第 16 卷第 8 期 Vo l. 16　 No. 8 世 W o rld M ining Exp ress 界 采 矿 快 报 2000 年 8 月 Jug. 　 2000 露 天 采 矿 挖 掘 机 牙 轮 钻 机 的 现 状 与 发 展 江 西 铜 业 公 司 德 兴 铜 矿 (德 兴 334224)张 旭 明 摘要概 述 了 露 天 矿 山 挖 掘 机 、牙 轮 钻 机 的 应 用 与 发 展 现 状 , 对 了 解 我 国 露 天 矿 山 采 矿 设 备 的 装 备 水 平 有 一 定 参 考 价 值 。 关 键 词挖 掘 机牙 轮 钻 机现 状 参 数 见 表 1。 1 挖 掘 机 的 发 展 与 现 状 表 1　 不 同 型 号 的 电 铲 主 要 技 术 参 数 1. 1挖 掘 机 的 发 展 电铲型号 　 项目 挖 掘 机 是 一 种 重 要 的 土 石 工 程 机 械 , 广 泛 用 于 2 100BL 2300XP 2800XP 195B 建 筑 、采 矿 和 国 防 建 设 等 部 门 。 生 产 厂 P&H 13 P&H 16. 8 14. 33 8. 99 9. 7 P&H 22. 9 B2E 9. 5 标 准 斗 容 ,m 3 最 大 挖 掘 高 度 ,m 最 大 卸 载 高 度 ,m 斗 臂 有 效 长 度 ,m 机 重 , t 挖 掘 机 的 应 用 始 于 19 世 纪 80 年 代 , 用 于 露 天 采 矿 工 业 , 到 20 世 纪 50 年 代 获 得 广 泛 发 展 , 60 年 代 单 斗 挖 掘 机 的 品 种 发 展 较 快 , 产 品 更 新 周 期 缩 短 到 3～ 4 年 , 即 每 隔 3～ 4 年 就 有 一 种 新 产 品 , 60 年 代 后 期 , 由 于 电 子 计 算 机 对 零 部 件 的 优 化 设 计 , 使 产 品 更 新 周 期 缩 短 到 1 年 之 内 。 14. 1 9. 1 9. 1 476 8000 16. 03 10. 16 10. 36 892 13. 03 7. 67 7. 42 386 731 生 产 能 力 , ktöa 10000 12000 5400 1 . 3　 国 产 挖 掘 机 的 现 状 3 挖 掘 机 按 铲 斗 的 数 目 不 同 , 可 分 为 单 斗 式 和 多 斗 式 两 种 , 前 者 作 业 方 式 是 周 期 的 , 即 装 斗 、 卸 斗 、 移 动 等 作 业 是 依 次 间 断 进 行 的 ; 后 者 作 业 方 式 是 连 续 的 , 即 多 个 铲 斗 连 续 循 环 进 行 工 作 , 这 种 挖 掘 机 一 般 是 专 用 的 , 它 适 用 于 某 一 特 定 条 件 , 如 挖 掘 松 软 的 岩 石 或 剥 离 表 土 。 单 斗 挖 掘 机 型 式 有 正 铲 、反 铲 、刨 铲 、拉 铲 、抓 铲 等 。 1 954 年 , 我 国 首 次 试 制 成 功 铲 斗 量 为 0. 5 m 3 和 1 m 挖 掘 机 , 现 在 我 国 已 有 十 余 个 工 厂 生 产 斗 3 3 容 为 0. 3～ 16 m 的 单 斗 挖 掘 机 , 其 中 1 m 以 下 挖 3 掘 机 主 要 用 于 土 建 工 程 , 1～ 4 m 挖 掘 机 用 于 中 小 3 型 露 天 矿 开 采 , 4 m 以 上 用 于 大 型 露 天 矿 开 采 。 我 国 制 造 的 矿 用 单 斗 挖 掘 机 主 要 有 W K22 型 、W 24 型 、W K24 型 、WD 2400 型 、W K210 型 、WD 21200 型 , 以 及 中 外 合 作 制 造 的 PH 2300XP、 PH 2800XP 型 电 铲 。 近 20 年 来 , 矿 用 挖 掘 机 逐 步 向 大 型 化 发 展 , 目 3 前 采 矿 用 挖 掘 机 斗 容 一 般 为 10～ 30 m , 最 大 斗 容 3 3 可 达 42 m (P&H 4100) , 拉 铲 可 达 到 60 m 。 大 型 挖 掘 机 斗 容 大 , 生 产 效 率 增 加 , 而 生 产 成 本 下 降 , 配 合 大 型 矿 用 汽 车 其 经 济 效 益 更 好 , 可 以 充 分 发 挥 汽 车 能 力 , 减 少 等 装 时 间 , 从 而 降 低 成 本 , 大 型 挖 掘 机 有 利 于 增 加 采 矿 高 度 , 这 对 穿 孔 爆 破 有 利 。 