潜孔钻机的应用现状与发展趋势潜孔钻机主要用于矿山开采,建筑基础开挖,水利、电站、建材、交通及国防建设等多种工程中。
与常见的凿岩机相比,具有钻孔深、钻孔直径大、钻孔效率高、适应范围广等特点,是当前通用的大型凿岩钻孔设备。
预计2006 年我国凿岩机械将达到 1 万台的市场规模,其中大型钻机及钻车将达到1 000 台左右,我国的潜孔钻机发展前景广阔。
1国外潜孔钻机概况1.1国外潜孔钻机现状中高风压露天潜孔钻机应用普遍。
如英格索兰的 C M 341、CM 351、CZ200 ,阿特拉斯·科普柯的R O C400 系列、R O C460 系列的部分产品,日本古河的PCR -200一D H 型钻机等。
半液压潜孔钻机也得到了广泛的应用。
英格索兰的X Z200 钻机、阿特拉斯·科普柯的R O CL8 钻机是较为典型的半液压潜孔钻机,其特点是只有凿岩部分的冲击器采用高风压动力,其它全为液压,这样对空压机的参数要求显著降低,只要求它能提供足够压力和排量的压缩空气即可,回转、推进、行走和摆幅动作等全部由机械内燃机提供液压驱动力。
R O C L8 为机载发动机提供动力同时驱动一台机载空压机,一台设备可解决两种问题,配备小型凿岩装置可钻凿光面、预裂、锚索孔等,也有足够的动力钻凿生产孔、大小型爆破孔。
水压潜孔钻车开始研发应用并取得了良好的效果J。
瑞典卢基公司为了解决钻孔深度加大后,保证钻孔精度,其下属G —D rill 开发公司研制了W as —sara 水力潜孔冲击器,于1990 年在卢基公司马尔姆贝里耶矿试验,装于 A M V 钻车上,至1992 年4 月中旬已钻进了10 万m ,试验成功后,该公司与 A tlas—Copco 公司合作,研制了配W assara 水力潜孔冲击器的Sim baW 469 型遥控钻车,在基律纳铁矿试验取得了很好效果,并于1998 年在该矿推广,且从采矿凿岩扩展到平巷掘进钻凿~254m m 的水平掏槽孔。
加拿大的两个矿山也在试验用Sim ba W 469 型水力潜孔冲击钻车凿岩,在地面钻孔也有应用。
另外,W assara 水力潜孔冲击器所用高压水,80%可循环使用。
A tlas Copco 公司从20 世纪50 年代生产较简单的RO C403A 、RO CA 04A BV B25—10 型潜孔钻车,到6O 一70 年代发展生产R OC 304 、306 ,R O C604 、606 潜孔钻车,直到最近几年才推出的R O C403A ,404A 、405A 气功潜孔钻车及R O C430H 系列、R OC936H C系列柴油一液压履带式潜孔钻车。
在几十年的广泛实践和技术上的不断创新中,该公司的潜孔钻车已在高效、可靠、安全以及降低使用成本等方面取得了不少新成果。
该公司最新生产的潜孔钻车有R OC400A 系列、R OC430H系列、R OC936H C 系列以R otam eel30C 型潜孔或回转钻进履带式钻车等。
现在国外生产的地下自行式大直径潜孔钻机的厂家和型号有:美国英格索兰公司CM M 一1 型和CM M 一2 型、TRW米申公司6200一U 型、加德涅一丹佛公司ITH 型、乔依公司A M C —ID E 型、瑞典阿特拉斯·科普柯公司R O C306 、Prom eeM 177 型、Sim ba261型、Sim ba269 型、加拿大连续采矿系统公司C D360型、CD 90 型。
英格索兰生产的CM 341型中风压钻机、CM 315 型高风压钻机、M Z200 型半液压钻机等产品,阿特拉斯·科普柯公司生产的RO C40Q系列钻机、R C460系列钻机、R O C D 7 型全液压钻机等产品,日本古河、芬兰汤姆诺克等生产的高风压钻机、全液压钻机也在许多露天石方工程中频频出现。
1.2潜孔钻机在国外的发展近几年,国外著名的潜孔钻机制造公司又相继推出了一系列新产品。
如Sanvik 的TITON 1O0 型潜孔钻机,古河的PC R -200一D H 型履带式潜孔钻机,A tlaso C opeo 的R O C L830 型潜孔钻机。
R OC L830潜孔钻机配备了提供3M Pa 气压的压缩机,装备了独特的筒形输送系统,可操作最大直径为140m m 的钻孔。
这些设备的共同特点是自动化程度越来越高,部分功能实现智能化。
G PS 技术在这些钻机上的应用,实现了臂架自动定位,节约了现场标记和定位的时间,改善了作业效率,使操纵员能够集中精力监视钻孔的进程。
同时,更加注重安全和环保以及人机关系的改善。
随着最新的发动机排法规、机动性、智能操纵和环保法规Tier 3/欧ⅢA 排放法规的实施,大多数国外著名钻机制造公司都采用了符合排放标准的柴油机。
