爆破工程张云鹏浅眼式冲击式凿岩.docx

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爆破工程张云鹏浅眼式冲击式凿岩

第二章浅眼式冲击式凿岩

在讲这章以前我们首先谈谈凿岩的概念。

从目前看来，在我国矿山爆破以及其他工程爆破中，大都采用炮孔爆破法。

要进行爆破，必须首先进行打眼，然后在炮孔中装入炸药，再进行爆破。

打眼这项工作，在矿山中称之为凿岩或钻孔。

一般来说，用凿岩机打眼叫做凿岩，而用钻机打眼叫做钻孔或穿孔。

不论是凿岩还是钻孔，打出的眼都称为炮孔。

炮孔按其直径大小和深浅将其分为浅孔和深孔。

浅孔：

孔径小于45~50mm，孔深小于5m。

浅孔又称为浅眼或炮眼。

矿山中一般用于巷道掘进和井下采场爆破。

深孔：

孔径大于45~50mm，孔深大于5m。

又分为露天深孔和地下深孔。

露天深孔：

孔径可达潜孔钻机150~200mm；牙轮钻机250~310mm，孔深可达十几米。

地下深孔：

孔径可达80~100mm，有时可达165mm。

常用的深孔直径为50~60mm。

孔深从5~6米到十几米。

地下深孔有时亦可达到几十米。

由于地下深孔爆破时的炮孔直径较小，所以通常将其称为中深孔，以示与其他炮孔相区别。

第一节冲击式凿岩机

关于凿岩机，我们在井巷实习时，有些同学可能看到了有些同学可能没有看到，凿岩机机构我们将在采掘机械这门课中介绍。

这里首先简单介绍一下。

一、冲击式凿岩机的工作原理（是与手工凿岩一致的）

我们首先来看一下手工打眼的情况

手工打眼所需的工具有：

铁锤、钢钎、一个大耳勺（电影我们村里的年轻人）

打眼工序：

一个人手持钢钎，另一个人抡大铁锤锤击铁钎。

每锤击一次，转动一个角度，再冲击再转动。

凿一段时间后，孔底堆积不少岩粉，用一个大耳勺将其掏出。

其凿岩原理就是：

第一次冲击。

首先凿一刻痕A-A。

转一个角度再冲击，又凿一刻痕B-B

并破碎阴影部分AOB，然后再转一角度再冲击又破碎一部分岩石，这样循环往复地进行下去，就逐渐地将岩石破碎，最后凿出一个炮孔。

冲击式凿岩机的凿岩原理与手工打眼是完全相同的，那么根据手工凿岩而制成的冲击式凿岩机必须有一下几部分：

1．钢钎，或就叫钎子

2．冲击机构，相当于铁锤，用于对钢钎的冲击

3．旋转机构，相当于人的手，用来使钢钎旋转

4．排粉机构，用高压空气将岩粉从孔底吹出，不用大耳勺

5．导轨或气腿，用于支撑凿岩机，亦相当于人手

6．另外还有润滑机构，（机器）和操纵机构等。

关于凿岩机的结构这里就不讲了，讲采掘机械时再学。

二、冲击式凿岩机的分类

冲击式凿岩机的种类较多，根据不同的分类可以分为不同的种类。

1．按动力来源可分为四种

（1）风动凿岩机。

以高压气体（或风）为动力，其特点是冲击力比较大。

矿山和工程常用的都是风动凿岩机。

（2）液压凿岩机。

以高压液体作为驱动动力。

（3）内燃凿岩机。

本身带有一个小型的内燃机，靠汽油机活塞的往复运动冲击钢钎。

一般马力较小，特点是用起来比较方便，不需要空压机，适用于野外作业。

总重量30kg左右。

（4）电动凿岩机。

以三相交流电为动力。

特点是凿岩深度较浅，只适用于比较软的岩石。

凿岩功较小，如矾土矿，煤矿用的较多。

建筑用的手持式电锤，也是电动凿岩机。

这里主要介绍风动凿岩机

2．风动凿岩机按推进方式和用途不同又分为一下四种

（1）手持式凿岩机

特点是重量轻，功率小，如Y-30型，小于20kg，矿山上用的较少。

（2）气腿式凿岩机

