鑿巖機的發展研究

摘 要:鑿巖裝置作為礦山開采的必須設備，經歷了從鑿巖機到鑿巖臺車的發展歷程。效率的不斷提高、使用壽命的增長以及工作可靠性的提高，這些都為礦山開采效率的提高做出了不可磨滅的貢獻。本文通過研究鑿巖裝置的發展歷程及方向，以期為鑿巖裝置的進一步發展探明道路。

關鍵詞:鑿巖機 歷程 研究

中圖分類號:TD63文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(a)-0022-01

1 發展歷程

自20世紀70年代初液壓鑿巖機械問世以來，以液壓鑿巖鉆車為代表的高效率鑿巖機械進入了快速發展階段。絕大多數發達國家和礦山都已大量采用此類鑿巖設備，但我國尚未普及全液壓鑿巖鉆車。其中一個重要原因是全液壓鑿巖鉆車技術復雜，造價昂貴。

目前，我國礦山采用的中深孔鑿巖設備主要是氣動鑿巖設備。如天水風動工具廠生產的YG40、YG80型導軌式氣動鑿巖機，這些鑿巖機與鉆架配套使用。

這些設備雖然結構簡單，工作可靠，但其鉆孔效率低，自動化程度差，工作條件惡劣，特別是鉆進深孔能力差，不能滿足大結構參數采礦方法鉆孔的需要。近年來，少數大型地下礦山引進了國外全液壓采礦鉆車，該機雖然具有鉆孔效率高，鉆進深孔能力強，作業條件好等優點，但其價格昂貴，且系統復雜，備品備件難以保證，維修保養困難，特別是這類設備要求作業空間大，難以在我國廣泛推廣應用。因此，在我國“十一五”科技攻關“地下中深孔氣液聯動鑿巖設備的研制”已取得的重大突破的基礎上，借鑒國內外經驗，開發一種起點高、系統簡單、工作可靠、鉆孔能力強、自動化程度高、工作條件好、有自身特點、符合我國國情的新型高效鑿巖設備，即智能型旋轉—— 沖擊式中深孔采礦鉆車，對我國地下礦山無底柱采礦方法向集中化、大間距、高分段過渡、提高采礦效率，具有普遍和重要意義。

目前，國內外尚無智能型旋轉—— 沖擊式中深孔采礦鉆車，是一個需要填補的空白領域。長沙礦冶研究院研制開發的氣液聯動采礦鉆車與國內現有氣動采礦鉆車相比，鉆進速度快(為其二倍)，且具有較高的自動化水平;與國外全液壓鉆車比，可達其技術生產率的80%以上，且保持了氣動鑿巖設備可靠性高、便于維修、價格低(僅為進口鉆車的1/3)的特點，便于推廣應用。

2 發展方向與前景

采礦鉆車是冶金地下礦山采礦的重要設備。它是采礦臺車和鉆機的復合體。其分類方式有多種:

按行走方式分:輪胎式鑿巖臺車、軌道式鑿巖臺車、履帶式鑿巖臺車。

按動力供給方式分:全液壓式鑿巖臺車、氣動式鑿巖臺車、氣液聯動鑿巖臺車。

按鉆架承載方式分為:鑿巖鉆車、鑿巖臺架、鑿巖機。

按鑿巖臂的多少分為:單臂鑿巖臺車、雙臂鑿巖臺車、三臂鑿巖臺車。

另外，還可按許多性能來分類，如防炸鑿巖臺車、露天鑿巖臺車、銷桿鉆車等。

CTCY10型全液壓采礦臺車為輪式自行式單機鑿巖鉆車，主要用于金屬礦山水平分層充填法采礦，鉆鑿向上平行炮孔(炮孔深3～4m)。該鉆車采用全液壓傳動，電氣和液壓控制，具有行走方便、移位迅速、調孔位準確，開孔穩定、耗能低等特點。

CTJY10.2型全液壓輪式臺車主要用于礦山無軌巷道掘進，鐵路隧道施工，以及其它地下鑿巖掘進工程。國際現狀:瑞士SIC公司、美國Ingersoll—RandIndustrialProcessMachinery公司、奧地利的BOHLER公司、俄羅斯的礦山機械研究所和吉爾吉斯斯坦的自動化研究所經過多年的研究，已開發出幾種型號的氣液聯動鑿巖機。國外采礦鉆車多為配用液壓鑿巖機的全液壓鉆車，有瑞典阿特拉斯公司(Atlas公司)的Simbas系列、芬蘭坦姆洛克公司(Tamrock公司)的SOLO系列、法國的水星(Mercury)系列。我國引進的主要是Atlas公司Simbas系列。

