國(guó)外大直徑天井鉆機(jī)現(xiàn)狀

謝標(biāo)長(zhǎng),汪炳昌

(1.江西江銅集團(tuán)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(guó)外大直徑天井鉆機(jī)現(xiàn)狀

謝標(biāo)長(zhǎng)1,汪炳昌2

(1.江西江銅集團(tuán)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(duì)國(guó)外大直徑天井鉆機(jī)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,著重介紹 Atlas Copco的 Robbins天井鉆機(jī),Wirth公司的 HG系列天井鉆機(jī)和 Tamrock公司 Rhino系列天井鉆機(jī),指出了天井鉆機(jī)隨著工業(yè)的進(jìn)步和技術(shù)的不斷創(chuàng)新,越來(lái)越能滿足人們對(duì)設(shè)備性能更高要求的發(fā)展趨勢(shì)。

天井鉆機(jī);大直徑;水平鉆進(jìn)

1 天井鉆機(jī)的發(fā)展歷史

美國(guó)于 1962年開始應(yīng)用天井鉆機(jī),到 20世紀(jì)90年代初,國(guó)外地下礦山用鉆進(jìn)法掘進(jìn)各種用途天井得到迅速推廣,天井鉆機(jī)得到卓有成效的應(yīng)用。鉆進(jìn)法實(shí)際上已取代了普通掘進(jìn)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(guó)和贊比亞等地。當(dāng)時(shí),世界主要生產(chǎn)廠商已有美國(guó)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(guó)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(shì),原來(lái)的掘進(jìn)方式已不能適應(yīng)要求。因此,近幾年來(lái),國(guó)外各主要制造廠為深部開采和堅(jiān)硬巖石制造了大扭矩大推拉力的天井鉆機(jī)。隨著天井鉆機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,天井鉆機(jī)功率已由 75kW發(fā)展到 750kW,擴(kuò)孔孔徑可達(dá)7.1m,鉆孔深度達(dá)到 1500m。目前,Atlas Copco的“Robbins天井鉆機(jī)”、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(jī)在當(dāng)前市場(chǎng)的同類產(chǎn)品中,處于領(lǐng)先地位,在世界各地礦山都得到了廣泛應(yīng)用。

2 大孔徑天井鉆機(jī)評(píng)述

2.1 Atlas Copco的 Robbins天井鉆機(jī)

Robbins天井鉆機(jī)參數(shù)見表1。

表1 Robbins天井鉆機(jī)參數(shù)

83RH推薦用于擴(kuò)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(jìn)天井,它的模塊化設(shè)計(jì)允許將其拆卸成相應(yīng)小的組件,這使其容易通過(guò)更小的運(yùn)輸通道進(jìn)行運(yùn)輸,而且 91RH的強(qiáng)有力液壓驅(qū)動(dòng)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(jìn)。

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

123RH設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)用于滿足深孔大天井鉆孔的要求,裝機(jī)容量 750kW,擴(kuò)孔扭矩達(dá) 814kN·m,擴(kuò)孔推力達(dá) 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(jī)全部采用十字頭導(dǎo)向桿,該導(dǎo)向桿采取了有效的抗扭設(shè)計(jì),能適應(yīng)大扭矩,從而延長(zhǎng)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(dòng)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(hù)成本。為了方便維護(hù)與運(yùn)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(yù)載情況下,將驅(qū)動(dòng)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(jìn)狀態(tài),123RH、191RH更是采用了最先進(jìn)的可變速交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),簡(jiǎn)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(jī)自問(wèn)世以來(lái),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(gòu)置第一臺(tái) Robbins天井鉆機(jī)以來(lái),近 40多年來(lái),該公司一直依賴于 Robbins公司設(shè)備的先進(jìn)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(jī)

HG系列天井鉆機(jī)主要參數(shù)見表2。

表2 HG系列天井鉆機(jī)主要參數(shù)

Wirth的天井鉆機(jī)和切割系統(tǒng)已可以運(yùn)用于最硬的巖石(700MPa),近幾年,HG系列天井鉆機(jī)推廣應(yīng)用獲得了良好效果。該公司生產(chǎn)的 HG300-SP型鉆機(jī)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(jìn)世界記錄,用該機(jī)鉆導(dǎo)向孔 990.38 m,并將此導(dǎo)向孔擴(kuò)成直徑 6.02m的通風(fēng)井。HG330-SP型天井鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:成本比普通鉆鑿方法低,鉆進(jìn)速度快,并且有很高的準(zhǔn)確度,導(dǎo)向孔鉆進(jìn)偏斜率僅為 0.6%,且施工安全、作業(yè)條件好,在德國(guó) 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(jì)錄。

2.3 Tamrock公司 Rhino系列天井鉆機(jī)

Rhino系列天井鉆機(jī)主要參數(shù)見表3。

表3 Rhino系列天井鉆機(jī)主要參數(shù)

Rnino系列天井鉆機(jī)有液壓驅(qū)動(dòng),也可用可控硅控制的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),型號(hào)有 400H、600H、1000DC、1400DC、2000DC、2006DC、2007DC、2008H6等,鉆機(jī)結(jié)構(gòu)更緊湊,操作臺(tái)裝有包括鉆進(jìn)記錄儀、各種檢測(cè)儀和報(bào)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(dǎo)向精確。2008H將是最大的液力天井鉆機(jī),其中一臺(tái)已在芬蘭的皮哈薩爾米(Pyhasalmi)鋅礦開始工作。

3 天井鉆機(jī)展望

隨著各大品牌大直徑大扭矩天井鉆機(jī)的日趨完善,現(xiàn)在天井鉆進(jìn)技術(shù)不僅只限于地下礦山鉆進(jìn)天井,國(guó)外天井鉆機(jī)早已成功地用于水平鉆進(jìn)。例如,英吉利海峽兩條主隧道之間的多條水平聯(lián)絡(luò)巷道就是用 Tamrock公司生產(chǎn)的 Rhino天井鉆機(jī)鉆成的;煤炭系統(tǒng)用鉆進(jìn)法鉆進(jìn)大型煤倉(cāng)和大直徑豎井掘進(jìn)用的超前井;鐵路隧道和電站工程中的通風(fēng)井、地下倉(cāng)庫(kù)鉆進(jìn)運(yùn)輸通道和豎井等。采用低矮型鉆機(jī)會(huì)降低鉆機(jī)工作峒室的開挖費(fèi)用,且容易組裝、搬運(yùn),世界地下礦山(尤其是中、小型礦山)將會(huì)增加這類鉆機(jī)需求量。隨著工業(yè)的進(jìn)步和技術(shù)的不斷創(chuàng)新,天井鉆機(jī)的使用范圍在不斷擴(kuò)大,也一定能滿足人們對(duì)其性能的更高要求。

[1] 尹復(fù)辰.國(guó)內(nèi)外天井鉆機(jī)現(xiàn)狀與展望[J].礦山機(jī)械,1995,(12).

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

[3] 英國(guó)《世界采礦設(shè)備》編輯部.天井掘進(jìn)設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r[J].礦業(yè)工程,2002,27(5):56～58.

2010-04-06)

謝標(biāo)長(zhǎng)(1978-),男,江西于都人,助理工程師,主要從事電動(dòng)輪汽車大修技術(shù)及管理工作。