露天矿潜孔钻机选型设计说明书设计课题: 露天矿潜孔钻机选型设计专业班级: 10级采矿工程(1)班学生姓名: 王文林2010171105 指导教师: 孟爱国学生成绩:工程技术学院2019年5月3日露天采矿钻机设备选型已知条件：1.南露天煤矿2013年全年生产1780万吨，煤的密度=1.48g/3cm ，硬度f ≥5。

2.年剥离废岩8400万3m ，岩的综合硬度f=6~8。

容重31.2m kg =γ3.全年爆破煤的孔径：150mm ，岩石孔径262mm 。

4.正常作业天数300天，以三班循环作业；要求1.分别计算两种孔径的台班效率，m/台班；2.计算所需钻机的数量（四舍五入）；3.通过查资料列出两种钻机的技术规格和工作参数（列表）；1.钻具的选择潜孔钻机的钻具包括钻头、冲击器和钻杆。

钻杆的两端有联接螺纹，一端与回转供风机构相联接，另一端联接冲击器。

冲击器的前端安装钻头。

钻孔时，回转供风机构带动钻具回转并向中空钻杆供给压气，冲击器冲击钻头进行凿岩，压气将岩碴排出孔外，推进机构将回转供风机构和钻具不断地向前推进。

1.1 钻头原则：合理的钻头能够获得较高的钻进速度和合适的钻孔成本。

1.1.1 坚硬岩石凿岩比功较大，每个柱齿和钻头体都承受较大的载荷，要求钻头体和柱齿具有较高的强度，因此，钻头的排粉槽个数不宜过多，一般选双翼型钻头，排粉槽的尺寸也不宜过大，以免降低钻头体的强度。

1.1.2 在可钻性比较好的软岩中钻进时，凿岩速度较快，相对排渣量较大，这就要求钻头就有较强的排渣能力，最好选用三翼型或四翼型钻头，合金齿可选用弹齿或楔齿。

1.1.3 在节理比较发育的破碎带中钻进时，为减少偏斜，最好选用导向性较好的中间凹陷型或中间凸出型钻头。

1.1.4 在含粘土的岩石中凿岩时，中间排渣孔常常被堵死，最好选用侧排渣钻头。

1.1.5 在韧性比较好的岩石中钻孔时，最好选用楔形齿钻头。

1.2 冲击器冲击器是潜孔钻机的心脏部件，它的质量优劣，直接影响着钻孔速度和钻孔成本。

对冲击器的基本要求是：性能参数好，钻孔效率高：结构简单，便于制造、使用和维修；零部件工作可靠，使用寿命长：能在各种岩层，如含水层里正常工作。

1.2.1 根据工作气压的压力等级合理选择相应等级的冲击器。

1.2.2 根据钻孔直径选择相应型号冲击器。

1.2.3 根据岩石坚固性选择相应冲击器。

1.3 钻杆选取的要求钻杆承受着冲击振动、扭矩及轴压力等复杂载荷的作用，并且由孔壁和钻杆之间排出的岩碴对其表面产生喷砂性的磨蚀作用。

因此，要求钻杆有足够的强度、刚度和冲击韧性。

钻杆一般采用中空厚壁无缝钢管。

露天潜孔钻机一般只有二根钻杆，接杆可钻15～18m 深的孔。

钻杆直径的大小，应满足排碴的要求。

由于供风量是一定的，排出岩碴的回风速度就取决于孔壁与钻杆之间的环形断面积的大小。

对于一定直径的钻孔，钻杆外径越大，回风速度越大。

一般要求回风速度为25～35m/s.。

1.3.1钻杆应有足够的强度、刚度和冲击韧性。

1.3.2钻杆直径的大小，应满足排碴的要求。

环形截面的环形宽度，一般取10—25㎜。

2.潜孔钻机主要性能参数2.1确定钻煤潜孔钻机的主要性能参数 2.1.1钻具钻速n min /89.35~91.18)1506500()6500(n 95.0~78.095.0~78.0r D === 式中 D --- 钻孔直径，㎜。

