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 , kt?a
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 ?m in
提 升 速 度 ,m ?m in
钻 具 转 速 , r?m in
主 空 压 机 风 量 ,m 3?m 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 。
/pdf/swf/201211/2012_1107_002715_807.swf
