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礦產(chǎn)開采 | 你知道在巖石上鉆一個(gè)孔需要幾步?
據(jù)說這是一個(gè)與“孔”有關(guān)的故事
采礦作業(yè)中,尋常的爆破、打錨桿,這些在新基建基礎(chǔ)建設(shè)、礦山開挖等施工現(xiàn)場(chǎng)稀松平常的事情,都需要一道基礎(chǔ)的工序——那就是鉆孔。
鉆孔,在不同行業(yè)和應(yīng)用中的說法都不相同,例如在露天礦山常把大直徑鑿巖稱為穿孔,而在煤炭系統(tǒng)則叫做鉆眼。不論叫什么,我們已經(jīng)習(xí)慣了使用鉆機(jī),無論是風(fēng)動(dòng)的、液壓的還是柴動(dòng)的、電動(dòng)的,都只有一個(gè)目的——那就是能夠快速地在巖石上鉆孔。
鉆孔是個(gè)技術(shù)活
以前,鉆孔是一件高難度的工作。在工業(yè)革命之前,人們只能通過手工的方式用鑿子或鋼釬一點(diǎn)一點(diǎn)敲擊巖石將其粉碎,從而在巖石中摳出一個(gè)洞。而在工業(yè)革命之后,人類掌握了動(dòng)力,同時(shí)對(duì)鑿巖鉆孔的需求也大大增加,各種鑿巖工具也應(yīng)運(yùn)而生。
工業(yè)時(shí)代的鑿巖工具延續(xù)了手工時(shí)代的原理,即用沖擊的方式來將巖石局部粉碎,從而在巖石中鑿出特定要求的孔。人們意識(shí)到,需要一種往復(fù)式的工具來使得釬頭間歇式地不斷沖擊巖石,于是研究出了利用各種動(dòng)力的機(jī)械裝置,來實(shí)現(xiàn)這種沖擊。
一方面,對(duì)于垂直孔,出現(xiàn)了鋼絲繩沖擊鉆,俗稱磕頭鉆。另一方面,對(duì)于非垂直的孔,或者出于對(duì)更高效率的追求,人們很自然地想到了蒸汽機(jī),畢竟工業(yè)革命在某種程度上就是蒸汽機(jī)推動(dòng)的。
最早的蒸汽鑿巖機(jī)原理和蒸汽機(jī)工作原理類似,有一個(gè)活塞在汽缸里做直線運(yùn)動(dòng),通過滑動(dòng)的閥門不斷改變進(jìn)排氣的方向,實(shí)現(xiàn)活塞的往復(fù)動(dòng)作,從而帶動(dòng)連接在活塞上的釬桿和釬頭沖擊巖石。這種基本原理至今仍在廣泛應(yīng)用。
但是蒸汽溫度高,使用不太方便,而且管道長(zhǎng)了又存在降溫的問題,所以很快壓縮空氣就取代蒸汽用于鑿巖工具,于是出現(xiàn)了風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)。
風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)開啟大規(guī)模機(jī)械化鉆孔
早期的鑿巖機(jī)實(shí)用性較差,經(jīng)過不斷改進(jìn),直到19世紀(jì)中葉開鑿阿爾卑斯山隧道時(shí)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)才真正得到實(shí)際應(yīng)用。到20世紀(jì)初巴拿馬運(yùn)河開鑿時(shí),風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)和鋼絲繩沖擊鉆都得以參與了這一偉大工程。
當(dāng)然這一時(shí)期鑿巖機(jī)仍在不斷改進(jìn),包括:活塞與釬桿實(shí)現(xiàn)了分離,奠定了現(xiàn)代鑿巖機(jī)的基礎(chǔ);而釬桿也改進(jìn)成了空心結(jié)構(gòu),可以用高壓空氣或水來沖洗鉆孔;其他配套機(jī)構(gòu)如轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)、配氣閥等也得到改進(jìn)。這些技術(shù)進(jìn)步大大提高了鑿巖的效率。
