鑿巖機(jī)的發(fā)展研究

摘 要:鑿巖裝置作為礦山開(kāi)采的必須設(shè)備，經(jīng)歷了從鑿巖機(jī)到鑿巖臺(tái)車(chē)的發(fā)展歷程。效率的不斷提高、使用壽命的增長(zhǎng)以及工作可靠性的提高，這些都為礦山開(kāi)采效率的提高做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。本文通過(guò)研究鑿巖裝置的發(fā)展歷程及方向，以期為鑿巖裝置的進(jìn)一步發(fā)展探明道路。

關(guān)鍵詞:鑿巖機(jī) 歷程 研究

中圖分類號(hào):TD63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)03(a)-0022-01

1 發(fā)展歷程

自20世紀(jì)70年代初液壓鑿巖機(jī)械問(wèn)世以來(lái)，以液壓鑿巖鉆車(chē)為代表的高效率鑿巖機(jī)械進(jìn)入了快速發(fā)展階段。絕大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家和礦山都已大量采用此類鑿巖設(shè)備，但我國(guó)尚未普及全液壓鑿巖鉆車(chē)。其中一個(gè)重要原因是全液壓鑿巖鉆車(chē)技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)昂貴。

目前，我國(guó)礦山采用的中深孔鑿巖設(shè)備主要是氣動(dòng)鑿巖設(shè)備。如天水風(fēng)動(dòng)工具廠生產(chǎn)的YG40、YG80型導(dǎo)軌式氣動(dòng)鑿巖機(jī)，這些鑿巖機(jī)與鉆架配套使用。

這些設(shè)備雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但其鉆孔效率低，自動(dòng)化程度差，工作條件惡劣，特別是鉆進(jìn)深孔能力差，不能滿足大結(jié)構(gòu)參數(shù)采礦方法鉆孔的需要。近年來(lái)，少數(shù)大型地下礦山引進(jìn)了國(guó)外全液壓采礦鉆車(chē)，該機(jī)雖然具有鉆孔效率高，鉆進(jìn)深孔能力強(qiáng)，作業(yè)條件好等優(yōu)點(diǎn)，但其價(jià)格昂貴，且系統(tǒng)復(fù)雜，備品備件難以保證，維修保養(yǎng)困難，特別是這類設(shè)備要求作業(yè)空間大，難以在我國(guó)廣泛推廣應(yīng)用。因此，在我國(guó)“十一五”科技攻關(guān)“地下中深孔氣液聯(lián)動(dòng)鑿巖設(shè)備的研制”已取得的重大突破的基礎(chǔ)上，借鑒國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)一種起點(diǎn)高、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、工作可靠、鉆孔能力強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、工作條件好、有自身特點(diǎn)、符合我國(guó)國(guó)情的新型高效鑿巖設(shè)備，即智能型旋轉(zhuǎn)—— 沖擊式中深孔采礦鉆車(chē)，對(duì)我國(guó)地下礦山無(wú)底柱采礦方法向集中化、大間距、高分段過(guò)渡、提高采礦效率，具有普遍和重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)智能型旋轉(zhuǎn)—— 沖擊式中深孔采礦鉆車(chē)，是一個(gè)需要填補(bǔ)的空白領(lǐng)域。長(zhǎng)沙礦冶研究院研制開(kāi)發(fā)的氣液聯(lián)動(dòng)采礦鉆車(chē)與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有氣動(dòng)采礦鉆車(chē)相比，鉆進(jìn)速度快(為其二倍)，且具有較高的自動(dòng)化水平;與國(guó)外全液壓鉆車(chē)比，可達(dá)其技術(shù)生產(chǎn)率的80%以上，且保持了氣動(dòng)鑿巖設(shè)備可靠性高、便于維修、價(jià)格低(僅為進(jìn)口鉆車(chē)的1/3)的特點(diǎn)，便于推廣應(yīng)用。

2 發(fā)展方向與前景

采礦鉆車(chē)是冶金地下礦山采礦的重要設(shè)備。它是采礦臺(tái)車(chē)和鉆機(jī)的復(fù)合體。其分類方式有多種:

按行走方式分:輪胎式鑿巖臺(tái)車(chē)、軌道式鑿巖臺(tái)車(chē)、履帶式鑿巖臺(tái)車(chē)。

按動(dòng)力供給方式分:全液壓式鑿巖臺(tái)車(chē)、氣動(dòng)式鑿巖臺(tái)車(chē)、氣液聯(lián)動(dòng)鑿巖臺(tái)車(chē)。

按鉆架承載方式分為:鑿巖鉆車(chē)、鑿巖臺(tái)架、鑿巖機(jī)。

按鑿巖臂的多少分為:單臂鑿巖臺(tái)車(chē)、雙臂鑿巖臺(tái)車(chē)、三臂鑿巖臺(tái)車(chē)。

另外，還可按許多性能來(lái)分類，如防炸鑿巖臺(tái)車(chē)、露天鑿巖臺(tái)車(chē)、銷桿鉆車(chē)等。

CTCY10型全液壓采礦臺(tái)車(chē)為輪式自行式單機(jī)鑿巖鉆車(chē)，主要用于金屬礦山水平分層充填法采礦，鉆鑿向上平行炮孔(炮孔深3～4m)。該鉆車(chē)采用全液壓傳動(dòng)，電氣和液壓控制，具有行走方便、移位迅速、調(diào)孔位準(zhǔn)確，開(kāi)孔穩(wěn)定、耗能低等特點(diǎn)。

CTJY10.2型全液壓輪式臺(tái)車(chē)主要用于礦山無(wú)軌巷道掘進(jìn)，鐵路隧道施工，以及其它地下鑿巖掘進(jìn)工程。國(guó)際現(xiàn)狀:瑞士SIC公司、美國(guó)Ingersoll—RandIndustrialProcessMachinery公司、奧地利的BOHLER公司、俄羅斯的礦山機(jī)械研究所和吉爾吉斯斯坦的自動(dòng)化研究所經(jīng)過(guò)多年的研究，已開(kāi)發(fā)出幾種型號(hào)的氣液聯(lián)動(dòng)鑿巖機(jī)。國(guó)外采礦鉆車(chē)多為配用液壓鑿巖機(jī)的全液壓鉆車(chē)，有瑞典阿特拉斯公司(Atlas公司)的Simbas系列、芬蘭坦姆洛克公司(Tamrock公司)的SOLO系列、法國(guó)的水星(Mercury)系列。我國(guó)引進(jìn)的主要是Atlas公司Simbas系列。

Simba系列鑿巖臺(tái)車(chē)的狀況。瑞典阿特拉斯公司(Atlas公司)成立于1873年，1893年后開(kāi)始從事風(fēng)動(dòng)工具生產(chǎn)。1917年成立專門(mén)生產(chǎn)鑿巖機(jī)和驅(qū)動(dòng)工具的廠家。目前該公司生產(chǎn)的鑿巖設(shè)備和配套釬具90%以上在國(guó)外銷售。Simba系列鑿巖車(chē)是AtlasCopco公司根據(jù)新的鑿巖設(shè)備發(fā)展要求設(shè)計(jì)的系列臺(tái)車(chē)，分為SimbaH150型、H250型、H350型和Simba260型系列鑿巖臺(tái)車(chē)在設(shè)計(jì)概念上與傳統(tǒng)的臺(tái)車(chē)形式有所改變，可采用人機(jī)分的控制方式來(lái)進(jìn)行操作。從工作原理上來(lái)看，Simba系列鑿巖臺(tái)車(chē)不屬于進(jìn)型臺(tái)車(chē)，屬于采礦鑿巖臺(tái)車(chē)系列范疇，其工作范圍主要分布在與鉆臂行的90°及360°范圍內(nèi)，鉆臂最大的工作前傾度為20°，后傾度為85°，可用上身式鑿巖機(jī)和管式鉆具，可用于井下采礦，錨桿支護(hù)，隧道擴(kuò)展、工程和露天作業(yè)等多種工程中，同時(shí)還適用于特殊條件的鑿巖作業(yè)。該車(chē)具有鉆進(jìn)速率高、整車(chē)穩(wěn)定性能好等特點(diǎn)，臺(tái)車(chē)的主要工作部件有:

