1190E钻机除尘系统改造探究

李向仲

(中国神华哈尔乌素露天煤矿 内蒙古自治区鄂尔多斯市 010300)

1190E钻机除尘系统改造探究

李向仲

(中国神华哈尔乌素露天煤矿 内蒙古自治区鄂尔多斯市 010300)

中国神华哈尔乌素露天煤矿1190E钻机目前已使用5年多，经过分析和现场调研得知，该设备除尘系统本身存在缺陷，除尘效果一直不好，且直接影响到了职工身体健康和设备作业环境及效率。笔者结合工作实际，从1190E钻机的除尘系统的结构、工作原理、使用情况、维护保养等方面，以及与另外一种除尘效果较好的CDM75E钻机进行比较后，对1190E钻机除尘系统技术改造的内容和效果进行了研究。笔者希望通过本文的研究，能为相关生产提供技术支持。

除尘系统技术改造，1190E钻机，高效

山特维克工厂生产的钻机是专为大型采石场和露天矿山中进行高台阶大爆破孔钻进而设计的，具有极高的生产效率。根据不同情况选择合适型号，可采用牙轮钻进或潜孔式钻进方式作业。通过加长的且高强度的钻塔及其坚固耐用的部件，钻机可以实现更高的转速、更大的扭矩以及轴压力，结合充足的洗孔风量与复合人体工程学的控制系统，设备在连续工作条件下可实现更高的穿孔效率。尽管如此，在实际作业中，笔者发现，该厂生产的1190E 型钻机除尘系统本身存在缺陷，导致除尘效果一直较差，且直接影响到操作者的身体健康和设备的作业环境及效率。鉴于此，笔者结合工作实际，从1190E钻机的除尘系统的结构、工作原理、使用情况、维护保养等方面，以及与另外一种除尘效果较好的钻机进行比较后，对1190E钻机除尘系统技术改造的内容和效果进行了研究。

1 1190E钻机除尘系统的结构和原理

1.1钻机及除尘集尘器布置图

钻机及除尘集尘器布置图[1]如图1所示。

图1 钻机及除尘集尘器布置图

1.2集尘原理

一种由液压马达驱动的排尘风扇将钻孔内工作压气承载的岩屑粉尘吸出来，在钻孔周围有捕尘罩围绕，所有的灰尘被吸进一个分离器，在那里大颗粒将被分离出来排在侧面，更精细的粉尘则被吸到集尘器内的过滤器滤芯，那里定时器会定时进行鼓风(3到6秒间隔)将灰尘吹落并从集尘器中吸走。当作业条件非常潮湿的时候不能使用集尘器，否则会损坏集尘器滤芯。集尘原理示意图如图2所示。

图2集尘原理示意图

1.3空压机

空压机型号：美国 SULLAIR

空压机类型：单级油浸螺杆式

空压机排量：85m3/min

空压机工作压力：5.5bar

1.4捕尘罩

原设计上可以实现捕尘罩总成的上下升降、挡板的反转，在起落钻架前收好捕尘罩可确保捕尘罩不损坏；捕尘罩为单边可开启式，可以打开或关闭，方便钻机司机观察钻孔位置和钻孔上粉尘情况。我矿选购的捕尘罩有倾斜功能，可以调整捕尘罩的倾斜角度。(实际使用中增加了司机的工作量。)

2 CDM75E钻机除尘系统介绍[2]

除尘装置集尘方式为二级干式集尘，集尘效果为“无可视尘粒”， 是具有特殊褶皱纸质滤芯的风扇/ 过滤装置。反冲洗清洁的时间间隔由计时器进行控制。风扇/过滤装置可以通过真空管吸除钻孔区域的钻屑。当钻屑随气流流经褶皱纸质过滤装置时会被清除，厚重的钻屑则集中在钻孔周围。

集尘原理为真空集尘，第一级为离心除尘，第二级为阻挡式滤芯除尘。脉冲压缩空气(40psi)清洗滤芯。集尘器主要部件有集尘软管(直径8英寸)，集尘室，除尘滤芯，滤芯脉冲器，除尘风扇，捕尘罩。详细工作过程为：除尘风扇高速旋转(转速3 000rpm)产生的真空，将通过集尘软管，将钻孔过程产生的携带岩渣的空气全部吸入集尘室，岩粒、粉尘被阻挡在集尘器滤芯外部，洁净空气通过滤芯外排，每个集尘滤芯均有压缩空气脉冲器，这是一个定时(脉冲时间约1-2s，脉冲间隔10-15s，可调)的脉冲清洗集尘器滤芯的装置，以确保集尘器滤芯的纳垢能力可以保持到一定水平，以便其通流能力达到等于排渣废气的排量。除尘能力为198m3/min。

空压机：

空压机型号：英格索兰：XL1800

空压机类型：英格索兰：不对称螺杆式

空压机排量：50.97m3/min

空压机最大工作压力：7.6bar

为确保集尘器系统的工作效率达到设计的技术参数，应定期进行以下检查：

(1)确认位于集尘器底部的排尘软管在除尘锥体上固定完好。此软管上应无洞眼，在集尘器形成真空状态时必须能够保持密封。当滤芯清洁完毕后，该排尘软管会在压缩空气每次回脉冲的同时瞬间打开。

(2)从隔尘罩外部通向集尘器进口的吸尘软管内不得积聚障碍物，如灰尘或泥块。吸尘软管不得存在扭结或大幅度的弯曲。

(3)观察风机的排气口。应当看不见有灰尘从风机外壳的排气口排出。如果有应当立即更换滤芯和过滤密封圈，防止对风机叶片造成损伤。

(4)倾听滤芯的回脉冲，应当每隔2-3 s进行一次急脉冲。(通向集尘器的供气管路上装有压力表，确认空气脉冲的最大压力约为40 磅/平方英寸)。条件允许，应当对滤芯进行定期清洁，清洁过程中风机系统应保持关闭。

