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潜孔钻机--大学堂

发布时间:2019-11-09   

钻机-----大学堂(2)
 
日期:2009-02-22
潜孔凿岩钻具是一种以压缩空气为动力源,将凿岩冲击动力部份潜入凿岩孔中,通过冲击器中的配气装置控制活塞作往返运动,冲击配置在冲击器前端的潜孔凿岩钻头,将冲击能量传递至钻头,由钻头破碎岩石的凿岩设备。
目前,潜孔凿岩钻具在露天和地下矿山、采石场、水电工程、水井钻进、矿物勘探、岩体钢索锚固孔钻凿、地热开凿、地铁工程开挖边桩支护等施工场地大量使用。由于潜孔凿岩钻具有钻孔平直度高、孔壁光整、钻杆、冲击器刚性好、不依赖高轴向推力,钻孔深度不受限制和设备投资低,便于维护等到一系列特点,受到凿岩工程行业的普遍重视。特别是在钻凿110mm-254mm炮孔的施工场地,高风压潜孔凿岩钻具是一种使用量非常大的凿岩机械。
瑞典Atlas Copco公司是世界上最大的高风压潜压孔钻具制造厂商,该公司生产的COP系列高风压潜孔钻具销售量在国际上一直居领先位。现在Atlas Copco公司又收购了美国Inersoll-Rand公司在世界各地的钻机和钻具生产工厂,组建了更另完善的高风压潜孔钻餐的基本性能,对我国中高风压潜孔潜岩钻具产品的发展将有借鉴之处。

 

