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地下潛孔鉆機(jī)的基本組成與工作原理

一、地下潛孔鉆機(jī)的基本組成

為地下潛孔鉆機(jī)組成的示意圖，它由鉆頭1、沖擊機(jī)構(gòu)（沖擊器)2、鉆桿3、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4、氣接頭與操縱機(jī)構(gòu)5、調(diào)壓機(jī)構(gòu)6、支承調(diào)幅與升降機(jī)構(gòu)7組成。其中1、2、3合稱鑿巖鉆具。

二、地下潛孔鉆機(jī)的工作原理與特點(diǎn)

潛孔鉆機(jī)鑿巖原理和重型鑿巖機(jī)一樣，是間歇沖擊巖(礦)石，連續(xù)回轉(zhuǎn)，不同的是潛孔鉆機(jī)的沖擊機(jī)構(gòu)一潛孔沖擊器裝于鉆桿的前端，潛人孔底，活塞直接沖擊鉆頭，且隨鉆孔的延伸，不斷推進(jìn)。潛孔鉆機(jī)即因沖擊器潛人孔底而得名。鉆機(jī)由沖擊機(jī)構(gòu)2中的活塞完成沖擊鉆頭1的沖擊動(dòng)作，并由冶金設(shè)備回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)動(dòng)作。由調(diào)壓機(jī)構(gòu)6完成推進(jìn)力大小的調(diào)節(jié)，以完成鉆孔工作，鉆機(jī)的升降與調(diào)幅由機(jī)構(gòu)7完成。各種動(dòng)作由操縱機(jī)構(gòu)5來控制。支承機(jī)構(gòu)可以是支架或鉆車。鉆孔過程中形成的巖厭粉），則由流經(jīng)鉆桿與孔壁之間的氣體或水排至孔外。

潛孔鉆機(jī)不像鑿巖機(jī)接桿鉆進(jìn)那樣，能量損失隨釬桿接頭增多而增加，因它的鉆桿不傳遞沖擊能，故沖擊能量損失小，因此可打更深的孔。由于沖擊器深人孔內(nèi)作業(yè)，工作

計(jì)算它的工作參數(shù)。

1.軸推力

61洽理的軸推力潛孔鑿巖也主要是靠鉆頭的沖擊能量來破碎巖(礦)石，鉆頭回轉(zhuǎn)只是用來更換位置，避免重復(fù)破碎。因此，潛孔鑿巖不需要很大的軸推力。軸推力過大，不僅易產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，還會(huì)加速硬質(zhì)合金的磨損，使鉆頭過早損壞;軸推力過小，則鉆頭不能與巖(礦)石很好地接觸，影響沖擊能量的傳遞效率，甚至導(dǎo)致沖擊器不能正常工作。低氣壓型潛孔鉆機(jī)的合理軸推力可用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算S

P#$(30~35)"/                                                  (1-1)

式中P#——合理的軸推力，N;

"鉆孔直徑，cm；

f—巖石普氏硬度系數(shù)。

根據(jù)國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，低氣壓型潛孔鉆機(jī)的軸推力又可按表1-1選取。

表1-1潛孔鉆機(jī)合理的軸推力

(2)調(diào)節(jié)推(壓)力的計(jì)算潛孔鉆機(jī)鉆孔時(shí)，鉆進(jìn)部件(含鉆具和回轉(zhuǎn)供風(fēng)機(jī)構(gòu)）的自重施于孔底有一個(gè)力（向下鉆時(shí)為正，向上鉆時(shí)為負(fù)），它會(huì)影響合理軸推力的大小。同時(shí)，在鉆進(jìn)時(shí)鉆桿與孔壁之間還有摩擦阻力，所以，潛孔鉆機(jī)必須設(shè)有調(diào)壓機(jī)構(gòu)，以便調(diào)節(jié)施于鉆具上的作用力(推力）。調(diào)壓機(jī)構(gòu)施于鉆具上的調(diào)節(jié)推(壓)力按下式計(jì)算：

PT$P#-gMsin!+gfjMcos!+&                                           (1-2)