2.1.2钻具钻矩Mm N D k M m⋅=⨯==06.26475.815015.822式中m k --- 力矩系数，0.8~1.2，一般取1。

D --- 钻孔直径，mm 。

2.1.3轴压力H PN Df P 360081530)30~25(=⨯⨯==式中 D---钻孔直径，cmf---岩石坚固性系数,取f=8。

2.1.4排渣风量Qsm b v /14.221048.110157.47.433=⨯⨯⨯⨯==-ρ式中 b --- 岩渣的最大粒度，取15mm ρ --- 岩石密度，m kg /1048.13⨯m in /02.610414.22)133150(14.360104)(603622622m v d D k Q =⨯⨯-⨯=⨯-=π 式中 k --- 考虑漏风系数，取k=1.2d --- 钻杆外径，mm 查表1-2，查得d=133mm v --- 岩渣的悬浮速度，m/s 。

根据钻孔直径及以上所需满足的参数要求选KQGY —150为钻煤潜孔钻机,该机主要技术参数见表1-1表1-1 KQGY150露天高风压潜孔钻机技术特征钻孔直径(mm) Φ152-Φ185行走速度(km/h) 1 钻孔深度(m) 17.5单机爬坡能力 14° 钻孔角度 向下于地面成75°、90°电机总容量(kw) 58.5 适应岩种 各种岩石 外形尺寸(mm)工作状态 6440×3125×12900 钻机转速(r/min) 24.9、33.2、49.8 运输状态12000×3125×38865回转扭矩(N/m) 2400/2316/2060使用压力(Mpa) 1.05-2.46 一次推进行程(kg) 9 耗气量(m3/min) 17.5 推进轴压(kg) 0-5000供电电压(V) 380 除尘方式 湿式(自带)、干式(另配FC20)配用冲击器 DHD355K行走方式 电动履带自行总重量(t) 16 钻杆外径（mm ）133生产厂家英格索兰技术2.2钻岩的潜孔钻机的工作参数 2.2.1钻具钻速n min /13.21~24.12)2626500()6500(n 95.0~78.095.0~78.0r D ===式中 D --- 钻孔直径，㎜。

2.2.2钻具钻矩Mm N D k M m∙=⨯==76.80755.826215.822 式中m k --- 力矩系数，0.8~1.2，一般取1。

D --- 钻孔直径，mm 。

2.2.3轴压力H PN Df P 628882.2630)30~25(=⨯⨯==式中 D---钻孔直径，cmf---岩石坚固性系数,取f=8。

2.2.4排渣风量Qsm b v /14.221048.110157.47.433=⨯⨯⨯⨯==-ρ式中 b --- 岩渣的最大粒度，取15mm ρ --- 岩石密度，m kg /1048.13⨯m in /88.2510414.22)219262(14.360104)(603622622m v d D k Q =⨯⨯-⨯=⨯-=π 式中 k --- 考虑漏风系数，取k=1.2d --- 钻杆外径，mm 。