Simba系列鑿巖臺車的狀況。瑞典阿特拉斯公司(Atlas公司)成立于1873年，1893年后開始從事風動工具生產。1917年成立專門生產鑿巖機和驅動工具的廠家。目前該公司生產的鑿巖設備和配套釬具90%以上在國外銷售。Simba系列鑿巖車是AtlasCopco公司根據新的鑿巖設備發展要求設計的系列臺車，分為SimbaH150型、H250型、H350型和Simba260型系列鑿巖臺車在設計概念上與傳統的臺車形式有所改變，可采用人機分的控制方式來進行操作。從工作原理上來看，Simba系列鑿巖臺車不屬于進型臺車，屬于采礦鑿巖臺車系列范疇，其工作范圍主要分布在與鉆臂行的90°及360°范圍內，鉆臂最大的工作前傾度為20°，后傾度為85°，可用上身式鑿巖機和管式鉆具，可用于井下采礦，錨桿支護，隧道擴展、工程和露天作業等多種工程中，同時還適用于特殊條件的鑿巖作業。該車具有鉆進速率高、整車穩定性能好等特點，臺車的主要工作部件有:

橡膠輪式驅動底盤(H150系列為臺架式)，電能驅動液壓動力機組，90°范圍內搖動的鉆臂在360°范圍內旋轉的鉆臂轉盤，最大滑動距離米的鉆臂滑動工作臺，液壓推進鉆鑿裝置，液壓釬桿支撐裝置，以及用于桿釬桿和管式鉆具的機械裝卸設備。該系列臺車還可配用上向式液壓鑿巖機或氣動鑿巖機及ITH管式鉆具鉆機。

這些鉆車多采用部件模塊化設計、便于生產和組合，以滿足不同的工作需要，配置了集成鑿巖控制系統，使鑿巖機的工作參數實現相關匹配，在參數調整后，在較少人工干預情況下，達到并保持最佳鑿巖工況，而且具備操作簡單，鉆桿重量補償和防卡釬功能。

近年來國外采礦車正向高度自動化發展，由計算機控制具有自動定位、自動開孔、自動接桿、自動處理卡釬、達到設定孔深后自動返回，自動卸桿和參數補償等功能。以期全自動遙控鉆孔作業，目前已開發出少量試驗產品投放市場。

國內現狀，2000年長沙礦冶研究院完成了氣液聯動鑿巖機[4]的研發工作，生產出了樣機，并進行了室內實驗，獲得了國家實用新型專利;2000年—2001年長沙礦冶研究院又與山東科技大學合作開發了氣液聯動露天鑿巖鉆車并于2001年12月通過了山東省科技廳鑒定;2001年—2003年，長沙礦冶研究院和魯中冶金礦業集團公司在“十五”國家科技攻關項目中又成功地完成了地下中深孔氣液聯動鑿巖設備(氣液聯動鑿巖機配TJ25鉆架)的研制;其當量鉆速(完成一排扇形孔的平均鉆速)約為YGZ90氣動鑿巖設備的1.8～2倍，已實現最大鉆深27.2m，說明氣液聯動設備已具備實施高分段深孔鉆進的能力。

目前使用于無底柱分段崩落法的國產采礦車主要為配用YGZ90氣動鑿巖機的CTC14型輪胎式采礦鉆車，例如武漢礦業公司金山店鐵礦主要采礦鉆車是南京華瑞工程機械公司生產的CTC14-2型鉆車(圖1.9)，配套的鑿巖機系YGZ90型。

南京工程機械集團公司生產的YGZ90鑿巖機是全國黑色、有色礦山中深孔采掘主要設備，也可用于露天采礦和石方工程中鉆錨桿、坡等下向和水平炮孔。產銷量一直占全國市場的90%以上，產品榮獲全國科學大會獎。

3 結語

我國目前所使用的鑿巖裝置生產效率低，自動化程度差，工人勞動強度大，這成為制約礦山事業快速發展的一個瓶頸。我們急需推陳出新，研制出更多超過YGZ90鑿巖機的性價比優良的采礦鉆車。