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如何選擇潛孔鑽機?

潛孔鑽機即因衝擊器潛入孔底而得名,根據作業環境的不同,有井下潛孔鑽機和露天潛孔鑽機兩大類型。露天潛孔鑽機,按鑽孔直徑和重量的大小,有輕型、中型和重型三種;目前潛孔鑽機在注漿作業中的使用越來越廣泛,注漿加固多為露天作業,本文主要與朋友們討論一下如何選擇潛孔鑽機

電動潛孔鑽機圖片

一、潛孔鑽機選型原則

(1)安全及環保性能

目前國家對產品的安全、環保性能非常重視,選購新設備時首先要注意製造材料、各種安全裝置是否齊全、施工工作噪聲、廢氣和廢物排放是否達到國家有關法規要求等。

(2)操作性及可維修性

操作簡單,便於工人熟練掌握操作技能,縮短輔助作業時問,如場地平整、鑽架升降、鑽機移位、鑽杆接換、氣水用閥的調節等。

鑽機結構簡單易修、配件通用性強、貨源供應充分可降低配件采購價格,設備運轉及管理成本。鑽機維修難度小、技術支援和售後服務有保障,在機械出現故障時,現場維修工人能及時修複,可避免因等待廠家的技術救援而延誤施工生產。

(3)技術上先進

在滿足生產需要的同時,要求其性能指標保持一定的先進性,有利於延長其技術壽命,不會短期麵臨淘汰,從長遠來看,符合企業可持續發展要求,更能有效保護投資。

(4)生產上適用

所選購的鑽機要滿足工程施工需要的同時,應根據企業通常條件下所承擔的施工任務合理配置,充分考慮鑽機適用範圍,既要滿足當前施工需要,又要兼顧未來其他生產條件下對鑽機的需求,隻有生產上適用性強的鑽機才能更好地顯現其投資效果。

(5)經濟合理

要求設備購置價格合理,在使用過程中能耗、維護費用低,並且投資回收期較短,以利於資金流轉。

履帶潛孔鑽機

二、潛孔鑽機技術參數的選擇

注漿作業施工主要是由潛孔鑽機在路基需加固部位按要求的鑽孔深度、直徑鑽孔,鑽孔完成後通過注漿泵把水泥漿由鑽機的空心鑽杆注入土層內部,使土體的空隙或孔隙問充滿漿液並固化。空氣壓機為鑽機衝擊器提供壓縮空氣,帶動衝擊器活塞做往複運動,完成衝擊鑽孔,吹出鑽渣。所以,在對潛孔鑽機的技術參數予以比選的同時,要兼顧與其配套空壓機的技術指標及經濟性。

(1)鑽孔直徑、深度

根據對注漿孔直徑、深度、鑽孔角度的小同要求,需配備小同直徑和長度的鑽頭、鑽杆以滿足鑽孔的技術要求,同時鑽機的鑽臂和導軌應具有多種可調的角度,以滿足施工需要。

一台潛孔鑽機可配套多種直徑規格的鑽頭,根據施工孔徑的要求靈活選用。鑽孔深度通過使用小同節數的鑽杆來調整,鑽杆長度一般為2-9m不等,鑽杆間通過公母螺紋連接。鑽杆外徑影響鑽孔效率,根據流體動力學理論可知,隻有當鑽杆和孔壁所形成的環形通道內的氣流速度大於岩渣的懸浮速度時,岩渣才能順利排出孔外,該通道內的氣流速度主要由通道的截麵積與長度決定。通道截麵積越小,流速越高;通道越長,流速越低。所以鑽杆直徑越大,氣流速度越高,排渣效果越好。當然也不能大到岩渣難以通過,一般環形截麵的環寬為10-25mm為宜。此項可作為考察鑽機鑽杆、鑽頭是否匹配及對工作效率大致估算的依據。

(2)工作麵硬度

不同岩石具有不同硬度指標,可鑽性也不一樣。通常用堅固性來表示岩石在破碎時的難易程度。堅固性的大小用堅固性係數來表示,堅固性係數又叫硬度係數,也叫普氏硬度係數f值。