此時(shí)的風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)還是以手持式的為主,尺寸和重量受制于工人的體力。直到二戰(zhàn)前才出現(xiàn)氣腿式鑿巖機(jī),不僅大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,也增加了推進(jìn)力。
手持式鑿巖機(jī)
氣腿式鑿巖機(jī)
氣腿式鑿巖機(jī)的出現(xiàn),為更加重型的鑿巖機(jī)鋪平了道路。隨著鑿巖機(jī)功率的不斷增大,出現(xiàn)了支架式鑿巖機(jī),在二戰(zhàn)后又出現(xiàn)了多種自行式的鑿巖鉆機(jī)。
在歐洲和北美有多家企業(yè)都進(jìn)入了風(fēng)動(dòng)鑿巖設(shè)備領(lǐng)域,其中瑞典阿特拉斯·科普柯和美國英格索蘭是其中的兩大翹楚,兩家公司都有移動(dòng)空壓機(jī)業(yè)務(wù),以及系列較為齊全的手持式、氣腿式及支架導(dǎo)軌式的風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)。
自行式風(fēng)動(dòng)鑿巖鉆機(jī)
液壓技術(shù)再接力
雖然風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn),但隨著孔深的不斷增加,人們發(fā)現(xiàn)釬桿接頭處會(huì)損失很大的沖擊能量,而且作業(yè)環(huán)境惡劣,因此人們就想用液壓取代風(fēng)動(dòng)。
早在1932年美國英格索蘭公司就發(fā)明了潛孔式?jīng)_擊器,特點(diǎn)是將鑿巖機(jī)送入孔底,從而減少了能量損失。但液壓技術(shù)真正得到應(yīng)用還是在二戰(zhàn)后,液壓技術(shù)軍轉(zhuǎn)民以后。其基本原理與前面所說的一致,仍然是壓力推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng),只是工質(zhì)換成了液壓油。通過不斷改進(jìn),到了60年代,國外大型礦山已廣泛采用潛孔式鑿巖鉆機(jī)。
▲ 潛孔式鉆進(jìn)
▼頂錘式鉆進(jìn)
隨著更多的企業(yè)進(jìn)入液壓鑿巖機(jī)領(lǐng)域,技術(shù)水平得到了迅猛的發(fā)展。液壓鑿巖機(jī)的優(yōu)勢(shì)越發(fā)顯著,不僅能耗大大降低,鉆孔速度也得到大幅提高,還改善了作業(yè)環(huán)境。經(jīng)過不斷改進(jìn),80年代液壓鑿巖機(jī)逐漸發(fā)展成熟,形成系列化并在很多場(chǎng)合開始取代風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)。
液壓鑿巖機(jī)
現(xiàn)代鑿巖之勢(shì)銳不可擋
液壓鑿巖機(jī)的廣泛應(yīng)用還促進(jìn)了各種自行式鑿巖鉆機(jī)的出現(xiàn),液壓動(dòng)力不僅可以用于鑿巖,也可以用于行走、推進(jìn)、變幅、移位、換桿等動(dòng)作,因此全液壓鉆機(jī)的出現(xiàn)不僅大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,相應(yīng)地也提高了總體鉆孔效率。
FlexiROC D65全液壓潛孔式露天鉆機(jī)
為滿足更大尺寸孔徑的需求,潛孔式?jīng)_擊器也被應(yīng)用在鑿巖鉆機(jī)上,鑿巖鉆機(jī)又分為頂錘式和潛孔式。
潛孔沖擊器
此外在大型礦山廣泛應(yīng)用的還有牙輪鉆機(jī),通過施加壓力和扭矩,用牙輪鉆頭直接碾壓巖石,產(chǎn)生局部破碎。牙輪在孔底滾動(dòng)中連續(xù)地?cái)D壓破碎巖石,并用壓縮空氣將巖渣吹出,直至形成鉆孔。
牙輪鉆機(jī)
牙輪鉆頭
自20世紀(jì)90年代,液壓鑿巖機(jī)開始向大功率、高鉆速方向發(fā)展,自動(dòng)化和遠(yuǎn)程遙控也開始得到應(yīng)用。
三臂電腦掘進(jìn)鉆車配備臺(tái)車控制系統(tǒng),提高鉆孔精度并減少超挖
