《矿山机械设备》复习题

第一章概论

1、岩矿的主要物理机械性质有哪些？它们与凿岩工作有什么关系？

岩石的主要物理机械性质有:容重、松散性、强度、硬度、弹性、脆性、研磨性、稳定性。

〖1、容重:单位体积原生岩石的重量

2、松散性:整体岩石被破碎后,其容积增大的性能,常用岩石的松散系数K表示。K指岩石破碎前、后容积之比。

3、强度:岩石抵抗机械破坏(拉、压、剪)的能力。岩石机械强度受岩石的孔隙度、异向性与不均匀性的影响而变化很大,一般情况下,抗拉强度(1/10~1/50)<抗剪强度(1/8-1/12)<抗压强度

4、硬度:指岩石抵抗尖锐工具侵入的性能。它取决于岩石的结构、组成颗粒的硬度及形状与排列方式等。硬度越大,钻凿越困难。

5、弹性:即当撤销所受外力后,岩石恢复原来形状与体积的性能。弹性越大,钻凿越困难。

6、脆性:岩石被破碎时不带残余变形的性能。脆性越大,钻凿越容易。

7、耐磨性:岩石磨损工具的性能。耐磨性越大,钻凿越困难

8、稳定性:岩石暴露出自由面后,不致塌陷的性能。〗

凿岩时岩石的破碎就是多种因素综合作用的结果。在上述诸多因素中,岩石的硬度、强度与脆性就是主要的因素,又可将它们概括为岩石的坚固性。

2 什么叫岩石坚固性系数？有何作用？

岩石坚固性系数就是表示岩石破碎难易程度的综合性参数。其影响岩石的破碎方法与钻孔机械的选用。

3 分别简述用机械方法钻凿岩石的差别之处。

钻凿岩石的机械方法有:冲击作用、旋转作用与旋转冲击作用三种形式。

冲击式凿岩:向钻头施加一个垂直于岩石表面的冲击力,在此冲击力作用下,使钻头切入并破碎岩石。

旋转式凿岩:向钻头施加一个扭转力与一个固定的轴向力,钻头以螺旋线形向前运动,并破碎岩石。

旋转冲击式凿岩:向钻头施加一个扭转力与一个间歇的轴向力,使钻头与岩石表面成一定的倾角向岩石内钻进。

4 钻孔机械根据破碎岩石的方法的分类？

旋转式钻机:适用于中硬以下岩石或煤

冲击转动式钻机:各种类型的凿岩机、潜孔钻孔、钢绳冲击式钻孔。适用于中硬以上的岩石

旋转冲击式钻机:牙轮钻机。适用于中硬以上岩石

第二章凿岩机械

1 凿岩机根据驱动动力的分类？

分:气动凿岩机、电动凿岩机、内燃凿岩机、液压凿岩机。气动凿岩机应用最广,又分手持式凿岩机、气脚式凿岩机与导轨式凿岩机;电动凿岩机必须用在有电源供给的地方或自带发电机。内燃凿岩机适用于野外或山地以及没有其它能源的地方凿岩。液压凿岩机效率高、能耗低、投资大。

2 简述凿岩机的工作原理。

各种凿岩机的工作原理都就是冲击转动式。气动凿岩机与液压凿岩机利用压差作用迫使活塞在缸体内用作高速往复运动,并冲击钎尾,实现冲击作用,电动凿岩机与内燃凿岩机利用冲击锤冲击钎尾,实现冲击作用。在实现冲击作用的同时,通过转钎机构实现钎杆转动。

3 简述气动凿岩机的冲击配气机构、转钎机构、排粉系统与支承推进机构的作用。

冲击配气机构:由配气机构、气缸、活塞与气路等组成,其作用就是将压缩空气依次输送到气缸的后腔与前腔中,推动活塞作往复运动,从而获得活塞对钎尾的连续冲击动作。

转钎机构:常用的转钎机构有内回转与外回转两大类。内回转式就是当活塞往复运动时,借助棘轮机构使钎杆作间歇转动。外回转式就是由独立的发动机带动钎杆作连续转动。

排粉系统:排粉方式有凿岩时注水冲洗加吹风与停止冲击强力吹扫两种。其作用就是将凿岩过程中产生的岩粉及时排出孔外。

凿岩机的支承及推进机构:以气腿为主。其作用一就是支承凿岩机重量;二就是克服凿岩机工作时的后座力,使活塞冲击钎尾时钎刃能抵住孔底,以提高凿岩效率。

操作机构:由操纵手柄组成(控制凿岩操纵阀、气腿的调压阀及换向阀),调压阀:用于无极地调节气腿

的轴推力,以适应凿岩机各种不同条件下作业时对轴推力的要求。换向阀:用于改变调压阀内腔进气方向,从而使气腿伸缩。

润滑系统:一般都在进气管路上连接一个自动注油器,实现自动润滑。

〖各种凿岩机的优缺点:

