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根據(jù)公式(1-3-2)、(1-3-3)可知,潛孔鉆機在穿孔作業(yè)時,沖擊功a、沖擊頻率θ、風(fēng)壓、鉆孔直徑D、軸壓p和轉(zhuǎn)速n等作業(yè)因素,都可能影響到鉆機的穿孔效率。
1.沖擊功(a)和沖擊頻率(θ)
從公式(1-3-2)中可以看出,為了提高機械鉆速v,希望能同時增加沖擊功a和沖擊頻率θ。然而,在潛孔鉆進(jìn)的風(fēng)動沖擊器中,沖擊功a和沖擊頻率θ是兩個相互制約的工作參數(shù),欲增大沖擊功,就需要增加活塞重量和活塞行程,相應(yīng)地就使沖擊頻率減少。反之亦然。
對于這兩個參數(shù)的選取,存在兩種不同的技術(shù)觀點:一種是大沖擊功(8~10 J/cm)低頻率(850~1300次/min);另一種是小沖擊功(5. 5~7 J/cm)高頻率(1900~2500次/min)。現(xiàn)場實踐證明,前一種技術(shù)觀點比較合理,因為,巖石只有在足夠大的沖擊功下才能有效地進(jìn)行體積破碎;若沖擊功不足,單純提高沖擊頻率無非使巖石疲勞破碎而已。我國目前潛孔鉆機都是按照大沖擊功、低頻率的要求設(shè)計的。
2.風(fēng)壓
潛孔鉆機的沖擊器是一種風(fēng)動工具,為了達(dá)到額定的沖擊功和沖擊頻率,風(fēng)壓是一個重要因素。隨著風(fēng)壓的增大,穿孔速度和鉆頭壽命都有不同程度的提高。正是由于這個原因,目前,大孔徑的潛孔鉆機都自帶空壓機,以減少管路降壓。
3.鉆孔直徑(D)
隨著鉆孔直徑D的增大,沖擊器的活塞直徑也增大,相應(yīng)沖擊功a、沖擊頻率θ也可提高,從而使鉆速v并不單純地和鉆孔直徑D成反比關(guān)系。另外,當(dāng)增大鉆孔直徑D時,爆破孔網(wǎng)間距可加大,相應(yīng)提高鉆孔的延米爆破量和穿爆量。這里舉個例子,鐵長溝露天煤礦采用KQ-150型潛孑L鉆機,穿孔直徑150 mm,臺日穿孔米數(shù)平均91.8 m,由于延米爆破量小,其最終爆破量不如有些礦采用的BC-1沖擊式鉆機。現(xiàn)場實踐證明,潛孔鉆機的優(yōu)越性只有當(dāng)采用孔徑為200 mm或更大的鉆機時才能顯示出來,
4.軸壓(p)和轉(zhuǎn)速(72)
潛孔鉆機的軸壓,主要是克服沖擊器的后坐力,因而,壓力一般都不大,遠(yuǎn)小于牙輪鉆機的軸壓,軸壓過大,既防礙鉆具回轉(zhuǎn),也容易損壞鉆頭。對于大孔徑(200 mm)的重型潛孔鉆機來說,由于鉆具重量較大,一般都采用減壓鉆進(jìn),即鉆機的提升推進(jìn)機構(gòu)應(yīng)起減少軸壓的作用,小孔徑的中、小型潛孔鉆機鉆具重量小,常用提升推進(jìn)機構(gòu)作增壓鉆進(jìn)。
潛孔鉆具的回轉(zhuǎn),既是為了改變鉆頭每一次鑿痕的位置,也是用以使鉆頭切削巖石。轉(zhuǎn)速過低,會降低穿孔速度,但轉(zhuǎn)速過高,過分磨損鉆頭,也會使穿孔速度下降。目前,在鑿巖鉆進(jìn)中有趨于采用低轉(zhuǎn)速的傾向,使轉(zhuǎn)速保持在15~20 r/min之間。不同直徑的鉆具轉(zhuǎn)速如表1-3-5所示。
表1-3-5潛孔鉆機工作參數(shù)
5.采用雙活塞沖擊器
即在活塞桿上串聯(lián)兩個活塞,分別隔絕在兩個汽缸中作同步往復(fù)運動。由于推動活塞的作用面積增大,從而提高了單次沖擊功和沖擊頻率。在同等風(fēng)壓條件下,雙活塞的沖擊頻率比單活塞提高了30%以上,鉆孔速度可提高40%~100%。
6.采用無閥沖擊器來取代復(fù)雜的專門配氣機構(gòu)。無閥沖擊器可提高鉆孔速度50%,沖擊器壽命可增加3~4倍。