入岩旋挖钻机主机应具备的基本条件
首先,岩石岩石在大加压力作用下,可实现岩石节理的贯通和裂纹形成,内聚力消失从而只克服摩擦力就能从岩体上分离;可实现小岩体在压力作用下被挤压向自由面,裂纹扩展到自由面,小岩体被剪断从岩体上分离;也可实现RQD大于75的完整岩石在碾压作用下形成岩屑。只有完整的岩石被变为碎块和碎屑,才能实现钻进。
其次,大扭矩和高转速的液压动力头是实现冲击作业的必要条件。在钻头截齿切削轨道上,截齿撞击凸起的岩体,动力头被减速,当截齿越过凸起的岩体转速加速冲向新的凸出岩体,在高速、低速的转化中岩体不断被撞击,高速与低速间速度差越大,凸出岩体得到的冲击越大,只有大扭矩和高转速的液压动力头才能加大高速与低速间速度差,对于旋挖钻机(功率较小的破岩机械)入岩而言,冲击能制造出一些大的载荷从而越过岩石脆性断裂或塑性屈服的“门槛值”,旋挖钻机要入岩要实现冲击过程。
从入岩工况看,要提高设备自身抗振动能力。入岩作业中的振动来源是钻头与岩石间的相互作用、钻杆弯曲变形、钻头偏心、钻具质量分布不均等。钻压在增压、减压、浮动模式下连续循环,这一循环是操作者控制的,其频率大约为0.10~0.3Hz,这也是入岩钻进的振源之一。其次,入岩作业中某一个或几个钻齿不断撞击凸起的岩石形成不规律的“刹车”现象,钻具转速越高、岩石凹凸不平越多“刹车”频次越高,这一振动有时频率很高,而且振动的激励、叠加和衰竭规律性也很差。从以上振动来源看,无法通过主动振动来抵消被迫振动造成的对设备的损坏,要提高设备自身抗振动能力。
从岩石破碎的脆性断裂或塑性屈服的“门槛值”看,要求给岩石施加足够的力。这就要求入岩旋挖钻机要有足够的重量,以实现钻机大加压能力。总之,大加压力、动力头大功率和钻机要有足够的自重,是入岩对旋挖钻机设备本身基本的要求。