[科普中國(guó)]-天井鉆機(jī)

國(guó)外天井鉆機(jī)的發(fā)展歷史

美國(guó)于1962年開(kāi)始應(yīng)用天井鉆機(jī),到20世紀(jì)90年代初,國(guó)外地下礦山用鉆進(jìn)法掘進(jìn)各種用途天井得到迅速推廣,天井鉆機(jī)得到卓有成效的應(yīng)用。

鉆進(jìn)法實(shí)際上已取代了普通掘進(jìn)法,使用區(qū)域的分布主要集中在澳大利亞、加拿大、墨西哥、南非、美國(guó)和贊比亞等地。當(dāng)時(shí),世界主要生產(chǎn)廠商已有美國(guó)的Robbins公司、Dressers 公司、Subterreans 公司、Calweld公司、IngersollRand 公司,日本的Koken 公司,芬蘭的Tamrock公司、Indau公司和德國(guó)的W irth公司。

隨著世界采礦向深部發(fā)展,采礦方法不斷改變,使中段高度有繼續(xù)增加的趨勢(shì),原來(lái)的掘進(jìn)方式已不能適應(yīng)要求。因此,近幾年來(lái),國(guó)外各主要制造廠為深部開(kāi)采和堅(jiān)硬巖石制造了大扭矩大推拉力的天井鉆機(jī)。隨著天井鉆機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,天井鉆機(jī)功率已由75 kW 發(fā)展到750 kW,擴(kuò)孔孔徑可達(dá)7. 1 m,鉆孔深度達(dá)到1500 m。目前,Atlas Copco的“Robbins天井鉆機(jī)”、W irth公司的HG系列、Tam2rock公司Rhino系列和Indau公司的H系列天井鉆機(jī)在當(dāng)前市場(chǎng)的同類(lèi)產(chǎn)品中,處于領(lǐng)先地位,在世界各地礦山都得到了廣泛應(yīng)用1。

國(guó)外大孔徑天井鉆機(jī)1 Atla s Copco的Robb in s天井鉆機(jī)

91RH是Robbins低矮型系列的產(chǎn)品,非常有利于更深的地下礦井鉆進(jìn)天井,它的模塊化設(shè)計(jì)允許將其拆卸成相應(yīng)小的組件,這使其容易通過(guò)更小的運(yùn)輸通道進(jìn)行運(yùn)輸,而且91RH的強(qiáng)有力液壓驅(qū)動(dòng)提供了不同的速度和良好的扭矩限制控制,使其能夠支持最高5. 0 m的大天井鉆進(jìn)。

97RDC是一款高效率的低矮型天井鉆機(jī),專(zhuān)門(mén)用于具有尺寸和重量限制的采礦應(yīng)用,其數(shù)字DC驅(qū)動(dòng)集合了最新的電子技術(shù)。

123RH設(shè)計(jì)用于大直徑天井,這使得它成為礦用鑿井以及土木工程的最佳選擇。

191RH設(shè)計(jì)用于滿足深孔大天井鉆孔的要求,裝機(jī)容量750 kW,擴(kuò)孔扭矩達(dá)814 kN·m,擴(kuò)孔推力達(dá)11600 kN,使其可以鉆鑿直徑6. 0 m、深度1400m的深井。

Robbins不斷創(chuàng)新,其大直徑系列天井鉆機(jī)全部采用十字頭導(dǎo)向桿,該導(dǎo)向桿采取了有效的抗扭設(shè)計(jì),能適應(yīng)大扭矩,從而延長(zhǎng)了推力缸的使用壽命。

83RH和97RDC則采用了獲得專(zhuān)利的兩片式旋轉(zhuǎn)矩形移動(dòng)接頭,防止了變速箱產(chǎn)生彎矩,而可替換的螺紋嵌件則降低了維護(hù)成本。為了方便維護(hù)與運(yùn)輸,91RH、123RH和191RH內(nèi)置于活塞筒中的變速箱允許在沒(méi)有松開(kāi)主軸承的預(yù)載情況下,將驅(qū)動(dòng)系拆解成更小的組件。為了在不同的巖層中都能保持較佳的鉆進(jìn)狀態(tài), 123RH、191RH更是采用了最先進(jìn)的可變速交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),簡(jiǎn)單而且可靠,提供了不同的速度和良好的力矩限制控制。

Robbins R系列天井鉆機(jī)自問(wèn)世以來(lái),深受用戶(hù)歡迎,澳大利亞芒特艾薩礦業(yè)有限公司自1969年購(gòu)置第一臺(tái)Robbins天井鉆機(jī)以來(lái),近40 多年來(lái),該公司一直依賴(lài)于Robbins公司設(shè)備的先進(jìn)性和可靠性,以降低生產(chǎn)成本和增加產(chǎn)量。