  • COP系列潜孔公司目前生产的COP系列高风压冲击器有八种类型:分别为:COP32(最佳钻凿孔径85mm-100mm)、COP34型(最佳钻凿孔径92mm-105mm)、COP42型(最佳钻凿孔径105mm-130mm)、COP44型(最佳钻凿孔径105mm-130mm)、COP54型(最佳钻凿孔径130mm-152mm)、COP64型(最佳钻凿孔径156mm-178mm)、COP84型(最佳钻凿孔冲击径203-254mm)。目前市场上使用量较多的为钻孔冲击径≤178mm的潜孔钻具。 
    二十世纪八十年代初期Atlas Copco公司就推出了这种型号的冲击器主要是针对当时凿岩工程合用中低风压空压机较多,压缩气体压力较低的特点而设计的一种合适于较宽风压范围(0.6-1.7Mpa)的潜孔冲击器。这种冲击器的设计特点是活塞。面积大,在使用较低风压驱动时,也能保证较高的输出冲击功率。
    随着技术进步和工业的发展,露天凿岩工程呈现出大孔径,高钻凿速率,高生产效率,的发展趋势。在露天矿山、采石场和大孔径凿岩工程中,大量使用钻凿速率较低的中低风压潜孔冲击器已悄能满足生产需求。1992年Atlas Copco公司COP系列潜孔冲击器结构进行了改进,推出了COP34-84系列潜孔冲击器,以更加适应在不同的低、中、高气压下的高效凿岩作 
  • 在高风压潜孔凿岩工程中,要达到高效快速凿岩的目的,就需选择优质高效的潜孔钻头,也就是说,要根据不同的钻凿方式和岩石类型选择不同结构的潜孔钻头。钻头端面结构、排粉槽硬质合金齿形和尺寸,钻头体硬度等到一系列因素都直接影响到凿岩速率、钻孔质量,炮孔平直度、钻头寿命和工作效率。因此选择适用的钻头在凿岩工程中是非常重要的。
    就高风压潜孔钻头而言,目前采用的钻头端面设计形式主要有四种形式,即:端面凸面型,端面平型,端面凹面型号和端面深凹中心型。硬质合金齿多选用球齿、弹齿或球齿和弹齿共用的布齿方式。
    A、端面凸面型:这种形状的钻头有两种形式,单凸台和双凸台(也称双斜面或双锥体体形)端面,后都主要用于直径较大潜孔钻头。端面凸面型号潜孔钻头在钻凿中硬和坚硬磨蚀性岩石时能保持较高的凿岩速率,但钻孔的平直度较差,不适用于钻凿炮孔平直度要求不高的中硬岩和软岩。
    B、端面平面型号:这种形状的钻头比较坚固耐用,适用于钻凿坚硬和极坚的硬岩石。同时也适用于钻凿炮孔平直度要求不高的中硬岩和软件岩。
    C、端面平面型号:这种形状的钻头端面上有一圆锥形凹陷部份,使钻头在凿岩过程中形成轻度成核作用,保持钻头对中性能,钻凿的炮孔有较好直线度。此外,这种钻头排粉效果较好,钻速较快,是目前市场上使用量较多的一种高风压潜孔钻头。
    D、端面深凹中心型:这种形状的钻头是由同类型号球鞋齿钎头演变而来的钻头端面中心部有一深凹中心总价,用凿岩过程中成核作用,钻凿深孔时能保持炮孔平直度。但由于钻头深凹中心及较深排粉槽,其端面强度较其他形式钻头弱,因此只适用于钻凿软岩和中硬岩石
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    在Atlas Copco公司新近出版的技术资料中,对COP系列高风压冲击器推荐了六种形式的潜孔钻头;
    1、端面凸面型(弹齿)潜孔钻头
    钻头采用凸面结构,采用较大直径弹形边齿和中齿,设计有较大的排粉槽。据称在钻凿软岩和中硬功夫岩石时有很高的凿岩速率,同时也适用于钻凿蚀性硬岩。
    2、快速凿岩潜孔钻头
    钻头中芯齿为弹齿,边齿采用球齿,配置大排粉气孔和排粉槽的端面平面型号潜孔钻头,在中硬岩石和坚硬磨蚀性岩石中有较高的凿岩速率。
    3、端面平面型号潜孔钻头
    钻头的边齿采用较大直径球齿,端面气孔和排粉槽能有效地吹排出岩屑,适用于钻凿坚硬和磨蚀性岩石。这种钻头也便于合金齿修磨和钻头维护。
    4、端面凹面型潜孔钻头
    钻头采用球齿结构,端面中部区域为微凹陷圆锥形,主要用于钻凿中硬及坚硬非磨蚀性岩石。这种钻头钻孔过程中偏移较小可保证较好的炮孔平直度。
    5、端面凹型(重型)潜孔钻头 
    主要用于较大直径潜孔钻头,采用大径球齿边齿,端面为微凹陷圆锥形凹面,适用于中硬、坚硬岩石,也适用于麻蚀性岩石和裂隙层。
    6、端面双凸台、凹面型号潜孔钻头
    这种结构主要用于200mm直径以上潜孔钻头。该钻头端面双凸台布有两圈球齿边齿,端面中部采用微凹陷圆锥形凹面,由于具有双屋边齿结构,这种钻头适用钻凿中硬功夫岩石、坚硬岩石磨蚀性岩石和裂隙岩层。
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    潜孔钻杆由钻杆管体及两端接头构件经摩擦焊接而成。钻杆的产品质量主要取决于钻杆管体及接头材质、焊接区域的焊接质量和对焊接区域的热处理工艺。目前,COP系列高风压潜孔钻杆和接头构件材质大都选用Cr-Ni-Mo系列,例如,AISI 413 HM、AIS413HM、36CrNiMo、40CrNiMo等。钻杆管体多采用冷拔无缝钢管制造,因为冷拔管的表面光洁度和尺寸公差都优于热管。接头构件模锻成形,经无损探伤后机加工。
    采用摩擦焊接的方法加热时间短、热影响区域窄(焊接两端影响区域不超过1 5~1 8mm),摩擦焊接过程的顶锻力能挤掉焊缝中产生的有害夹杂微粒,使焊接质量大大提高,同时有较高的生产效率。在生产中采用摩擦焊机为制动型摩擦焊机或惯性型号摩擦焊机两种类型。
    摩擦焊接后,焊区会形成较粗大的焊接组织,要通过热处理工艺改善和恢复其组织性能。采用的工艺为感应加热,压缩空气喷嘴淬水,和感应加热回火。热处理后潜孔钻杆连接部份的外表面硬度

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