查表1-2，查得d=219mm v --- 岩渣的悬浮速度，m/s,根据钻孔直径及以上所需满足的参数要求选KQ —250为钻煤潜孔钻机,该机主要技术参数见表1-2表1-2 KQ-250露天高风压潜孔钻机技术特征钻孔直径(mm) Φ230-Φ250行走速度(km/h) 1 钻孔深度(m) 16单机爬坡能力 10° 钻孔角度 向下于地面成90°电机总容量(kw) 397.5 适应岩种 各种岩石 外形尺寸(mm)工作状态 10200×5930×21330 钻机转速(r/min) 22.3 运输状态20445×5930×51200回转扭矩(N/m) 9427.6 使用压力(Mpa) 0.49～0.69 一次推进行程(m) 8.5 耗气量(m3/min) 25～30 推进轴压(kg) 0-9400供电电压(V) 380 除尘方式 湿式(自带)、干式(另配FC20)配用冲击器 DHD380 行走方式 电动履带自行总重量(t) 45 钻杆外径（mm ）219生产厂家宣化风动机械厂3．设备选型计算3.1钻机效率计算潜孔钻机的生产能力采用计算法或参考类似生产矿山的指标选取,钻机每台班生产能力V b (m)和钻机速度(/min cm )计算如下： 钻进速度：aD kKEn v z 24π=每台班生产能力：ηb b vT V 6.0=式中 ：v —钻机钻进速度，/min cm ；b T —钻机班时间，minη —钻台班时间利用系数，取0.8；E —冲击功，Jz n —冲击频率，1min -k —冲击能利用系数0.6～0.8；取k=0.8 D —钻孔直径，cm ；α—矿岩的凿碎比功，3/cm JK —冲击功修正系数3～7.5； 取5试中冲击功——E 冲击频率——z n 查表1--3可得矿岩的凿碎比功——α查表1——4可得3.1.1 KQGY —150钻煤潜孔钻机每台班生产能力V b (m)和钻机速度(/min cm )计算如下：钻进速度： min 26.768.9401514.35.58.015008004422cm a D kK En v z =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==π 每台班生产能力：台班m vT V b b 7.1758.06087626.06.06.0=⨯⨯⨯⨯==η3.1.2 KQ —250钻岩潜孔钻机每台班生产能力V b (m)和钻机速度(/min cm )计算如下：钻进速度：m i n 07.498.9402.2614.35.58.0151015604422cm D kK En v z =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==απ台班生产能力：台班m vT V b b 06.1138.06084907.06.06.0=⨯⨯⨯⨯==η表1-3 名达正宇MDZY 中高风压DHD 系列冲击器型号及参数 冲击器型号钻孔直径 (mm) 长度 (mm) 外径 (mm) 重量 (kg) 工作风压(MPa) 耗风量 (m3/min) 冲击功(N.M) 冲击次数 (次/分) DHD355KΦ130—152 1098 Φ124 70 1.2---2.1 4.5---18 800 800--1500 DHD380Φ203--3501551Φ1812770.8—2.112---311560860--1510表1-4 凿碎比功值矿岩硬度f 硬度级别 软硬程度 凿碎比功值3/()J cm α-⋅ <3 Ⅰ 极软 <20*9.8 3-6 Ⅱ 软 (20-30)*9.8 6-8 Ⅲ 中等 （30-40）*9.8 8-10 Ⅳ 中硬 （40-50）*9.8 10-15 Ⅴ 硬 （50-60）*9.8 15-20 Ⅵ 很硬 （60-70）*9.8 15-20Ⅶ极硬>70*9.83.2钻机数量的确定钻机数量N （台）按下式计算得：)1(e qp QN -=式中 Q-设计的矿山规模，t/a P-钻机台年穿孔效率,m/aq -每米炮孔的爆破量,t/m e -废孔率%,取%5=e 试中每米炮孔爆破量q 查表1-5取值表1-5 每米炮孔爆破量钻机型号段高10m6~4=f10~8=f14~12=f20~15=fKQGY —150 底盘抵抗线m / 5.5 5.0 4.5 孔距m / 5.5 5.0 4.5 排距m / 4.8 4.5 4.0 孔深m /12.64 12.64 12.64 米孔爆破量1-3m m /⋅ 20.86 17.33 14.13 KQ —250 底盘抵抗线m / 8.5 8.0 7.5 孔距m / 6.5 6.0 5.5 排距m / 5.5 5.0 4.5 孔深m /11.3 11.6 12.0 米孔爆破量1-3m m /⋅35.61 29.56 24.093.2.1 KQGY —150钻煤潜孔钻机数量确定 台695.07.175300348.186.2017000000)1(=⨯⨯⨯⨯⨯=-=e qp Q N故钻煤潜孔钻机数应为6台3.2.2 KQ —250钻岩潜孔钻机数量确定台2595.006.1133003101.261.35101.284000000)1(33=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=--e qp Q N故钻岩潜孔钻机数应为25台4.两种钻机工作参数列表表1-6 设计所选用的两种钻机工作参数钻机型号 钻具转速min /r 转矩m /N冲击功J 轴压力KN排渣风量min /3m选择台数KQGY —15033.2 2400 800 0-5000 7.00 6 KQ —25022.39427.615600-940025.8825参考文献[1]李晓豁 . 露天采矿机械北京：冶金工业出版社，2010.9(2013.1重印)[2]荆元昌 . 露天采矿机械北京：煤炭工业出版社，1988[3]曹一南 . 露天采矿手册北京：煤炭工业出版社，1986[4]《采矿手册》编写委员会 .《采矿手册第三卷》北京：冶金工业出版社， 1991.1[5]钟良俊，王荣祥 . 露天设备选型配套计算北京：冶金工业出版社，1998[6]侯志恩，高学径 . 阿特拉斯各型钻车性能参数介绍[7]宣化名达正宇钻孔机械有限公司. 名达正宇MDZY中高风压DHD系列冲击器型号及参数介绍书[8]英国索兰技术访问网站铁甲工程机械网中国知网中国爆破网特种机械采购网百度文库新浪爱问阿特拉斯官网利勃海尔官网读后感该论文提出的计算机辅助露天矿爆破按设计软件,是基于Auto CAD二次开发利用Visual C++和objectARX接口实现的。