進(jìn)入21世紀(jì),自動(dòng)化和智能化進(jìn)一步發(fā)展,如今的高端智能鉆機(jī)已經(jīng)集成了各種先進(jìn)技術(shù),具備高度的自動(dòng)化功能。
鉆機(jī)將智能控制與強(qiáng)勁動(dòng)力有效結(jié)合,大大簡(jiǎn)化了操作,減少了非鉆進(jìn)時(shí)間。鉆機(jī)可以通過遠(yuǎn)程操作工作站進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。即使在危險(xiǎn)區(qū)域,操作人員也可以在安全區(qū)域進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作,而且一名操作人員可以同時(shí)控制3臺(tái)鉆機(jī),顯著提高生產(chǎn)力。
遠(yuǎn)程操作工作站
在澳大利亞的一處礦區(qū),操作人員可以在距離鉆機(jī)1347公里以外的珀斯(Perth)通過遠(yuǎn)程操作站來操作一臺(tái)鉆機(jī)。從理論上講,我們已經(jīng)可從世界上任何地方的控制站遠(yuǎn)程操作鉆機(jī)。
在1300公里以外遠(yuǎn)程操作鉆機(jī)
無論是在露天還是地下,操作人員都可以呆在舒適的駕駛室甚至在辦公室里進(jìn)行控制,成孔質(zhì)量和效率也消除了人為因素的影響,而且人員的安全性也大大提高。
即使在地下鉆孔,操作環(huán)境也非常舒適
環(huán)保和節(jié)能也處處體現(xiàn)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念中。地下零排放、更清潔的空氣、更低的噪音和更少的熱量,這就是使用電池所帶來的顯而易見的好處。此外,自動(dòng)通風(fēng)裝置(VOD)通過感應(yīng)空氣質(zhì)量按需調(diào)節(jié)通風(fēng)量,顯著減少能源消耗。
電池版鏟運(yùn)機(jī)無尾氣排放,清潔環(huán)保
自動(dòng)通風(fēng)裝置(VOD)按需通風(fēng),節(jié)能降耗
通過程信息處理系統(tǒng)更可以輕松管理設(shè)備機(jī)隊(duì)?;跓o線數(shù)據(jù)傳輸或遠(yuǎn)程信息處理技術(shù),可提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)自己機(jī)器的性能,統(tǒng)籌安排鉆孔作業(yè),掌控全局。
Certiq遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)
現(xiàn)在,安百拓的許多客戶已經(jīng)開始了數(shù)字化進(jìn)程,還有許多客戶不久也將實(shí)行數(shù)字化,安百拓的目標(biāo)是在此過程中為他們提供支持,并滿足他們對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全和集成解決方案方面增長(zhǎng)的需求。
2017年,安百拓收購了 Mobilaris MCE 公司的股份,從而能夠?yàn)榭蛻籼峁┑V山智能系統(tǒng)解決方案,幫助客戶全面了解礦山作業(yè)、實(shí)時(shí)定位和車輛、設(shè)備和人員狀態(tài)信息等。
礦山智能系統(tǒng)
智能化與高效工具的結(jié)合
無疑給采礦方式帶來一場(chǎng)革命
以上就是100唯爾(100vr.com)小編為您介紹的關(guān)于采礦機(jī)械的知識(shí)技巧了,學(xué)習(xí)以上的礦產(chǎn)開采 | 你知道在巖石上鉆一個(gè)孔需要幾步?知識(shí),對(duì)于采礦機(jī)械的幫助都是非常大的,這也是新手學(xué)習(xí)資源環(huán)境所需要注意的地方。如果使用100唯爾還有什么問題可以點(diǎn)擊右側(cè)人工服務(wù),我們會(huì)有專業(yè)的人士來為您解答。
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