2、国内潜孔钻机概况2.1 国内潜孔钻机现状我国对潜孔钻机的研究起步较晚,现露天潜孔钻机已有多种机型及其配套设备,而应用于地下潜孑L凿岩的钻机早期仅有Y Q 一100 型钻架,钻孔直径105m m ,钻孔每台班6 —7m 。
近年来,100ra m左右孔径的井下潜孔钻机多台,但这些潜孔钻机由于钻孔直径和钻孔深度均较小,孔斜率也无法控制,不能满足大直径深孔采矿的要求。
所以,我国从80 年代开始试验大直径采矿法以来,先后从瑞典、美国、加拿大引进了RO C306、Prom eeM 177、Sim ba261、CM M 一1、CM M 一2、CD一360、CD-90 等类型的许多潜孔钻机及其配套设备。
随着大直径深孔采矿方法在我国的推广和应用,为了解决凿岩设备依赖进口的局面,近年来进行了一些研究工作,在钻具方面已有自己的系列产品,钻机的研究一直发展缓慢,主要以仿制为主。
先后仿制了R O C306( 国产型号D Q I50 )20 余台,该钻机在我国大直径深孔采矿初期阶段发挥了重大作用,但由于其主要工作机构用气压驱动,使钻机工作效率不高,定位稳定性差,钻孔精度低,不能满足生产的需求,已淘汰使用。
近年,山河智能和中南大学智能研究所共同研发了SW D B 系列一体化液压潜孔钻机,具有高气压潜孔钻进系统,能高精度、高效率地钻凿爆破孔。
设计了功率匹配与负载适应的系统,实现了动力系统从动力一泵一负载全局功率匹配,有效降低了整机能耗,确保了整机最佳性能与高可靠性。
长沙矿山研究院研制了CS165E 智能型整体式露天潜孔钻机,采用了先进的CA Nbus 技术,实现了高度的智能化,利用盘式钻杆库增加了钻孔深度,节约了换杆时间,提高了凿岩效率。
同时高度集成的液压系统使能耗大大降低。
还开发了CS100L 高风压履带式潜孔钻机、CS100D 高气压环形潜孔钻机、CS100ET 潜孔钻机。
其中CS100D 高气压环形潜孔钻机、CS100ET 潜孔钻机可以应用地下采矿,并能满足高效凿岩要求。
2.2 国内潜孔钻机发展存在的问题(1)在安全和简易操作方面的设计考虑欠缺。
国外的潜孔钻机在接卸杆处都装有急停拉线与控制传感器,能及时防止事故的发生及扩大,防止人员的伤害及机器的损坏,安全保护措施周到;在设计上坚持以人为本的思想,驾驶环境舒适、安全、操作方便、劳动强度低并配置多种辅助机构;在动力头与钻架上还装有指示箭头,使接卸杆的到位情况一目了然,操作快捷方便,工作效率高。
(2)结构及参数没有合理匹配。
如系统匹配、热平衡、油温及可靠性等方面问题,存在漏油、渗油等现象,外购、外协件的质量难以保证。
(3 ) 自动化程度低,缺乏智能高效凿岩潜孔钻机。
随着我国经济的发展,人们生活水平的提高,对产品质量与使用性能的要求也相应提高。
国家重点工程因工期短,因此施工单位要求设备要具有高质量、高效率的特点,能够降低人力资源成本。
因此,国内制造企业下一步应开发机动灵活、适应性强的臂架式一体化液压潜孔钻机。
为了提高工作效率,降低能耗,还要进一步开发液压露天钻车,以及矿井下使用的潜孔钻机与液压钻车。
(4 )保养与维护。
国外的潜孔钻机都编制了详细的使用维修说明书,规定了严格的操作规程,要求操作者严格执行。
进口潜孔钻机价格昂贵,备品、备件供货周期长,价格不菲,因而使用单位一般也会严格按操作规程操作,并注意维修和保养,所以使用起来故障少,使用寿命长,生产效率高。
而国产潜孔钻机价格相对来说就便宜的多,备品、配件供货也容易得到保证,相比之下使用单位对国产潜孔钻机的使用要求就有所松懈,操作者常不能严格按操作规程操作,不注意维修与保养。
因此,设备制造商应要求用户建立设备的详细档案,包括设备日常工作情况记录表、维修保养记录表,并要求用户对工作场地进行平整与整理,提高设备生产效率,重视管理所产生的巨大效益。
(5)应注重产品包装,打好产品形象。
以高性价比的优势与进口设备抗衡,并完全有可能取代进口设备。
3、国内潜孔钻机目前的发展思路随着对效率和采矿自动化水平要求的提高,未来该类钻机在国内的市场潜力很大。
因此,首先立足本身的技术实力,大力发展智能一体化液压潜孔钻机是有非常巨大的战略意义的。
同时这也符合国家“十一五”规划支持机电液一体化控制的智能型产品技术发展,支持产品节能技术、先进环保技术的开发应用的要求。
(1)完善一体化液压潜孔钻机的系列。
目前,我国的一体化液压潜孔钻机有山河智能的SW D 165系列钻机和长沙矿山研究院的CS165E 系列钻机,但他们都只适用于露天凿岩。
体积小、移动方便的地下液压智能潜孔钻机受到各种因数的影响,在国内还处于零阶段,而在我国地下开的份额相当大。
因此,地下智能潜孔钻机的市场相当大。
(2 )立足已经开发的一体化液压潜孔钻机,开发一体化智能型潜孔钻机。
钻机的智能化能改善凿岩效率,同时也可以为在我国实现无人开采做必要准备。
在这方面,目前要做的是加强遥控技术和远程控制技术的研究。