1、气动凿岩机

※优点:适用范围广,动力成本低,吹粉与凿岩动力合一,设备结构简单。

※缺点:钻机不能自带动力,能量利用率低,凿岩速度慢,噪音大

2、液压凿岩机:

※优点:①动力消耗少,能量利率高;②凿岩机性能与凿岩速度较高;③润滑条件好,零部件寿命高;④可一人多机操作,台班工效高。

※缺点:①机器零部件制造与装配精度严格;②维护保养技术与成本费用高;③环境因素会影响其性能及凿岩速度。

3、电动凿岩机:

※优点:①动力单一;②成本低;③机械效率高。

※缺点:①冲击力与冲击频率较低;②零件易损坏。

4、内燃凿岩机:

※优点:本身带有动力机械,使用灵活,适用于野外或没有其它能源的地方作业。

※缺点:设备容易坏,加重空气污染,凿岩成本高〗

4选择凿岩机时,应考虑哪些主要因素？

⑴作业场所(平地、天井、竖井与广场等);⑵钻孔的方向、孔径与深度;⑶矿岩坚硬程度;

5 影响气动凿岩机凿岩效率的主要因素就是什么？

⑴凿岩机的性能参数(冲击功、冲击频率、扭矩与转角等);

⑵凿岩机的工作条件(岩石坚固性、风压与轴推力等);

⑶凿岩工具(钎头直径、结构、形状与钎杆长度等);

6 钎子有什么作用？分为哪几种？各自的适用范围就是什么？

钎子:向岩石传递凿岩机冲击与回转能量的工具。常用的有整体式钎子与组合式钎子两大类。整体钎子适合于软岩与小直径浅孔的钻孔工作。组合式钎子中钎头与钎杆连接的方式有:螺旋式与锥销式。

钎头:有一字型、十字型、X型、T字型、柱型等

一字型钎头:宜用于较软岩石或节理不发育的半硬岩石或小直径钻孔。

十字型钎头:宜用于节理发育的硬岩石或大孔径浅孔。

X字型、柱型、T型等钎头都就是为了适应复杂岩石物理机械性质与赋存条件与为了提高凿岩而发展起来的。对复杂条件下凿岩效果较好,缺点就是制造与修磨困难,成本高。

钎杆:断面有六角形、圆形与矩形等。钎杆在凿岩过程中承受轴向压应力、扭转应力与弯曲应力。其中,弯曲应力与弯曲疲劳就是主要应力与主要破断因素

第三章凿岩台车

1 何谓凿岩台车？可分为哪几类？

凿岩台车就是将一台或几台凿岩机连同自动推进器一起安装在钻臂或钻架上,并配以行走机构的一种设备。

⑴凿岩台车按用途分:掘进台车、采矿台车、锚杆台车与露天开采台车

⑵按其行走机械分为:轨轮式、轮胎式与履带式。

⑶按其架设凿岩机台数分为:单机台车、双机台车与多机台车。

★露天台车的主要特点:多为单机,轮胎或履带式行走机构。适用于中小型露天采矿场、土建工程等作业场所。

★掘进台车的主要特点:单机、双机与多机都有,轨轮、轮胎与履带式行走机构。适用于平巷掘进、遂道、涵洞与地下工程等作业场所。

★采矿台车的主要特点:单机或双机,多为轮胎式行走机构。适用于采矿场、大型硐室等作业场所。

★锚杆台车的主要特点:为单机,轮胎式行走机构。适用于钻锚杆孔与安装锚杆用。

2 平巷凿岩台车应具备哪些运动条件？平巷凿岩台车主要由哪些部件组成？

平巷凿岩台车应具备的运动条件:

①凿岩机能在全断面内进行作业,即按炮眼布置的要求确定孔位。

②凿岩机沿炮孔轴线前进或后退,即凿岩机的推进运动。

③推进器与工作面成任意角度,以便钻凿一定角度的炮眼。

④推进器的补偿运动。

⑤每一凿岩循环应将凿岩台车撤离或送进工作面,即台车的行走运动。

〖凿岩台车的主要组成部分应包括:凿岩机及其推进器、支臂及其变幅机构、车架及其行走机构、供水及液压操纵系统等。

凿岩台车的推进器有:螺旋式推进器、液压推进器与链式推进器三种;支臂有:直角坐标式支臂与极坐标式支臂;平动机构有:液压平动机构、电液自动平动机构与机械四连杆平动机构。(参阅教材P20-21)〗

3 在选择凿岩台车时,应考虑哪些主要因素？

在选择台车时,应考虑设备的技术、经济指标的合理性与先进性。

⑴经济指标包括设备的投资、能源消耗、材料消耗、设备维修及管理、设备折旧等费用。

⑵技术指标包括设备的先进性与对凿岩爆破工艺要求的适应性,具体包括:

①凿岩速度快,工作稳定可靠、结构简单、便于操作与维修;

②满足各种凿岩爆破工艺对钻孔布置与深度的要求,以及巷道断面尺寸与运输方式等方面的要求。第四章潜孔钻机

1 潜孔钻机的工作原理与其它凿岩钻机有何异同？

潜孔钻机与其它凿岩机一样,都有冲击、转动、排渣与推进过程,同属冲击转动式凿岩机。与外回转凿岩机一样,具有独立的回转机构与冲击机构,不同的就是:潜孔钻机的冲击机构(冲击器)装于钻杆的前端,潜入孔底,随着钻孔的延深不断推进。

2 潜孔钻机具有哪些特点？

与其它凿岩机相比,它具有如下特点:

①冲击能量损失不随钎杆的加长而增加,可凿钻大孔直径的深孔; ②工作面噪音大大降低; ③钻进速度快,机械化程度高,辅助作业时间少,提高了钻机的作业率; ④机动灵活;⑤钻孔质量高;⑥能钻凿中硬或中硬以上(f≥8)的岩石。

3 潜孔钻机的钻具包括哪几部分？并说明各部分的作用。

潜孔钻机的钻具包括钻杆、冲击器与钻头。钻杆的两端有连接螺纹,一端与回转供风机构相联接,另一端联接冲击器。冲击器的前端安装钻头。

潜孔钻机的钻孔过程:钻孔时,回转供风机构带动钻具回转并向中空钻杆供给压气,冲击钻头进行凿岩,压气将岩碴(粉)排出孔外,推进机构将回转供风机构与钻具不断向前推进。

钻杆:把冲击器送到孔底,传递扭矩与轴压力,并通过其中心孔向冲击器输送压气与水。

冲击器:通过活塞的运动把压气的压力能转变为破碎岩石的机械能,并实现孔底排碴与处理夹钻。

钻头:传递冲击能量,直接破碎岩石。

4 表征潜孔钻机冲击器性能优劣的主要参数有哪些？

冲击器的冲击功、冲击频率与耗气量就是表征冲击器性能优劣的主要参数。

冲击器的冲击功越大,钻孔速度越高。但冲击功的增加量有一定限度的。因为,一方面受到钻头硬质合金柱强度的限制;另一方面,在钻头直径一定的情况下,单位功耗就是不同的,且差别很大。

5 潜孔钻机的钻头按照钻刃形状,可分为哪几种？各自的优缺点就是什么？

按其钻刃形状,可分为刃片型、柱齿型与片柱混装型三种。

※刃片型钻头,即就是镶焊硬度合金片的钻头,多在十字形与X形钻头使用

优点:成孔规则,钻刃磨钝较慢,因凿岩粗颗粒岩粉生长率较多而使粉尘浓度下降,钻进速度较快等。

缺点:①钻刃离钻头回转中心愈远时,承受负荷愈大,磨钝及磨损也愈快,当钻头侧面磨损后,使其呈现楔形,易于卡钻;②合金片各处受力不均,在横向力作用下,合金片易受弯曲而折断;③刃片磨修次数较多。

※柱齿型钻头:就是用机械的方法把一定规格的硬质合金柱压入到钻头体上的齿孔中而成。

优点:①在穿孔过程中能自行修磨,使钻头钻进速度趋于稳定;②可根据受力状况合理布置合金柱;

③柱齿磨损20%时,钻头仍然可以继续工作;④嵌装工艺简单,一般用冷压法嵌装即可。