并 能 减 少 运 输 设 备 台 数 , 减 少 操 作 人 员 。 虽 然 一 次 性 投 资 大 , 但 总 体 经 济 效 益 更 显 著 , 所 以 还 有 增 大 的 趋 势 。 大 型 挖 掘 机 的 生 产 将 向 专 业 化 , 智 能 化 方 向 发 展 。 2 牙 轮 钻 机 的 发 展 与 现 状 2. 1牙 轮 钻 机 的 发 展 矿 用 牙 轮 钻 机 是 露 天 矿 开 采 的 主 要 设 备 之 一 。 距 今 已 有 70 余 年 的 历 史 , 最 初 只 应 用 于 石 油 工 业 钻 进 油 井 和 天 然 气 井 , 直 到 1946 年 , 美 国 才 研 制 成 功 液 压 矿 用 卡 盘 式 牙 轮 钻 机 。该 牙 轮 钻 机 由 于 排 碴 仍 沿 用 石 油 钻 机 的 水 排 碴 法 , 所 以 穿 孔 效 率 低 。 1. 2进 口 挖 掘 机 在 我 国 的 使 用 1947 年 , 美 国 2 JO Y ROBB IN S (乔 尹 ) 公 司 试 验 采 近 20 年 来 , 我 国 矿 山 使 用 进 口 挖 掘 机 逐 渐 增 3 多 , 主 要 有 P&H 公 司 生 产 的 2100BL 13 m 电 铲 、 用 压 气 排 碴 法 获 得 成 功 , 排 碴 效 果 显 著 改 善 , 但 仍 为 卡 盘 式 牙 轮 钻 机 。 1950 年 以 后 , 牙 轮 钻 机 在 美 国 、加 拿 大 以 及 一 些 国 家 中 的 煤 矿 、 金 属 矿 和 非 金 属 露 天 矿 山 开 采 中 得 到 推 广 和 应 用 。 1956 年 苏 联 3 3 2 300XP 16. 8 m 电 铲 、 2800XP2219 m 电 铲 和 B2 3 E 公 司 生 产 的 195B 9. 5 m 电 铲 。 各 电 铲 主 要 技 术 第 16 卷 第 8 期 张 旭 明露 天 采 矿 挖 掘 机 、牙 轮 钻 机 的 现 状 与 发 展 291 开 始 研 制 牙 轮 钻 机 , 当 时 虽 然 出 现 了 滑 架 式 牙 轮 钻 机 , 但 由 于 牙 轮 钻 头 不 过 关 , 牙 轮 钻 机 还 不 钻 凿 坚 硬 岩 石 。 一 般 认 为 , 牙 轮 钻 机 能 在 中 硬 以 下 的 矿 石 中 穿 孔 , 其 技 术 经 济 指 标 才 算 合 理 。 牙 轮 钻 机 的 发 展 与 牙 轮 钻 头 性 能 、成 本 降 低 关 系 很 大 。 本 身 是 加 压 小 车 , 可 在 钻 架 导 向 装 置 上 滑 动 , 以 实 现 加 压 。 其 中 , 加 压 方 式 较 先 进 的 是 封 闭 链 2齿 条 式 , 其 优 点 是 结 构 简 单 , 传 动 链 受 力 好 , 齿 条 加 压 平 稳 , 机 械 化 程 度 高 , 轴 压 大 , 钻 孔 效 率 高 , 易 维 修 。 目 前 , 美 国 B2E 公 司 49R 型 牙 轮 钻 机 推 出 无 链 条 加 压 及 行 走 , 拖 动 方 式 从 交 流 多 级 传 动 发 展 到 直 流 无 级 传 动 , 控 制 方 式 已 发 展 到 气 动 、 液 压 和 电 气 联 合 控 制 操 作 及 微 机 自 动 控 制 。 1 959 年 , 美 国 H ughes (休 斯 ) 公 司 研 制 出 高 效 率 、 长 寿 命 的 孕 镶 合 金 牙 轮 钻 头 。 1961 年 , 美 国 Bclcyrus2ER IE 公 司 研 制 出 60R 型 牙 轮 钻 机 , 并 于 1 963～ 1965 年 在 铁 矿 钻 凿 硬 度 f = 20 的 最 坚 硬 矿 2. 2进 口 牙 轮 钻 机 在 我 国 的 使 用 岩 。从 而 , 外 长 轮 钻 机 在 金 属 矿 山 中 得 到 广 泛 应 用 , 并 获 得 了 较 好 的 经 济 效 果 , 充 分 体 现 了 牙 轮 钻 机 的 技 术 优 势 (可 靠 性 、先 进 性 、经 济 性 )。 其 后 , 70 年 代 初 期 , 牙 轮 钻 机 处 于 一 个 大 发 展 阶 段 , 世 界 各 国 竞 相 生 产 牙 轮 钻 机 , 这 一 阶 段 相 继 出 现 100 多 种 型 号 的 牙 轮 钻 机 。 70 年 代 末 , 美 国 、加 拿 大 等 国 家 的 露 天 矿 山 有 90% 已 使 用 牙 轮 钻 机 ; 苏 联 80 年 代 初 , 露 天 矿 山 已 达 到 70%～ 80% 使 用 牙 轮 钻 机 。 