带有起支撑和推进作用的气腿，气腿中有一个气缸，可以伸缩，重量22~30kg，钻孔深度2~5m，孔径34~42mm。

主要有YT-23（又叫7655）、YT-24、25、26、27，YTP-26（高频）

（3）伸缩式（上向式）凿岩机

带有一个轴向气腿，专门用于打上向炮孔（60°~90°），用于井下打天井。

一般机重40kg，孔深2~5m，孔径36~48mm。

代表型号有YSP-45型，01-45型，老型号。

（4）导轨式凿岩机

属于重型凿岩机，机重35~100kg

导轨式凿岩机一般安装在有导轨的凿岩台车或台架上，可钻凿十几米深孔，最大可达30m。

常用的有YG-40、YG-65、YG80、YGZ-90

国产凿岩机的定型产品的主要技术规格和性能列于表2-1当中，可供我们参考。

第二节浅眼凿岩工具

用于直接破碎岩石的钢钎，我们又称之为凿岩工具。

手工凿岩时，钢钎也是必不可少的。

常用的钢钎一般分为两种：

整体钢钎和组合钢钎。

钢钎从结构上由两部分组成，即钎头和钎杆。

整体钢钎 是将钎头和钎杆做成一体，这时钎杆又分为三部分：

钎身、钎肩和钎尾。

整体钢钎的特点是凿岩效率高，适用于钻凿36~38mm以下的炮孔，但使用时需要准备大量钢钎，一旦钻头磨损就必须更换钢钎，所以修磨和搬运工作量比较大，材料消耗也比较大。

组合钢钎 钎头和钎杆是分离的。

钎头安装在钎杆上，亦可拿下来。

这时钎杆又分为四部分：

钎身、钎肩、钎尾和钎梢，以便与钎头装配在一起。

组合钢钎的特点是：

⑴钎头磨损后仅仅更换钎头即可，不需要更换钎杆，提高了钎杆利用率；⑵可用比较好的材料专门做钎头（如硬质合金）提高钎头的使用寿命。

在凿岩时，为了钻凿一定深度的炮孔，通常选择若干根长度不一的钢钎组成一组，称为钢钎组。

例如要凿2m深的炮孔，不能开始就用2m长的钢钎，这样工作起来很不方便，开始用较短的钢钎（如600mm长）然后再用稍长点的钢钎，最后用标准长度的钢钎。

每两根相邻钢钎的长度差，与岩石的硬度有关。

硬岩时（f>12）为300mm，中硬岩石（f＝6~12）400~500mm。

软岩（f<6）500~700mm。

下面就分别介绍钎头和钎杆（主要是组合式钢钎）

一、钎头

用于直接破碎岩石的部分，又可称为钻头，钻机上都称为钻头

1．钎头的形状

钎头是直接破碎岩石的工具，它的形状如图所示

前头镶有硬质合金片后面有一个空心部分称为裤体，钎梢插到里边，两侧有两个小孔，高压风从这两个小孔吹出，将岩粉排到孔外。

根据硬质合金片的形状和数量的不同，钎头分为以下四种：

一字型，十字型，X字型以及柱齿合金钎头。

一字型：

前面只有一个合金片。

特点：

（优点）制造和修磨比较简单；在节理不发育的中硬以下，岩石中凿岩速度较快。

（缺点）但如果岩石的节理裂隙比较发育，则容易卡钎，反而降低凿岩速度。

十字型：

前头镶有十字型合金片，如图2-5所示。

是为了避免到节理裂隙非常发育的岩石中选成卡钎而制造的。

特点：

（缺点）制造和修磨比较复杂，合金用量多，成本高，在软岩和中硬岩中凿岩速度较低。

（优点）在节理裂隙发育岩石中不易卡钎。

X型钎头：

是十字型钎头的变形。

特点：

凿出的炮孔比较圆，但修磨困难，用的较少。

柱齿合金钎头：

如图2-6所示。

在前头镶焊或热嵌几颗圆柱型硬质合金柱齿。

特点：

⑴柱齿在炮孔底上均匀分布使岩石受力均匀，凿岩速度高；⑵容易开门（一字型钎头开门时跳动及厉害），不易卡钎，炮孔较圆；⑶岩粉呈颗粒状，重复破裂较少，所以工作面粉尘浓度低；⑷柱齿修磨较复杂，但修磨的间隔时间较长，开始设计时，理想地认为柱齿有自磨性。

