后, 小 車滑 行 不超 過 3 0 0 m m, 達(dá)到改進(jìn) 要 求

14、。( 4 ) 變壓 器 負(fù)荷 率 只有 8 5 %, 完 全可 以滿 足 鉆機(jī) 的正常工 作需要。( 5 ) 鉆機(jī) 效率 為 3 2 ~ 6 7 m / 臺 班, 鉆頭 使用 壽命 為 1 3 0 ~ 1 7 0 m /個, 鉆 桿 使 用 壽 命 為 2 5 0 0 一7 5 0 0 m / 根。3. 2 綜合評 價( 1 ) 鉆 機(jī) 的技 術(shù)性 能改 進(jìn) 是 成 功 的, 完全 滿 足了新的工 況 要求, 達(dá) 到 了預(yù)期 目的。(

15、2 ) 改進(jìn) 后 的鉆機(jī) 鉆深 增 大, 提 高 了炮 孔 的 有效 利用 長度 和 延米爆巖 量, 降低 了 穿孔成 本。 事 實上, 自 1 9 9 7 年開 始, 孔 網(wǎng)參 數(shù) 由 6 m x s m 增大 到7. 5 m x 6. s m, 延 米 爆 巖 量 由 1 0 1 t / m 提 高 到1 4 t / m, 噸礦巖 成本 降低 了 0. 3 6 元。( 3 ) 采空 區(qū)處 理 是 坑 采 轉(zhuǎn) 露 采 面 臨 的 重

16、要 課題, K Y一 2 5 0 A 牙輪鉆機(jī) 技術(shù)性 能的 成功 改進(jìn), 無 疑為這一 課題 中空 區(qū) 處理 設(shè)備 的選 型 拓寬 了思路。( 4 ) 鉆 頭壽 命 偏低, 鉆 桿 壽命 偏 短。 從跟 蹤 調(diào)查 3 7 5 個 鉆 頭、 2 0 付 鉆桿 的使 用情 況 中 發(fā)現(xiàn): 鉆 頭因軸承 脫落、 軸 向間 隙大、 串動、 互 咬等原 因而損 壞的 占總 消耗的 6 8 % ; 鉆桿 因 梯形 螺 紋 根部斷 裂、 鋼管 螺

17、尾 斷裂 和 梯 形 螺 紋磨 損 而 損 壞 的 占鉆 桿 總 消耗量 的 7 1 %。 如何 選定 合適 的 鉆 頭和 提 高鉆 桿 的耐 磨性 及抗疲 勞 能力, 尚有待做 進(jìn) 一 步的工 作。月 ,J 2 卜 幾 住 住 .0 氏。 d 盆卜 國 成風(fēng)量, m , / , ni n附圖 風(fēng) t 與風(fēng)阻關(guān)系 曲線d l— 噴嘴直徑 1 5. 9 m m ; d: — 噴 嘴直徑 1 7. s m m2. 5 振 動問題孔 深 增

18、加 后, 鉆 桿 系 統(tǒng)軸 向 剛度 變 小, 徑 向擺動 增大, 同心度 受 到影 響, 振動 必 然加大。 同時, 由于 鉆具質(zhì)量 的增大, 鉆 機(jī) 固有 的振 動模 態(tài)亦 會發(fā) 生變化, 因而 在工 作 轉(zhuǎn)速 范 圍 內(nèi)存在 引發(fā) 共振的 可能性。 為此, 在 K Y一 2 5 0 A 牙輪 鉆機(jī) 的回 轉(zhuǎn) 小 車與鉆桿 之 間安 裝 了橡膠彈 簧減 振器, 以此來 減 少和 吸收鉆 桿 的縱 向振 動 和 扭 轉(zhuǎn) 振 動, 可

19、使 振 幅 降低 4 0 腸左 右。 這種減 振器 對 巖石 硬 度 的變化 反 應(yīng)快, 能夠使鉆 頭保持與孔底 的接觸。 司機(jī)利 用減振 器能更好地 控 制 鉆 機(jī) 的軸 壓和 轉(zhuǎn) 速, 有 效 地 保護(hù) 工作 機(jī) 構(gòu),從 而提 高 鉆進(jìn) 速度, 減 少 因振 動和 沖擊 力 引起 的結(jié)構(gòu) 裂 紋 和 對鉆 機(jī) 各部件 的損 壞, 避 開 共 振 區(qū), 減少鉆 機(jī) 的故 障、縮 短 了維修 時 間。2. 6 防 墜措施K Y一 2 5

20、 0 A 牙 輪鉆 機(jī) 采 用 頂 部 回轉(zhuǎn)、 滑 差 電機(jī)驅(qū)動、鏈 條一齒 條進(jìn) 給 加 壓。 在鉆 具穿 透 采空 區(qū)的 一瞬 間, 鉆壓 由正 值 突 然 變?yōu)?負(fù)值, 將 引起速 度 失控和沖 擊。 鉆 機(jī)上 雖 然設(shè)有 小 車 防墜裝 置, 但是 沒有設(shè)定 應(yīng)付因通 過 采 空 區(qū)而鉆 壓 突變 的功能。 為此,在控 制系 統(tǒng) 中采 取 了將 軸壓 的 突變信號 反饋 回來,命令 小 車 防墜裝 置 立 即動作 的手 段, 很

21、 好地 解決 了鉆機(jī) 穿透 采 空 區(qū)時鉆 具的 防墜 問題。2. 7 電 器容 量主 空 壓 機(jī) 風(fēng) 量 增 大 到 4 0 m “/ m i n 以 后, 其 驅(qū)動 電機(jī) 由原 來 的 1 6 0 k w 增 加 到 1 9 0 kw, 使 安 裝總功 率增 加 到 3 9 5. 5 k w。 考慮 到鉆 機(jī) 動力 系統(tǒng) 各設(shè) 備 運 行 的不 同 時性, 同 時 運轉(zhuǎn) 的 設(shè) 備 功 率 不 足3 4 0 kw, 并 且 各 電