橡膠輪式驅(qū)動(dòng)底盤(pán)(H150系列為臺(tái)架式)，電能驅(qū)動(dòng)液壓動(dòng)力機(jī)組，90°范圍內(nèi)搖動(dòng)的鉆臂在360°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)的鉆臂轉(zhuǎn)盤(pán)，最大滑動(dòng)距離米的鉆臂滑動(dòng)工作臺(tái)，液壓推進(jìn)鉆鑿裝置，液壓釬桿支撐裝置，以及用于桿釬桿和管式鉆具的機(jī)械裝卸設(shè)備。該系列臺(tái)車(chē)還可配用上向式液壓鑿巖機(jī)或氣動(dòng)鑿巖機(jī)及ITH管式鉆具鉆機(jī)。

這些鉆車(chē)多采用部件模塊化設(shè)計(jì)、便于生產(chǎn)和組合，以滿足不同的工作需要，配置了集成鑿巖控制系統(tǒng)，使鑿巖機(jī)的工作參數(shù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)匹配，在參數(shù)調(diào)整后，在較少人工干預(yù)情況下，達(dá)到并保持最佳鑿巖工況，而且具備操作簡(jiǎn)單，鉆桿重量補(bǔ)償和防卡釬功能。

近年來(lái)國(guó)外采礦車(chē)正向高度自動(dòng)化發(fā)展，由計(jì)算機(jī)控制具有自動(dòng)定位、自動(dòng)開(kāi)孔、自動(dòng)接桿、自動(dòng)處理卡釬、達(dá)到設(shè)定孔深后自動(dòng)返回，自動(dòng)卸桿和參數(shù)補(bǔ)償?shù)裙δ?。以期全自?dòng)遙控鉆孔作業(yè)，目前已開(kāi)發(fā)出少量試驗(yàn)產(chǎn)品投放市場(chǎng)。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀，2000年長(zhǎng)沙礦冶研究院完成了氣液聯(lián)動(dòng)鑿巖機(jī)[4]的研發(fā)工作，生產(chǎn)出了樣機(jī)，并進(jìn)行了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，獲得了國(guó)家實(shí)用新型專利;2000年—2001年長(zhǎng)沙礦冶研究院又與山東科技大學(xué)合作開(kāi)發(fā)了氣液聯(lián)動(dòng)露天鑿巖鉆車(chē)并于2001年12月通過(guò)了山東省科技廳鑒定;2001年—2003年，長(zhǎng)沙礦冶研究院和魯中冶金礦業(yè)集團(tuán)公司在“十五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目中又成功地完成了地下中深孔氣液聯(lián)動(dòng)鑿巖設(shè)備(氣液聯(lián)動(dòng)鑿巖機(jī)配TJ25鉆架)的研制;其當(dāng)量鉆速(完成一排扇形孔的平均鉆速)約為YGZ90氣動(dòng)鑿巖設(shè)備的1.8～2倍，已實(shí)現(xiàn)最大鉆深27.2m，說(shuō)明氣液聯(lián)動(dòng)設(shè)備已具備實(shí)施高分段深孔鉆進(jìn)的能力。

目前使用于無(wú)底柱分段崩落法的國(guó)產(chǎn)采礦車(chē)主要為配用YGZ90氣動(dòng)鑿巖機(jī)的CTC14型輪胎式采礦鉆車(chē)，例如武漢礦業(yè)公司金山店鐵礦主要采礦鉆車(chē)是南京華瑞工程機(jī)械公司生產(chǎn)的CTC14-2型鉆車(chē)(圖1.9)，配套的鑿巖機(jī)系YGZ90型。

南京工程機(jī)械集團(tuán)公司生產(chǎn)的YGZ90鑿巖機(jī)是全國(guó)黑色、有色礦山中深孔采掘主要設(shè)備，也可用于露天采礦和石方工程中鉆錨桿、坡等下向和水平炮孔。產(chǎn)銷量一直占全國(guó)市場(chǎng)的90%以上，產(chǎn)品榮獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)目前所使用的鑿巖裝置生產(chǎn)效率低，自動(dòng)化程度差，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，這成為制約礦山事業(yè)快速發(fā)展的一個(gè)瓶頸。我們急需推陳出新，研制出更多超過(guò)YGZ90鑿巖機(jī)的性價(jià)比優(yōu)良的采礦鉆車(chē)。