發(fā)表機(jī)械類論文

　　發(fā)表機(jī)械類論文篇2

　　淺談礦建立井硬巖鑿巖施工的新技術(shù)

　　目前,礦山立井機(jī)械化快速施工破巖方式主要采用鉆爆法施工,而造孔普遍采用以壓縮空氣為動力的傘型鉆機(jī),這種鉆機(jī)一般有5~9臺風(fēng)動鑿巖機(jī)同時作業(yè),每次鉆孔深度4~5米,造孔速度較快、效率相對較高。但對于硬度大的巖石極不適應(yīng),主要是造孔時間長,易斷釬桿、掉鉆頭、卡鉆等現(xiàn)象。為此,在借鑒巖石平巷施工采用的液壓鑿巖臺車的應(yīng)用情況下,創(chuàng)新傘鉆鑿巖機(jī)具的辦法:即采用電動液壓傘鉆代替風(fēng)動傘鉆,提高鑿巖機(jī)的工作效率,提高硬巖地層的立井施工速度,并解決立井鑿巖工序中的噪音和高能耗等突出問題。

　　一、程地質(zhì)概況

　　國投新集一礦的井田位于鳳臺縣城西17公里處,走向長6.85公里、寬3.65公里,面積25平方公里。礦井原設(shè)計生產(chǎn)能力為90萬噸/年,經(jīng)過改擴(kuò)建后,核定生產(chǎn)能力達(dá)到400萬噸/年。新集一礦西副井是該礦改擴(kuò)建的一個井筒,井筒全深755米,凈直徑7.2米,凍結(jié)深度300米,新生界松散層厚度190.26米;寒武系片麻巖深度190~442.6米,厚度252.6米;二迭系含煤地層深度442.6~810米;其中寒武系片麻巖屬于風(fēng)化基巖,主要有角閃片麻巖和花崗片麻巖組成,但巖芯完整,RQD=70%~80%,裂隙發(fā)育,以塊狀和柱狀為主,巖石普氏硬度系數(shù)f最高可達(dá)17,極其堅硬。

　　二、鉆眼爆破施工方法

　　鉆眼選用YSJ4.8型液壓傘鉆,它主要有液壓鑿巖機(jī)、推進(jìn)系統(tǒng)、動臂、立柱、擺動架、支撐臂、液壓水氣系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、調(diào)高器等九部分組成。根據(jù)液壓傘鉆所選配的HYD—200液壓鑿巖機(jī)的性能,結(jié)合巖石完整性好、硬度大的地層特點,釬桿選用波形螺紋連接的六方釬桿,型號為B35,螺紋直徑為32毫米,長度為5.5米;選用直徑為51毫米和57毫米的鉆頭。鉆孔深度5米,每次爆破進(jìn)尺為3.8~4.0米,爆破率達(dá)到80%左右,B35釬桿不僅可以滿足使用要求,且不會象B25釬桿那樣易于扭曲和折斷。根據(jù)巖石的特性,在鉆頭的使用中根據(jù)巖石的變化,及時改變鉆頭規(guī)格型號可以很好地提高造孔速度、便于裝藥,提高爆破效率。

　　釬頭從頭部的合金分部形式主要分為一字型釬頭、十字型釬頭和球齒型釬頭三類。一字型釬頭由于價廉物美而應(yīng)用廣泛,十字型和球齒型釬頭用于一些巖石特硬、巖石磨蝕性強(qiáng)等場所。

　　釬桿和釬頭一般的選擇匹配原則為:大功率的鑿巖機(jī)選用橫斷面積大的釬桿,選用優(yōu)質(zhì)的單位面積抗沖擊力強(qiáng)的釬桿,選用厚片、高片的硬質(zhì)合金釬頭或十字型釬頭(增加硬質(zhì)合金的體積,降低單位體積承受的沖擊力)。硬巖選擇高強(qiáng)度的硬質(zhì)合金減少碎片的可能性,磨石性強(qiáng)的巖石應(yīng)選擇抗磨性好的硬質(zhì)合金。

　　炸藥周邊眼選用直徑35毫米水膠炸藥,其余炮孔選用直徑45毫米水膠炸藥。雷管選用非電導(dǎo)爆毫秒雷管,選用段發(fā)為MS1、MS3、MS5、MS10、MS15、MS20,均為6.5米長腳線。延長時間間隔分別為50毫秒、110毫秒、380毫秒、880毫秒、2000毫秒。聯(lián)線方式為簇并聯(lián)。