可实践证明再好的柱齿也会磨钝，然而间隔时间变长，修磨费用降低。

2．钎头的构造（简单说一下）

构造参数主要有以下几点：

（1）刃角α刃角小，凿岩速度快，但磨损快；刃角大，凿岩速度慢，但磨损慢；

一般采用中硬以下岩石100°~110°；坚硬岩石110°~120°。

（2）隙角β

作用：

减少钎头与炮孔壁间的摩擦阻力，避免钎头在孔内卡住而拔不出。

一般合金片钎头3°柱齿状钎头在7°左右。

（3）曲率半径

合金片的钎刃如果是平直的，刃的两端就容易破坏，所以要使钎刃带有一定的弧度。

作用：

是凿岩时减轻对边缘的磨损；另外，可以起到定心作用，炮孔不易倾斜。

（4）初始直径

凿岩时由于炮孔的周边阻力较大，钎刃两端的磨损比中间快。

直径就会逐渐变小，另外每修磨一次，直径也会缩小一些，所以开始时，直径应稍大些，初始直径DC可由下式确定：

DC＝DZ+nD0mm

式中：

DZ——钎头终了（报废）直径mm；

D0——每修磨一次直径的损耗，一般0.15~0.30mm/次；

n——钎头的修磨次数，n＝10~15次。

钎头的终了直径取决于药包直径，它应该使药包很容易地放入孔底，

DZ＝Dy+φ

式中：

Dy——药包直径，Dy＝32mm（一般）；

φ——通常孔径比药包直径大5%~10%。

火雷管φ＝4~5mm，电力起爆φ＝2~3mm。

钎头的系列直径有38、40、42、46mm等。

（5）体型结构，钎头与裤体之间的过渡形式，有方案1和方案2两类共5种。

（6）排粉槽和吹洗孔

为了排出孔底的岩粉，钎头上设有排粉槽和吹洗孔。

钎杆中间有一孔，高压风和高压水从钎杆进入钎头中通过吹洗孔吹出岩粉再通过排粉槽被吹出炮孔。

3．钎头材料

钎头采用合金钢制造，它频繁受冲击，一个40mm的钎头在使用寿命内所受的冲击次数可达3×106次，破坏属于疲劳破坏。

硬质合金片的主要成分是碳化钨和金属钴，将碳化钨粉末和金属钴粉末按一定比例配制均匀，在压力机上适当加压使其成型，在80~130℃条件下干燥，再在氢氧炉中加热到1400~1500℃焙烧2小时。

冷却就形成钨-钴硬质合金片。

其硬度仅次于金刚石，具有很好的耐磨性，（比钢高50~100倍），高抗压强度（比钢高1.5~2倍），又具有良好的韧性。

（加入了钴）。

以上介绍的是钎头的情况，下面再介绍以下钎杆。

二、钎杆

前面讲到，钎杆由钎梢、钎身、钎肩和钎尾四部分组成

钎梢：

与钎头相连接的部分，做成圆锥形，使用时直接插入钎头的裤体中，即可连接在一起。

钎身：

传递凿岩功和扭矩。

钎尾：

插入凿岩机中承受冲击作用，轴推动力和回转力矩的作用。

钎肩：

防止钎杆脱落。

钎杆的断面形状是六角中空钢。

当然也有圆形中空钢，但常用的还是六角中空钢，外面是六边形，中间有一圆孔。

六边形内切圆直径为22和25.4mm两种。

圆形有直径为32、38mm。

中心孔直径5~7mm，作用是：

高压风和高压水通过中心孔到孔底，将岩粉排出。

用于制造钎杆的钢材叫做钎钢

过去一般用高炭工具钢，由于疲劳强度低，容易产生裂缝，折断，寿命较短。

目前已推广使用非镍铬的低合金钢ZK55SiMnMo，ZK35SiMnMoV，具有强度高，抗疲劳性能好，耐腐蚀，价格低等优点，平均使用寿命可达150~250m，比高碳工具钢高3~5倍，凿岩速度提高30%。

