國外大直徑天井鉆機現(xiàn)狀

謝標長,汪炳昌

(1.江西江銅集團德興銅礦, 江西德興市 334224;2.江西銅業(yè)股份有限公司, 江西貴溪市 335400)

國外大直徑天井鉆機現(xiàn)狀

謝標長1,汪炳昌2

(1.江西江銅集團德興銅礦, 江西德興市 334224;2.江西銅業(yè)股份有限公司, 江西貴溪市 335400)

在對國外大直徑天井鉆機的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀進行分析的基礎上,著重介紹 Atlas Copco的 Robbins天井鉆機,Wirth公司的 HG系列天井鉆機和 Tamrock公司 Rhino系列天井鉆機,指出了天井鉆機隨著工業(yè)的進步和技術的不斷創(chuàng)新,越來越能滿足人們對設備性能更高要求的發(fā)展趨勢。

天井鉆機;大直徑;水平鉆進

1 天井鉆機的發(fā)展歷史

美國于 1962年開始應用天井鉆機,到 20世紀90年代初,國外地下礦山用鉆進法掘進各種用途天井得到迅速推廣,天井鉆機得到卓有成效的應用。鉆進法實際上已取代了普通掘進法,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、美國和贊比亞等地。當時,世界主要生產(chǎn)廠商已有美國的 Robbins公司、Dressers公司、Subterreans公司、Calweld公司、Ingersoll Rand公司,日本的 Koken公司,芬蘭的 Tamrock公司、Indau公司和德國的Wirth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,原來的掘進方式已不能適應要求。因此,近幾年來,國外各主要制造廠為深部開采和堅硬巖石制造了大扭矩大推拉力的天井鉆機。隨著天井鉆機技術的進步和發(fā)展,天井鉆機功率已由 75kW發(fā)展到 750kW,擴孔孔徑可達7.1m,鉆孔深度達到 1500m。目前,Atlas Copco的“Robbins天井鉆機”、Wirth公司的 HG系列、Tamrock公司 Rhino系列和 Indau公司的 H系列天井鉆機在當前市場的同類產(chǎn)品中,處于領先地位,在世界各地礦山都得到了廣泛應用。

2 大孔徑天井鉆機評述

2.1 Atlas Copco的 Robbins天井鉆機

Robbins天井鉆機參數(shù)見表1。

表1 Robbins天井鉆機參數(shù)

83RH推薦用于擴孔豎井。

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天井,它的模塊化設計允許將其拆卸成相應小的組件,這使其容易通過更小的運輸通道進行運輸,而且 91RH的強有力液壓驅(qū)動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 5.0m的大天井鉆進。

97RDC是一款高效率的低矮型天井鉆機,專門用于具有尺寸和重量限制的采礦應用,其數(shù)字 DC驅(qū)動集合了最新的電子技術。

123RH設計用于大直徑天井,這使得它成為礦用鑿井以及土木工程的最佳選擇。

191RH設計用于滿足深孔大天井鉆孔的要求,裝機容量 750kW,擴孔扭矩達 814kN·m,擴孔推力達 11600kN,使其可以鉆鑿直徑 6.0m、深度 1400 m的深井。

Robbins不斷創(chuàng)新,其大直徑系列天井鉆機全部采用十字頭導向桿,該導向桿采取了有效的抗扭設計,能適應大扭矩,從而延長了推力缸的使用壽命。83RH和 97RDC則采用了獲得專利的兩片式旋轉(zhuǎn)矩形移動接頭,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成本。為了方便維護與運輸,91RH、123RH和 191RH內(nèi)置于活塞筒中的變速箱允許在沒有松開主軸承的預載情況下,將驅(qū)動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狀態(tài),123RH、191RH更是采用了最先進的可變速交流驅(qū)動系統(tǒng),簡單而且可靠,提供了不同的速度和良好的力矩限制控制。

Robbins R系列天井鉆機自問世以來,深受用戶歡迎,澳大利亞芒特艾薩礦業(yè)有限公司自 1969年購置第一臺 Robbins天井鉆機以來,近 40多年來,該公司一直依賴于 Robbins公司設備的先進性和可靠性,以降低生產(chǎn)成本和增加產(chǎn)量。

2.2 Wirth公司的 HG系列天井鉆機

HG系列天井鉆機主要參數(shù)見表2。

表2 HG系列天井鉆機主要參數(shù)

Wirth的天井鉆機和切割系統(tǒng)已可以運用于最硬的巖石(700MPa),近幾年,HG系列天井鉆機推廣應用獲得了良好效果。該公司生產(chǎn)的 HG300-SP型鉆機在南非的 JCI公司所屬呂斯滕堡鉑礦聯(lián)合區(qū)又創(chuàng)鉆進世界記錄,用該機鉆導向孔 990.38 m,并將此導向孔擴成直徑 6.02m的通風井。HG330-SP型天井鉆機的優(yōu)點是:成本比普通鉆鑿方法低,鉆進速度快,并且有很高的準確度,導向孔鉆進偏斜率僅為 0.6%,且施工安全、作業(yè)條件好,在德國 Ensdorf礦用其成功鉆鑿了深 1260m、直徑 8.5 m的豎井,保持著最大孔徑和最深鉆距的世界紀錄。

2.3 Tamrock公司 Rhino系列天井鉆機

Rhino系列天井鉆機主要參數(shù)見表3。

表3 Rhino系列天井鉆機主要參數(shù)

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

3 天井鉆機展望

隨著各大品牌大直徑大扭矩天井鉆機的日趨完善,現(xiàn)在天井鉆進技術不僅只限于地下礦山鉆進天井,國外天井鉆機早已成功地用于水平鉆進。例如,英吉利海峽兩條主隧道之間的多條水平聯(lián)絡巷道就是用 Tamrock公司生產(chǎn)的 Rhino天井鉆機鉆成的;煤炭系統(tǒng)用鉆進法鉆進大型煤倉和大直徑豎井掘進用的超前井;鐵路隧道和電站工程中的通風井、地下倉庫鉆進運輸通道和豎井等。采用低矮型鉆機會降低鉆機工作峒室的開挖費用,且容易組裝、搬運,世界地下礦山(尤其是中、小型礦山)將會增加這類鉆機需求量。隨著工業(yè)的進步和技術的不斷創(chuàng)新,天井鉆機的使用范圍在不斷擴大,也一定能滿足人們對其性能的更高要求。

[1] 尹復辰.國內(nèi)外天井鉆機現(xiàn)狀與展望[J].礦山機械,1995,(12).

[2] 尹復辰,任 巍.深天井鉆進設備及工藝[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2006,26(S1):98～102.

[3] 英國《世界采礦設備》編輯部.天井掘進設備發(fā)展狀況[J].礦業(yè)工程,2002,27(5):56～58.

2010-04-06)

謝標長(1978-),男,江西于都人,助理工程師,主要從事電動輪汽車大修技術及管理工作。