　　三、炮眼布置及施工要求

　　1.炮眼布置

　　實踐證明,對于硬巖地層立井鉆眼爆破施工采用通常的施工方法,爆破效率很低,達(dá)不到60%,嚴(yán)重制約了施工速度。根據(jù)硬巖堅固致密的特性,選用高威力水膠炸藥,增加炸藥的爆炸力,并在施工過程中逐步完善炮眼布置形式,使爆破效率穩(wěn)定在80%以上,最高達(dá)到90%,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。炮眼布置參數(shù)見表1。

　　炮孔布置為:輔助孔為兩圈,均為直眼,孔位偏差不得大于75毫米,炮眼呈梅花型布置;周邊眼開孔圈徑7.8米,孔底圈徑8.0米,這樣便于支鉆操作,有利于井筒成形。在施工過程中,為了確保井筒施工質(zhì)量,每次鉆孔前由測量人員根據(jù)井筒中心線畫出井筒輪廓線,防止超挖和欠挖,降低掘進(jìn)施工質(zhì)量,造成不必要的返工或支護(hù)材料浪費現(xiàn)象出現(xiàn)。

　　爆破預(yù)期效果,炮眼利用率80%,每循環(huán)進(jìn)尺3.8米,每循環(huán)爆破實體巖數(shù)量190立方米,每循環(huán)炸藥消耗量329.4公斤,單位原巖炸藥消耗量1.73公斤/立方米,每米井筒炸藥消耗量91.5公斤/米,每循環(huán)炮眼長度474.4米,單位原巖炮眼消耗量1.44米/立方米,每米井筒炮眼消耗量131.8米/米,單位原巖雷管消耗量0.3個/立方米,每米井筒雷管消耗量27.2個/米。

　　2.鉆孔要求

　　掏槽眼共兩圈,內(nèi)圈采用斜眼掏槽,孔口圈徑1.8米,孔底圈徑1.4米。鉆孔時四部鉆交替施工,這樣才能確保開孔圈徑不大于1.8米,擴(kuò)槽孔采用直眼掏槽,當(dāng)巖石軟時可適當(dāng)減少外圈掏槽眼的數(shù)量。在鉆進(jìn)掏槽眼時要確保各孔相互平行對稱,孔位偏差不得超過60毫米。

　　3.裝藥要求

　　第一圈掏槽眼采用孔內(nèi)微差爆破,在炮孔下部裝3卷炸藥,3段雷管反向引爆,上封400毫米巖粉,再裝3卷炸藥、1段雷管正向引爆。炮泥均采用巖粉加水封堵,周邊孔僅封堵400毫米巖粉,這樣可以減輕爆破對井壁的破壞。

　　四、效果評價

　　1.節(jié)能減排:電動液壓系統(tǒng)所需的功率僅是氣動鉆機(jī)功率的30%,且液壓鑿巖機(jī)不排除廢氣,沒有廢氣夾雜的油污所造成對環(huán)境的污染,提高了工作面的能見度,降低噪音,改善操作環(huán)境。

　　2.鑿巖效率高,速度快:經(jīng)試驗對比,在同類巖石和相同孔徑的情況下,鑿深孔用液壓鑿巖機(jī)比氣動鑿巖的鑿巖速度提高兩倍以上,鑿巖速度可達(dá)0.8~1.5米/分。

　　3.鉆桿成本低:由于液壓鑿巖機(jī)的轉(zhuǎn)速、壓力等參數(shù)可調(diào)整,因此能在不同巖石條件下選擇最優(yōu)的鑿巖參數(shù),使得鉆桿適應(yīng)不同的巖層條件,減少鉆桿損壞。又由于液壓鑿巖沖擊應(yīng)力波平緩,傳遞效率高,因此鉆具和釬桿一般可節(jié)約15%~20%。

　　4.采用液壓鑿巖機(jī)施工可提高施工質(zhì)量:由于液壓鑿巖機(jī)能保證鉆孔深度和間距的精度,提高炮孔和井筒掘進(jìn)的施工質(zhì)量,減少材料浪費。