三、钎头与钎杆的连接

钎头与钎杆的连接好坏直接影响着冲击能量的传递效率和钎头与钎杆的使用寿命。

浅眼凿岩主要采用锥形连接，钎梢做成锥形，钎裤也做成锥形，钎梢插入裤体中正好相吻合。

这种连接方式加工方便，能量传递效率高，但锥度过小，钎裤容易张裂，而且卸钎头困难，钎头容易脱落，所以锥度的大小必须严格控制，常用的参数自己看书，这一节就将这么多。

第三节冲击式凿岩机理

冲击式凿岩机理，在十九世纪，仅仅用静力学和动力学的观点来解释，然而单纯用静力学和动力学的观点来解释是不够的。

例如，我们学过理论力学，讲的是物体的运动，对于物体来讲，视其为刚体-没有变形，物体在运动时遵循牛顿定律F＝Ma

我们学过材料力学，即将学弹性力学。

材料力学讲的是杆的变形，物体受平衡力的作用，没有运动，只有变形，应力和应变遵循胡克定律：

σ=Eε

弹性力学讲的是体的变形，

对于冲击式凿岩来讲，活塞是运动的，钎杆受冲击后亦向前运动，我们说它是变速的，钎杆在受到冲击器冲击时钎杆要发生变形，所以说，两者兼而有之，那只考虑一个而忽略另一个就不行，丢掉哪一个也不行。

所以在冲击载荷作用下，必须同时采用牛顿惯性定律和胡克定律来分析物体的受力状态，运动速度和位移，同时考虑的结果使得出了波动理论。

长杆中的纵波，在19世界就有人作过研究，但直到20世纪40年代，通过电子示波器才在金属杆中真正看到“波”。

过去研究细长杆中的纵波，好像很难找到工程上的实例，直到50年代人们用波动力学研究冲击式凿岩，取得了很大的进展，才认识到它不仅是研究细长杆中纵波的绝好典型，也是亟待解决的重大实际问题。