式中PT—施于鉆具上的調(diào)節(jié)推(壓)*，N;

P#——計(jì)算的合理軸推力，N;

M——鉆進(jìn)部件的質(zhì)量，kg;

!——孔向與水平面所成夾角，（°)；

"——摩擦系數(shù)，一般取"=0.25;

R—沖擊器鉆頭的反彈力，其值為活塞在每一工作循環(huán)中使氣缸返回到初始位置所需的zui小軸推力，N;g 重力加速度，m/s2。

如向上鉆孔時(shí)，則（1-2)式等號(hào)右邊第二項(xiàng)為“$”號(hào)。

當(dāng)P%為負(fù)值時(shí)，表明鉆進(jìn)部件自重施于孔底的軸推力大于P&，必須通過調(diào)壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行減壓鉆進(jìn);反之，則需加壓，進(jìn)行加壓鉆進(jìn)。當(dāng)P%為零時(shí)，表明只靠鉆進(jìn)部件的自重力即可合理鉆進(jìn)，無需調(diào)壓。

2.鉆具的回轉(zhuǎn)速度

鉆頭每沖擊一次，只能破碎一定范圍的巖石。當(dāng)鉆具轉(zhuǎn)速過高時(shí)，在兩次鑿痕之間，勢(shì)必留下一部分未被沖擊破碎的巖瘤，使回轉(zhuǎn)阻力矩增大，鉆具振動(dòng)加劇，鉆頭磨損加快，不僅降低了鉆進(jìn)速度，甚至造成夾鉆事故;當(dāng)轉(zhuǎn)速過低時(shí)，則可能產(chǎn)生重復(fù)破碎現(xiàn)象，因沒有充分利用鉆頭的沖擊能量，鉆速降低。鉆具的zui優(yōu)轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)鉆頭兩次沖擊之間既不留巖瘤，又不產(chǎn)生重復(fù)破碎來確定。然而，這個(gè)合理的轉(zhuǎn)角與鉆頭直徑、巖石性質(zhì)、沖擊能量、沖擊頻率、軸推力、鉆頭結(jié)構(gòu)以及硬質(zhì)合金片（柱）的磨損程度等諸多因素有關(guān)，很難做出準(zhǔn)確的計(jì)算，通常只能根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)方法確定。

根據(jù)國內(nèi)潛孔鉆機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)和參考國外資料，鉆具的合理轉(zhuǎn)速可按表1-2選取，或用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

n「（6500/#)78/0.95                                             (1-3)

式中n1鉆具的合理轉(zhuǎn)數(shù),r/min;

D-------------------- 鉆孔直徑，mm。

表1-2回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)與鉆頭直徑的關(guān)系

世界上zui輕便的取芯鉆機(jī)，也就是背包鉆機(jī)，方便攜帶，背負(fù)式工作，折疊攜帶簡便，整套鉆機(jī)及相關(guān)配件裝入背包后，一套標(biāo)準(zhǔn)配備的紹爾便攜式鉆機(jī)及其附件的全部重量不超過40磅?(約合18公斤)。

1.折疊設(shè)備齊全

所有用于鉆孔和收集各種巖石樣本的工具都可裝在背包中，一個(gè)普通的成年男性或女性均可輕松負(fù)擔(dān)。另外，背包內(nèi)尚有充足的空間用于放置備用的燃料、飲用水及個(gè)人用品。

2.折疊操作靈活

只要簡單地旋轉(zhuǎn)和推拉，無需額外的工具，即可連接或延伸整個(gè)裝置，易拆易裝。再加上巖芯取給器，可快速、*地取出巖芯以及巖芯碎片。

3.折疊鉆孔快捷

我們的鉆機(jī)是*產(chǎn)品，一般都是采用美國進(jìn)口設(shè)備，現(xiàn)在我們自己的來了，不僅鉆透各種巖石層面的工作效率是*的，而且特殊配方的金剛石鉆頭的切口鋒利，能夠省時(shí)省力，并保證足夠的使用壽命