国 产 牙 轮 钻 机 的 发 展 已 十 分 接 近 国 外 的 发 展 水 平 。目 前 , 进 口 牙 轮 钻 机 在 国 内 的 使 用 逐 年 减 少 , 还 在 使 用 的 有 美 国 B2E 生 产 的 45R 牙 轮 钻 机 、 英 格 索 兰 的 牙 轮 钻 机 等 。 2. 3国 产 牙 轮 钻 机 现 状 我 国 研 制 牙 轮 钻 机 早 在 1958 年 已 开 始 , 直 到 1966 年 以 后 才 进 行 系 统 的 研 制 和 试 验 , 并 试 制 了 多 台 。 在 此 基 础 上 于 1972 年 试 制 成 功 H YZ2250A 型 矿 用 牙 轮 钻 机 并 进 行 了 工 业 性 实 验 , 取 得 了 良 好 的 效 果 。 以 后 对 该 钻 机 又 进 行 了 两 次 改 进 设 计 , 命 名 为 H YZ2250B、H YZ2250C 型 牙 轮 钻 机 。 为 了 进 一 步 满 足 矿 山 生 产 的 需 要 和 赶 超 世 界 先 进 水 平 , 1975 年 又 设 计 了 KY2310 型 矿 用 牙 轮 钻 机 。 80 年 代 初 , 又 设 计 出 YZ235 牙 轮 钻 机 , 随 后 相 继 设 计 出 性 能 更 合 理 的 YZ235B 型 和 YZ235C 型 牙 轮 钻 机 , 以 及 可 钻 凿 更 大 孔 径 的 YZ55 型 牙 轮 钻 机 。 这 些 牙 轮 钻 机 的 主 要 技 术 参 数 见 表 2。 牙 轮 钻 机 逐 步 向 大 孔 径 方 向 发 展 , 先 后 从 孔 径 3 3 0～ 171 mm 发 展 到 孔 径 250～ 310 mm 和 孔 径 80～ 432 mm , 目 前 最 大 孔 径 已 达 445 mm。 牙 轮 钻 机 结 构 也 在 逐 步 发 展 。底 部 回 转 间 断 加 压 限 制 了 轴 压 力 提 高 , 且 间 断 加 压 返 回 为 空 行 程 , 效 率 低 , 已 被 淘 汰 。 底 部 回 转 连 续 加 压 虽 然 比 间 断 加 压 有 进 步 , 但 钻 杆 加 工 为 花 钻 或 六 方 轴 , 制 造 困 难 , 未 得 到 发 展 。目 前 , 广 泛 应 用 的 是 顶 部 回 转 连 续 加 压 式 牙 轮 钻 机 (即 滑 架 式 ) , 它 的 特 点 : 回 转 机 构 表 2　 不 同 型 号 的 牙 轮 钻 机 主 要 技 术 参 数 　 名称 KY2310 KY2250C YZ235 YZ255 制 造 厂 洛 阳 矿 山 机 械 厂 江 西 采 矿 机 械 厂 衡 阳 冶 金 机 械 厂 衡 阳 冶 金 机 械 厂 加 压 方 式 封 闭 链 2齿 条 滑 差 电 机 式 封 闭 链 2齿 条 滑 差 电 机 式 封 闭 链 2齿 条 液 压 马 达 式 封 闭 链 2齿 条 液 压 马 达 式 孔 径 ,mm 孔 深 ,m 孔 向 , 按 250～ 310 225～ 250 225～ 250 18. 5 90 250～ 310 18. 5 90 17 17 90 90 轴 压 , t 45 0. 0684～ 0. 684 0～ 17. 9 0～ 100 40 42 35 55 推 进 速 度 ,m öm in 提 升 速 度 ,m öm in 钻 具 转 速 , röm in 主 空 压 机 风 量 ,m 3öm in 回 转 电 机 容 量 , kW 外 形 尺 寸 : 0. 08～ 0. 4 0～ 1. 32 0～ 36 0～ 90 28 0～ 1. 32 0～ 36 0～ 90 37 9. 8 62 35 54 50 50 75 工 作 时 ,m 运 输 时 ,m 机 重 , t 13. 67钻 5. 705钻 18 19. 25钻 5. 705钻 7. 42 116 11. 9钻 4. 8钻 17. 91 17. 1钻 4. 8钻 6. 62 84 11. 646钻 5. 91钻 26. 232 25. 413钻 5. 910钻 6. 3 85 98 　 随 着 我 国 基 础 工 业 的 迅 猛 发 展 , 我 国 各 行 业 将 具 有 高 科 技 水 平 国 产 化 、 专 业 化 、 智 能 化 现 代 矿 山 设 备 一 定 能 在 矿 山 落 根 。 快 速 赶 上 世 界 发 展 潮 流 , 采 矿 设 备 将 会 实 现 自 给 。