这一章主要掌握浅眼冲击式凿岩原理。

第三章 深孔凿岩

上节谈到当炮孔直径大于45~50mm，孔深大于5m时，称为深孔，深孔由于孔较深，孔径大，所以在凿岩时要比浅孔困难得多。

深孔凿岩有三种方式：

接杆式凿岩、潜孔式凿岩和牙轮钻进。

第一节接杆式凿岩

一、接杆式凿岩的特点

在井下，当我们要凿较深的炮孔时，（比如10m以上的炮孔）那么怎么办？

接杆式凿岩由于孔深，一般都有十几米，所以就不能用一根钎杆（在工作面施展不开），因此采取了接杆式的方法。

每一根钎杆的长度1~1.2m，随着炮孔的加深陆续接上钎杆，直至炮孔打完，完后在一根一根推出。

由于钎杆较长，所以必须采用重型凿岩机，（手持式或气腿式凿岩机不能达到较大的冲击力和冲击功）。

因此要把凿岩机安装在台车或台架上，另外，炮孔深，偏斜大，把凿岩机安在台车或台架上可以精确的控制方向，不易倾斜。

采用的凿岩机有YG-40、YG-80、YGZ-90等。

所以接杆式凿岩的特点是：

（1）采用导轨式凿岩机；

（2）随着炮孔加深陆续接长钎杆；（3）凿岩机安装在台车或台架上，炮孔不易偏斜。

二、钻具

与浅孔凿岩不同，接杆式凿岩的钻具不仅包括钎杆和钎头，还有钎杆相互连接的连接套，专门受冲击器的冲击的钎尾。

1．钎头

钎头的形状和结构构造与浅孔凿岩时的钎头是一样的。

所不同的是由于炮孔直径大，当钎刃小窄时，常使钎刃中心偏离炮孔中心，而是凿出的炮孔不同。

图3-1

结果，炮孔的有效直径变小，回转阻力增加，降低钻速，而且还容易造成卡钎和钎杆扭断等事故。

另外，装药困难，装药密度降低，为了克服炮孔不圆的现象，一般采用两种方法。

（1）采用超前刃钻头，超前刃起到定心和导向作用。

（2）加大刃厚，使钎头滚动阻力增大，减少跳动。

图3-2

2．钎杆

材料，主要采用30~35SiMnMoV合金钢。

规格：

内切圆直径为25.4mm中空六角型

直径32mm，中空圆形。

长1m、1.2m、1.4m、~4.0m几种规格。

在钎杆两端有左旋圆形螺纹（看图3-7），以便用于连接。

与钎头连接直接用螺纹连接（图3-6）。

3．钎尾

作用：

安装在凿岩机一端，受冲击作用。

材料与钎杆的材料相同。

一端锻压成与凿岩机回转套相配合的形状和尺寸，另一端成同样的左旋螺纹。

4．连接套筒

钎杆与钎杆之间是通过连接套筒相连接的，在连接套筒内有与钎杆向配套的左旋螺纹。

在凿岩时，先用一个钎杆，等到钎杆凿进后，凿岩机右旋，钎尾退出，再接上一个钎杆和套筒，左旋继续凿岩，这样一个一个往上接，直至炮孔打完，然后一个接一个往下退。

以上讲的是接杆凿岩。

接杆凿岩一般用于井下深孔爆破。

第二节 潜孔式凿岩

潜孔式凿岩是利用潜孔钻机来进行的。

一、潜孔凿岩机

潜孔钻机是另外一种钻孔机械，它与前面的凿岩机有其相同点，更有不同点。

可以这么说，潜孔钻机是在凿岩机的基础上制造出来的。

对于凿岩机来讲，随着钎杆的加长，在钎杆中的能量损失增大，使凿岩效率明显下降，特别是当炮孔直径加大时，炮孔更不能太深。

所以说凿岩效率随着孔深增加而降低，那么如何实现深孔凿岩呢？

凿岩效率降低的原因是钎杆较长，钎杆受到冲击后，钎杆接收能量，然后传递给钎头，在钎杆上要损失一部分能量，钎杆越长，损失的能量越大，那么如果冲击能不经过钎杆传递，而直接传到钎头，即冲击器直接冲击钎头，不就没有能量损失了吗？