工程施工中需要根據施工地質條件的不同,選擇適應不同工作麵硬度的潛孔鑽機,選配不同形式的鑽頭、鑽杆、衝擊器與之相適應。礦岩硬度是影響鑽機效率的關鍵,小型潛孔鑽機最適宜於中硬以下礦岩。

(3)工作壓力和耗氣量

潛孔鑽機是由空氣壓縮機提供壓縮空氣經油霧器送至衝擊器,一方麵為衝擊器提供動力,使衝擊器內活塞做往複運動,衝擊鑽頭完成鑽孔,另一方麵將鑽渣從孔內吹出,為下一步的注漿清空鑽孔。鑽機的工作壓力即鑽機正常鑽孔時空氣壓力,單位是MPa。耗氣量即完成清孔所需的壓縮空氣量。

小編簡單地說工作氣壓越高,衝擊鑽孔速度越快,隻能說工作氣壓越高,選擇相適應的衝擊器其成孔速度越快。

根據工程實際工作效率要求,選擇合適工作壓力的鑽機,不能壓力太低,致使鑽機效率低下,也不能壓力過高,過分滿足所需工作效率。鑽機工作壓力的選擇同時影響空氣壓縮機的壓力配套,較高的成孔速度意味著需要大功率的空氣壓縮機與之配套,盲目選擇過高的成孔速度將造成資金浪費。

(4)鑽機回轉轉速、扭矩、推進軸壓

鑽機回轉轉速、回轉扭矩及推進軸壓等參數的大小及相互匹配直接影響鑽孔速度及鑽孔成本。選擇合適的回轉轉速,對於減少機器振動、提高鑽頭壽命和加快鑽進速度都有很大作用。回轉轉速依據鑽孔直徑、鑽頭結構、衝擊器頻率以及岩石性質來確定,回轉轉速推薦值:鑽頭直徑D在100mm時,回轉轉速n宜為30-40r/min;D=150mm時;n為15-30r/min;D=200mm時,n宜為10-20r/min;D=250mm時,n宜為8-15r/min。

回轉扭矩主要是在正常鑽進過程中用來克服鑽頭與孔底的摩擦阻力、剪切阻力以及鑽具與孔壁的摩擦阻力。鑽具阻力矩與鑽孔直徑、孔深均成正比。正常鑽進所需的扭矩並小大,孔徑在150mm以下的鑽進阻力矩一般約為1000N·m。通常,鑽機自身所具有的扭矩遠遠大於這個數值,扭矩越大,卸鑽杆越容易,防止卡鑽的能力就越強,能鑽孔的深度也越深。在節理比較發育的破碎帶中鑽進及大孔徑深孔鑽進作業時一定要選擇扭矩比較大的鑽機。

推進軸壓小僅對鑽頭壽命有影響,更重要的是直接影響鑽孔速度。推進軸壓過大,會使鑽具回轉小連續,產生回轉衝擊,同時導致孔底鑽屑過度破碎,產生能量浪費,影響鑽孔速度,同時還會加速鑽頭磨損;推進軸壓過小,鑽具反跳加劇,鑽頭小能緊貼孔底,使衝擊能量小能有效作用到孔底岩石上,影響鑽孔效率,更會加速鑽機及鑽具的損壞。

不同鑽頭直徑下的推進軸壓推薦值:當鑽頭直徑D=100mm時,最優軸推力F為4000-6000 N;當D=150mm時,F宜為6000-10000N;當D=200mm時,F宜為10000-14000N;當D= 250mm時,F宜為14000-18000N。

了解以上參數對潛孔鑽機鑽進工作的影響及最佳的匹配方式,在選擇不同型號的鑽機時,可對其相關的技術參數加以比較論證,判斷其是否符合最佳匹配的原則。

潛孔鑽機工作現場

三、設備的投資回收

潛孔鑽機在購置時還必須考慮設備投資、收益、折舊、維護等經濟性因素,可谘詢業內專業人士進行評估。