??? 工況分析
? ? 在軟巖(一般巖石硬度小于f6)鉆進中,鉆進阻力不大,推進力也不需要很大。這時氣動錨桿鉆機發(fā)揮了氣體彈性大的優(yōu)勢,在提供足夠的轉(zhuǎn)矩和支腿推力下,可以實現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)速及較快的推進速度,鉆孔效率高,并且回落時,支腿中的壓縮空氣直接排到大氣中,可以實現(xiàn)支腿的快速回落(5s)。使整個鉆孔過程速度快。液壓錨桿鉆機則不然,由于使用不可壓縮的高壓油為動力介質(zhì),并且一般為定量系統(tǒng),只要負載轉(zhuǎn)矩不超過錨桿鉆機供油的設(shè)定壓力,馬達就會以一個恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),支腿也只能以供油量按照恒定的速度推進(11s)和回落(14s)。這時液壓錨桿鉆機沒有任何速度上的優(yōu)勢。
? ? 在硬巖(一般巖石硬度大于f8)鉆進中,由于氣動錨桿鉆機的支腿推力小,鉆頭的吃刀量會很小,這時鉆機的轉(zhuǎn)矩負載會很小,馬達會高速旋轉(zhuǎn),大量消耗壓縮空氣。這時不但鉆進速度慢,而且對鉆頭的磨損嚴重,極易消耗鉆頭(有經(jīng)驗的操作者此時會把供給馬達的風(fēng)量減少,以便更多的風(fēng)量提供到支腿中,提高支腿內(nèi)的氣壓,進而提高支腿推力。否則大量的壓縮空氣就會通過馬達損失掉,致使供風(fēng)壓力降低,導(dǎo)致支腿的推力更不足);液壓錨桿鉆機則不然,由于液壓錨桿鉆機的推進力較大,此時,鉆頭的吃刀量會比氣動錨桿鉆機好得多,在加上液壓錨桿鉆機恒定的轉(zhuǎn)速特性,此時鉆進速度要比氣動錨桿鉆機快得多。當然前提條件是鉆進阻力沒有超過液壓錨桿鉆機的設(shè)定值。
? ? 對于有抱鉆傾向的地址條件,一般巖石或煤層會很軟,此時不需要多大的推進力,而需要高轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩的鉆機,并且宜使用麻花鉆。因為高速旋轉(zhuǎn)的麻花鉆可以將向內(nèi)塌陷的孔壁刮削掉,并快速排屑,避免孔壁向內(nèi)塌陷抱鉆。
? ? 鉆孔越深時,由于鉆桿直線度低、鉆屑不易排出,造成鉆桿與孔壁的摩擦力增大,致使轉(zhuǎn)矩負載增大,要求錨桿鉆機要有足夠的轉(zhuǎn)矩。
? ? 從動力供給分析,一般有現(xiàn)成的壓風(fēng)系統(tǒng)時,宜選用氣動錨桿鉆機,否則宜選用液壓錨桿鉆機。當然,也可用移動空壓力配氣動錨桿鉆機,不過由于井下空氣質(zhì)量不好以及空壓力散熱問題,容易導(dǎo)致空壓機故障,維修不便,成本高。
? ? 實踐試驗數(shù)據(jù)
? ? 試驗過程使用的氣動錨桿鉆機型號為MQT-130/3.0,試驗過程使用的液壓錨桿鉆機型號為MYT-120/320。
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? | 氣動錨桿機 | 液壓錨桿機 | 氣動錨桿機 | 液壓錨桿機 | 氣動錨桿機 | 液壓錨桿機 | |
試驗地點 | 煤礦井下現(xiàn)場 | 煤礦井下現(xiàn)場 | 煤礦井下現(xiàn)場 | ||||
巖石硬度 | f3-f4 | f6-f7 | f10-f11 | ||||
鉆頭 | φ28普通金剛石兩翼鉆頭 | φ28加強金剛石兩翼鉆頭 | φ28高強金剛石兩翼鉆頭 | ||||
鉆桿類型 | 19方鉆桿 | ||||||
鉆孔深度 | 800mm | 8000mm | 500mm | ||||
鉆孔時間 | 20s | 70s | 13min | 9min45s | 12min30s | 1min14s | |
鉆孔速度 | 2400mm/min | 686 mm/min | 615 mm/min | 820 mm/min | 40 mm/min | 405 mm/min | |
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? ? 通過氣動錨桿鉆機和液壓錨桿鉆機試驗臺檢測數(shù)據(jù)與煤礦井下現(xiàn)場試驗和工廠試驗數(shù)據(jù),可以得出同扭矩氣動錨桿鉆機與液壓錨桿鉆機在同地質(zhì)條件下,巖石硬度f≤6時,氣動錨桿鉆機優(yōu)勢明顯,在巖石硬度f3時,氣動錨桿鉆機鉆進速度是液壓錨桿鉆機的3.5倍,因此選擇氣動錨桿鉆機鉆孔較適宜。巖石硬度f≥6時,液壓錨桿鉆機的效率較氣動錨桿鉆機開始凸現(xiàn),在巖石硬度f10時,液壓錨桿鉆機鉆進速度是氣動錨桿鉆機的10倍,因此選擇液壓錨桿鉆機鉆孔較適宜的結(jié)論。
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