潜孔钻机就是根据这个原理来制造的。

潜孔钻机与凿岩机的不同就在于：

（1）冲击器与钎头相连，潜入到炮孔中去，直接冲击岩石。

（2）在孔外有回转机构和加压机构（加一轴推力）。

潜孔钻机一般分为露天潜孔钻机和井下潜孔钻机两大类。

露天潜孔钻机一般有独立的行走装置，有轻型、中型和重型三种。

轻型：

有

80、KQ-100等，直径100mm左右，重量轻，只有6~7t，体积小，移动灵活，适用于小型露天矿的钻机。

中型：

炮孔直径在130~180mm，有KQ-150、T-170等，适用于中小露天矿。

重型：

炮孔直径在180~250mm，有KQ-200、KQ-250等，适用于大型露天矿。

井下潜孔钻机多为柱架式，炮孔直径80~130mm，机重150~360kg，常用的有：

QZJ-80、QZJ-100、YQ-100、QZJ-100A、QZJ-100B等。

一些潜孔钻机的技术规格，可参见P38表3-1。

二、潜孔钻机的基本原理

潜孔钻机从结构上来讲有以下几部分组成。

1．回转供风机构

2．推进机构

3．仟杆（钻杆）

4．冲击机构

5．钻头

潜孔钻机在工作时，也与凿岩机不同。

回转供风机构可以使钻具连续回转，凿岩机是冲击一次转一个角度，是间断的，基于这一点，一般把凿岩机叫做冲击式凿岩，而潜孔钻机叫做冲式回转式凿岩。

推进机构具有连续推进的功能，它将一定的轴向压力施加于孔底，使钻头与孔底紧密接触，这个轴推力比凿岩机要大得多。

钻杆起传递轴向推力和扭矩的作用，不受冲击作用。

钻杆前面有一个冲击机构——冲击器，在压气（高压空气）的作用下，活塞往复运动，完成对钻头的冲击作用。

所以潜孔钻机的破岩是冲击和与回转相结合，冲击是间断的而回转是连续的，但起主导作用的还是冲击作用。

三、钻具

钻具包括钻头和钻杆

1．钻头

钻头的形状与浅眼接杆凿岩时所使用的钎头基本相同，按镶焊硬质合金形状分为刃片钻头、柱齿钻头、和混合型钻头。

刃片钻头有一字型，Y型和十字形三种，前面有超前刃，这种钻头的特点是刃片镶焊较牢固，径向磨损小，容易修磨，有超前刃，起定心定向作用。

适用：

坚硬岩石，直径较小的炮孔。

柱齿钻头：

在钻头上镶焊若干个合金柱，合金柱在孔底分布比较均匀，周边多，中间少。

其特点是，耐磨损，寿命长，钻速较高，可节省硬质合金30%。

混合型钻头：

中心镶硬质合金柱，周边镶硬质合金片，这类钻头一般适用于直径较大的炮孔。

2．钻杆

井下和露天所用的潜孔钻机的钻杆不同。

井下钻机的钻杆，其长度等于推进机构一次推进的行程，一般800~1300mm，有数根钻杆，其数量可根据炮孔深度来定。

材料选用直径为50或60mm的薄壁钢管。

钎杆之间的连接方式采用螺纹直接连接，一端是内螺纹，一端是外螺纹。

露天小型潜孔钻机也有数要钻杆，钻孔时连接使用。

露天大型潜孔钻机的钻杆共有两根，一根是主钻杆，一根是副钻杆，之间可用方螺纹相连接，每根长9米。

材料：

采用中空厚壁无缝钢管制造。

潜孔钻机与凿岩机相比，由于冲击器潜入孔内，所以

（1）工作面的噪音大大降低。

（2）钻孔效率提高，钻孔速度不随炮孔的加深而减小，可以钻很深的孔，例如井下VCR采矿法以及打天井首先要钻中心孔，从上一个中段到下一个中段，达五六十米深。

（3）减轻了工人的体力劳动。

潜孔钻机有这些优点，并不是可以完全取代凿岩机，在露天矿，可以尽可能采用潜孔钻机，然而在井下，由于潜孔钻机的体积较大，移动不灵活，而且需要专门的凿岩硐室，所以一般还是用凿岩机，只是在需要钻深孔时，才能用潜孔钻机。

第三节 牙轮钻机

牙轮钻机是在旋转钻机基础上发展起来的一种新型钻孔设备，最早是在1907年，美国石油部采用牙轮钻机钻凿油井和天然气井。

1939年开始适用于露天采矿，我们国家从1958年开始研制矿用牙轮钻机，现在已经有了定型的产品，KY-250和KY-310型。

牙轮钻机是随着露天矿深孔爆破的发展而发展起来的，早先，露天矿爆破孔径较小，炮孔也较浅，每孔装药量很少，后来人们设想增大台阶高度，增大孔深，增大孔径，从而使每孔装药量成倍的增加，使得炮孔数目减少，而爆破效率明显提高，现在大型露天矿炮孔直径可达310mm，每孔装药量为700kg，每孔崩矿量为1320m3。

关于牙轮钻机我们简单的介绍一下其工作原理。

如图所示：

牙轮钻机与潜孔钻机主要的不同就是牙轮钻机没有冲击机构，也就是说钻头本身不受冲击作用，那么它是如何在破岩的呢？

一、牙轮钻机的组成

牙轮钻机主要由回转供风机构、加压提升机构、行走机构、钻具以及接卸钻具机构等组成。

钻孔时，回转机构带动钻杆和钻头回转，同时加压机构向孔底施加一轴向压力，牙轮钻头在轴向压力作用下在孔底旋转，从而破碎岩石，回转供风机构使压气通过钻杆的中心孔，压到孔底，将岩粉从孔底沿着钻杆与孔壁之间的孔隙喷出，行走机构可供钻机移位。

