天井钻机国内外发展概况及发展趋势

技术知识

2022-04-24

天井钻机全称天井牙轮钻机，主要用于金属矿山地下开采，解决各种溜矿、通风井、切割井和天井施工措施的需要。与其他天井掘进法相比，具有掘进速度快、劳动生产率高、操作安全、劳动强度低、微机遥控等优点。但是天井钻机价格高，一般矿山很难购买，而且如果管理不善，单位进尺的成本会很高。

天井钻机

国内外天井钻机的发展概况

20世纪50年代，一些国家开始使用天井钻机进行掘进。到20世纪80年代，可钻直径6m、深度1000m的天井。综合钻井速度为2-4m/班。20世纪60年代，中国开始研究天井钻井方法，20世纪70年代末开始应用于生产。先后开发应用了普通型和低矮型天井钻机，其中低矮型应用广泛，可钻直径1-2m、深度100-120m的天井。当岩石坚固性系数为12-14时，导孔钻速为5-7m/h，扩孔速度为1-1.5m/h，天井偏斜率小于1%。20世纪80年代末，我国天井钻机的整机加工质量和技术性能指标，以及破岩刀具的材质和耐久性，都有了很大的提高，为进一步扩大天井钻机的应用范围创造了条件。天井钻机于1962年代初在美国开始应用。到20世纪90年代初，国外地下矿用钻进法迅速推广，天井钻机得到了有效的应用。钻井方法实际上已经取代了普通的挖掘方法，使用区域的分布主要集中在澳大利亚、加拿大、墨西哥、南非、美国和赞比亚。然而，随着世界采矿的深入发展，采矿方法不断变化，中间高度不断增加，原来的挖掘方法无法满足要求。因此，近年来，国外主要制造商为深度开采和硬岩石制造了大扭矩和大推拉力的天井钻机。随着天井钻机技术的进步和发展，天井钻机功率已从75kW发展到750kW，扩孔孔径可达7.1m，钻孔深度可达1500m。

我国天井钻机的发展趋势

发展电驱动天井钻机

国外电动驱动天井钻机应用广泛。据统计，Robibns公司销售的217台天井钻机中，有118台是电动驱动天井钻机，占总数的54%以上。因为与液压驱动相比，电力驱动具有显著的特点。节能省电，运行成本低。由于液压驱动的能量转换比电动多一次，液压元件的效率相对较低，液压系统的背压会损失5%-8%的能量，导致液压驱动的能量损失比电动驱动多20%-28%。寿命长。由于技术的不断创新和发展，虽然国内电机的使用寿命与容量大的油泵和油马达相似，但大流量高压软管是消耗品，其使用寿命比电机差很多，需要经常更换。因此，电动天井钻机的使用寿命更长。此外，电动天井钻机还具有故障少、设备运行率高、维护成本低、油耗低等特点。因此，考虑到我国配套水平、矿山使用维护能力和节能，电动天井钻机更符合国情，易于推广。

发展斜天井钻机

我国许多矿山，特别是有色金属、黄金等矿山，在30°-50°的缓倾斜矿体中所占比例相当大，而煤矿的上山下山仅在20°-30°之间，用普通方法挖掘斜天井极其困难。因此，有必要开发斜天井钻机。

发展盲天井钻机

据统计，我国有色金属地下矿山每年需要挖掘25万米不同规格和用途的天井，其中盲天井工程约占天井工程量的近20%。由于采矿方法的需要，盲天井工程量在一些矿山中所占比例较高。因此，盲天井挖掘已成为矿山生产中亟待解决的关键问题之一。用盲天井钻机钻天井不仅具有高速、低耗、省力、安全的优点，而且为水平发展带来极大的便利，通用性强。它不仅可以钻进盲天井，还可以钻进通天井，不仅可以钻进坚硬稳定的岩层，还可以钻进松散破碎的岩层。

开发高天井钻机

随着采矿技术的发展，一些新的先进采矿方法往往需要扩大中高度，从而增加天井的一次挖掘长度。特别是对于一些需要改造的老矿山，有许多更长的天井需要挖掘。因此，开发400米以上的天井钻机也是大势所趋。国外天井钻机的成井直径已达6.2m。中国大中型矿山也有许多直径超过3m的天井，因此需要大力开发大直径天井钻机。近年来，电子计算机在我国发展迅速。将计算机应用于天井钻机钻进参数的自动控制，用计算机代替人工操作，根据钻进反馈信息自动调整钻进参数，从而获得任何岩层和钻进深度的理想穿孔速度和刀具寿命，准确打印各种钻进参数和指标。为了进一步提高国内天井钻机的技术水平，应不断开发和完善天井钻机的自动控制系统。