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第一章 钻眼机具
第一节 凿岩机
目前,我国井巷掘进主要采用爆破破岩。而爆破破岩则须先钻出炮眼,安放炸药进行爆破。井巷掘进中,在岩石上钻眼主要采用冲击式钻眼法,使用机械多为风动凿岩机;在煤体上钻眼主要采用旋转式钻眼法,使用机械多为煤电钻。
一、凿岩机的分类
1、按动力分类:分风动、电动和液压三种。
2、按工作原理分类:
冲击旋转式——风动和液压凿岩机;冲击式——风镐;
旋转式——岩石电钻、煤电钻。
3、按支架方式分类:有手持式、气腿式、向上式和轨道式四种。
4、按冲击频率分类
低频:<2000/min;
中频:2000~2500次/min;
高频:>2500次/min。
二、风动凿岩机
(一)基本构造
现以YT-23(原7655型)型为例,说明风动凿岩机的基本构
造。风动凿岩机主要由柄体、缸体和机头三部分组成,共有66个零配件,见下图。
(二)风动凿岩机工作原理及工作系统
1、冲击和回程机构
借助配气装置可自动变换压风交替进入气缸的前、后腔,实现活塞的前后移动。活塞向前移动称为冲程,向后移动叫回程。
(1)有阀配气:
1)环阀配气
环阀由配气阀、阀套、阀柜三部分组成,具有结构简单、加工容易、动作可靠等优点,YT-23型风钻即采用环阀配气。
2)控制阀配气
控制阀是一种适用性更强、工作更稳定可靠的配气装置,但须在缸体上配置三条控制气道,阀的加工也比较复杂。国产凿岩机采用这种配气阀的最多,如YT-24、YT-26型风钻均采用控制阀配气。
(2)无阀配气(以YTP-26型凿岩机为例)
2、转钎机构
3、注水排粉系统
《煤矿安全规程》第17条规定,井巷掘进必须采取湿式钻眼。
凿岩机一般均采用轴向供水系统,且风水联动。即压风打开,则有一部分气体就打开注水阀门,开启水路直通眼底。注入的水有一定压力(0.3~0.4MP),与岩粉形成浆液后从钻眼内排出,见下图。
1—大螺母;2-气道;3-注水阀;4-压盖;5-密封圈;
6-弹簧;7-水道;8-密封胶圈;9-水针。
4、强力吹风系统(吹扫炮眼)
当将操作手柄扳到强吹位置时,凿岩机停止运转和停止供水,
此时压风直接通过缸体的气道和机头壳体上的气孔进入钎子中心孔,将煤岩粉和水吹出钻眼外。
5、润滑系统
为使凿岩机正常工作,减少机件磨损,延长使用寿命,凿岩机必须有良好的润滑系统。一般采用连接在风管上的注油器(油壶)实现风油联动的自动润滑系统。注油器有悬挂式和落地式两种,下图为悬挂式注油器。
悬挂式 落地式
(三)冲击式凿岩机破岩原理
钻头在冲击力的作用下凿入岩石,凿出深度为h的沟槽Ⅰ-Ⅰ,然后将钎子转动一个角度β再次冲击,在岩面又凿出沟槽Ⅱ-Ⅱ,同时两条沟槽之间的岩石被冲击时产生的水平分力H剪切掉。这样周而复始地进行冲击、旋转、再冲击,以达到破岩的目的。
(四)气腿的支撑与推进
为了克服凿岩机工作时产生的后座力,并使活塞冲击钎尾时钎刃能抵住孔底,以提高凿岩效率。因此必须对凿岩机施以适当的轴推力。气腿的作用就是对凿岩机起支撑和施加轴推力。
(五)操作装置和钻眼
操纵装置:
操纵阀(手柄)——控制风量;(把手)扳机——控制气腿伸缩;
调压阀——控制气腿推进力。
(六)我国冲击式风动凿岩机技术特征
教材P15~16表2-1也列举了我国风动凿岩机的技术特征。常用的型号有YT-23、24、26等。值得指出的是,由湘潭风动工具厂和衢州风动工具厂共同研制的YTP-26型风动凿岩机(已经国家组织鉴定)具有活塞面积大、冲击功大、扭矩大、不易卡钎、冲程短、钻速快、结构简单、维修方便等优点,是单体气腿式凿岩机中的佼佼者。
有条件时,应按布孔仪标定炮眼位置。
该机属高频风钻,活塞面积大,无阀配气,落地式注油器。其缺点是,噪音和震动比其他风钻稍大。
三、风镐
风镐以风为动力,属纯冲击式凿岩机。风镐在井巷施工中是一种不可或缺的凿岩机具,多用于软岩挖掘、扩帮、挑顶、卧底、挖掘水沟等。
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四、液压凿岩机
液压凿岩机属冲击旋转型,以液压为动力,通过配油机构使高压油交替作用于活塞两端,迫使活塞在缸体内往返运动,完成冲击钎杆,破碎岩石的功能。
液压凿岩机具有钻速高、噪音低,不产生水汽和油雾,适用性
强等优点。但液压凿岩机因较重,且须配置液压泵及管路,在井下一般很少单体使用,多用于凿岩台车,不在详细介绍。
五、凿岩台车
随着重型高效能凿岩机的发展,逐渐出现了各种凿岩台车,目前最为广泛采用的掘进凿岩台车有行走部分、钻臂和凿岩机推进机构三部分组
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