二、牙轮钻头的凿岩原理

1．牙轮钻头

矿用的牙轮钻头是三牙轮钻头。

如图所示，俯视角度看，是由三个牙轮组成，从正视图看，钻头向外伸出三个爪。

每个爪上有一个轮轴，轴上安一个锥形牙轮。

在牙轮上镶有柱齿合金，当钻杆旋转时，三个牙轮也分别沿着各自的轴旋转，牙轮上的合金柱交替接触岩石，从而破碎岩石。

2．牙轮的凿岩原理

当牙轮钻机工作时，加压机构给加一轴向压力，使合金柱紧密接触岩石，回转机构回转时，三个牙轮随之旋转，在牙轮旋转的同时，牙轮上的合金柱交替接触岩石，当一个合金柱接触岩石时，有一个交点，牙轮的旋转中心在O的位置，再转一个角度，当两个合金柱同时接触岩石时，有两个触点，牙轮的旋转中心变到O1的位置，显然O1较O低，这样在O变到O1的过程中，牙轮随之振动一次，再变成一个触点时，牙轮在提高，变成两个交点时，牙轮在降低，牙轮又振动一次，如此循环往复，靠着牙轮的上下振动，使牙齿产生对孔底岩石的冲击作用，使岩石破坏。

与潜孔钻机相比，牙轮钻机钻孔效率较高，钻孔成本较低，现在存在的问题是牙轮钻头，压轮轴容易损坏，这个问题还有待于解决。

所以适用于大孔径炮孔，小孔径的牙轮钻机。

也试制出来，但钻头更容易损坏，使得钻孔成本大大提高。

第四节 凿岩效率

凿岩效率是指对于一定的人员，在一定的时间内，使用一定的设备所凿出的炮孔长度。

常用的有工班效率和台班效率两种。

工班效率表明工人的工作效率，一般是以每工班多少米来表示，不限设备数量。

台班效率表明了设备的工作效率，是以台班多少米来表示，不限人员，设备已班所凿的米数。

书上给的是工班效率

L=TKvn/100 （m/（工·班））        （3-2）

式中：

T——每人每班工作的时间，min；

K——时间利用系数；

V——技术凿岩速度，把辅助时间全部考虑进去；

N——一个凿岩工作所操作的台数（两个操作一台，取0.5）其中K是指纯凿岩时间在凿岩工序总时间的百分比，与岩石性质操作技术水平，设备情况有关，一般K＝0.5~0.8。

实际上，计算凿岩生产率的公式（3-2），没有什么实际意义。

从公式3-2中可以看出，要想增加凿岩效率必须从以下几方面考虑。

T：

每人每班工作时间是一定的，增加工作时间，不允许。

K：

时间利用系数，增加凿岩时间，提高工人素质，保证设备完好率。

V：

改善设备性能（厂家的事），减少漏气，保证足够的风压，减少辅助时间。

N：

增加设备数量，几乎不可能，每个人所操作的设备是固定的。

所以要想提高凿岩效率，只能从两方面考虑

1．增加纯凿岩时间，减少辅助时间，经常对设备进行维修，保持设备完好率。

2．改进设备性能，提高纯凿岩速度

书上讲到提高凿岩生产率的途径有6点，但那一点都离不开以上两个方面。

关于凿岩机的纯凿岩速度，其影响的因素很多，大体上可以从三个方面来考虑，凿岩机工作参数，凿岩工作条件及凿岩工具。

再进行研究时，可用下式计算纯凿岩速度

       mm/min

式中：

A——单次冲击功，J；

N——冲击频率，Hz；

——用于破碎岩石的能量与凿岩机输出的冲击能量之比，一般取η＝0.8。

d——钎头直径；

a——比功，J/cm2;

Kd——在钎杆不变时，钎头直径对排粉效果的影响系数。

当Kdd=38mm时，Kd＝1；d=42mm时，Kd＝0.93；d=50mm时，Kd