2 W irth公司的HG系列天井鉆機(jī)

W irth的天井鉆機(jī)和切割系統(tǒng)已可以運(yùn)用于最硬的巖石(700 MPa) ,近幾年, HG系列天井鉆機(jī)推廣應(yīng)用獲得了良好效果。該公司生產(chǎn)的HG300 -SP型鉆機(jī)在南非的JCI公司所屬呂斯滕堡鉑礦聯(lián)合區(qū)又創(chuàng)鉆進(jìn)世界記錄,用該機(jī)鉆導(dǎo)向孔990. 38m,并將此導(dǎo)向孔擴(kuò)成直徑6. 02 m 的通風(fēng)井。

HG330 - SP型天井鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:成本比普通鉆鑿方法低,鉆進(jìn)速度快,并且有很高的準(zhǔn)確度,導(dǎo)向孔鉆進(jìn)偏斜率僅為0. 6%,且施工安全、作業(yè)條件好,在德國(guó)Ensdorf礦用其成功鉆鑿了深1260 m、直徑8. 5m的豎井,保持著最大孔徑和最深鉆距的世界紀(jì)錄。

3 Tamrock公司Rh ino系列天井鉆機(jī)

Rnino系列天井鉆機(jī)有液壓驅(qū)動(dòng),也可用可控硅控制的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng), 型號(hào)有400H、600H、1000DC、1400DC、2000DC、2006DC、2007DC、2008H6等,鉆機(jī)結(jié)構(gòu)更緊湊,操作臺(tái)裝有包括鉆進(jìn)記錄儀、各種檢測(cè)儀和報(bào)警燈在內(nèi)的全套儀表,利用精密的電液伺服閥控制推力和拉力,導(dǎo)向精確。2008H將是最大的液力天井鉆機(jī),其中一臺(tái)已在芬蘭的皮哈薩爾米( Pyhasalmi)鋅礦開(kāi)始工作2。

優(yōu)化1.改進(jìn)滾刀和合金齒刀具的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)型式，使之具有較高的剛度、強(qiáng)度和耐磨性，同時(shí)也要適于在較硬的巖石中鉆進(jìn)。還要力求加工簡(jiǎn)易、成本低廉。

2.提高滾刀軸承的密封程度。如采用雙金屬圈密封，不僅密封性能好，而且能耐高溫。近來(lái)在雙金屬圈密封的基礎(chǔ)上又研制了石墨金屬圈密封。它密封性能更好，而且加工精度要求較低，成本也低。

3.采用平頭式或球面式擴(kuò)孔器。平頭式擴(kuò)孔器的滾刀布置在同一平面內(nèi)，外緣只有一圈邊刀，大大提高了其余滾刀的使用壽命。由于滾刀之間的空隙較小，大塊巖屑不易擠人或卡住滾刀，因而轉(zhuǎn)矩和突加負(fù)荷較小，操作平穩(wěn)。球面式擴(kuò)孔器的優(yōu)點(diǎn)是，整個(gè)刀具面積大，滾刀配置合理，受力均勻，沒(méi)有尖峰負(fù)荷，因而操作平穩(wěn)，滾刀壽命較長(zhǎng)，擴(kuò)孔速度快。由于空間較大，有利于更換刀具，而且沖洗巖屑效果較好。

4.將電力驅(qū)動(dòng)改為液壓驅(qū)動(dòng)。這樣可以根據(jù)巖石性質(zhì)的不同合理地調(diào)整轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，以便提高鉆進(jìn)速度，減少刀具的磨損和導(dǎo)向孔的偏斜。

5.采用遙控的自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)。在鉆進(jìn)過(guò)程中，每隔一定時(shí)間，自動(dòng)地向滾刀注油潤(rùn)滑3。

天井鉆機(jī)展望隨著各大品牌大直徑大扭矩天井鉆機(jī)的日趨完善,現(xiàn)在天井鉆進(jìn)技術(shù)不僅只限于地下礦山鉆進(jìn)天井,國(guó)外天井鉆機(jī)早已成功地用于水平鉆進(jìn)。例如,英吉利海峽兩條主隧道之間的多條水平聯(lián)絡(luò)巷道就是用Tamrock公司生產(chǎn)的Rhino天井鉆機(jī)鉆成的;煤炭系統(tǒng)用鉆進(jìn)法鉆進(jìn)大型煤倉(cāng)和大直徑豎井掘進(jìn)用的超前井;鐵路隧道和電站工程中的通風(fēng)井、地下倉(cāng)庫(kù)鉆進(jìn)運(yùn)輸通道和豎井等。采用低矮型鉆機(jī)會(huì)降低鉆機(jī)工作峒室的開(kāi)挖費(fèi)用,且容易組裝、搬運(yùn),世界地下礦山(尤其是中、小型礦山)將會(huì)增加這類(lèi)鉆機(jī)需求量。隨著工業(yè)的進(jìn)步和技術(shù)的不斷創(chuàng)新,天井鉆機(jī)的使用范圍在不斷擴(kuò)大,也一定能滿足人們對(duì)其性能的更高要求3。