(5)移除排尘锥体，检查滤芯。如出现磨损、撕裂或断裂，须进行更换。移除蝶形螺母，滤芯应向下掉落。

钻机除尘系统示意图如图3所示，钻机除尘系统如图4所示。

图3 钻机除尘系统示意图

图4 CDM75E钻机除尘系统

3 1190E钻机与CDM75E钻机的比较

根据目前1190E钻机干式除尘效果情况，与CDM75E钻机比较，经过多次实地勘察，得出如下结论：

(1)两种钻机除尘原理虽然相同，但是设计结构有所不同，集尘空间大小不同。 CDM75E钻机排渣风的回旋空间大于1190E钻机。1190E钻机除尘箱内经常淤积大量的粉尘，难以保证及时清理，导致除尘装置失效。

(2)两种钻机因空压机型号不同，空压机的排量、风压和风速均不同。1190E空压机的排量为85 m3/min，而CDM75E为50.97 m3/min。

(3)两种钻机钻孔孔径不同，钻机排出的粉尘量也不同。1190E孔径为310mm，CDM75E孔径为250mm。同样的深度下，1190E钻机粉尘明显多于CDM75E钻机。

(4)1190E钻机使用的是进口除尘滤芯，价格昂贵(9800元/单个)，维修成本高。

总而言之，1190E钻机空压机排量大、排出粉尘多而集尘回旋空间小，CDM75E钻机空压机排量小而集尘回旋空间大。如果淘汰1190E钻机现有的除尘装置，更换成类似于CDM75E钻机的除尘装置，那么1190E钻机的除尘效果会有改善，则需要较大的资金投入。因此，经过研究、分析和对比后，提出了对1190E钻机除尘系统进行技术改造的设计，并确定了具体改造内容。

4 1190E钻机除尘系统技术改造内容

4.1 1190E钻机除尘系统存在的主要问题

(1)钻机捕尘罩原为可升降式的，但因升降装置强度不足，连接部位频繁出现断裂现象，造成维修量很大,影响生产效率。

(2)钻孔时，因空间较小，粉尘直接进入除尘箱或从围帘缝隙中大量喷出。

(3)捕尘罩降下后，排出的岩粉堆积在捕尘罩的胶皮上将胶皮压住或埋到岩粉中，钻孔结束升起捕尘装置时，很容易就将捕尘罩胶皮拽掉，长时间升降就将连接部位拉断。

(4)吸尘管随钻架起落或打斜孔时，造成吸尘管打折、堵塞并损坏吸尘管，需要频繁换管，也影响吸尘效果。

(5)集尘箱内部尘土结块、堵塞，使除尘装置失效。

(6)在钻深孔和斜孔时，捕尘装置降下后，捕尘罩下部的空间不足，岩粉还会出现倒流现象，影响钻孔深度的准确性，造成钻孔效率低，还经常造成夹杆，钻斜孔时这种现象尤为明显。

4.2改造设计

(1)改设并固定吸尘管位置，使吸尘管不再随着钻机起落，消除了吸尘管打折后影响吸尘效果的问题。

(2)对除尘装置做适当改造，同时引入高压风流，确保粉尘不积聚，能及时排出。

(3)最大限度的扩大捕尘罩空间，使绝大部分粉尘先在大的空间内回旋沉降后，使较轻的粉尘吸入除尘箱内，降低除尘箱的吸入负荷，从而，减轻除尘装置的工作负担，延长除尘滤芯的使用时间。

(4)将高压风源引入除尘箱后，司机可不定时清理内部积土。

(5)确保改造后提升除尘效果的同时，不降低钻孔功能。

4.3具体改造内容

(1)拆除原1190E钻机捕尘罩装置，重新改造。

(2)将原安装的用于升降捕尘罩上的隔尘胶皮底座拆下，直接穿过定心套，在延用锥形套密封钻孔平台的同时，设计了双层密封与钻孔平台固定。

(3)将连接干式除尘箱的吸尘管从现有位置向左平移后,将吸尘管位置固定；同时，制作铁质圆形筒状接头，用来连接两段吸尘橡胶风管，以此来代替原来此处使用的橡胶吸尘管，彻底避免了吸尘管折断现象。

(4)吸尘管向左平移后，在左侧部设置挡尘帘挡尘，挡尘帘里侧设置铁质斜切口型吸尘管与上部吸尘管连接吸尘，管口朝向粉尘飞出方向，以形成旋风流，方便粉尘吸入。

(5)将原来处于钻架平台下部的悬挂式升降部分拆除，根据变幅尺寸，将部分走台与除尘侧走台固定。

(6)将钻架两侧不影响钻架升降的部位与司机室底座和走台封闭。

(7)根据钻架变幅轨迹，封闭钻架变幅时钻架平台之间的空间。

(8)封闭钻架平台的原有孔网平台平面。

(9)封闭司机室和左侧走台下部，扩大捕尘罩空间。

(10)安装两侧和随钻架移动的挡尘胶板。

(11)安装锥形套，焊接挡尘铁板(后部铁板为折叠页连接，打斜孔时放下挡尘板)。

(12)安装吸尘管。

(13)安装钻架小平台上的的铰接平台.

(14)在捕尘罩后部焊接、安装可翻转挡板，再在挡尘板下部连接挡尘帘。

(15)安装捕尘罩翻板油缸.

(16)喷漆。

4.4 1190E钻机除尘系统技术改造效果

改造完成后，起到以下四方面的效果：

(1)捕尘罩沉降、回旋空间增大2.5倍，使大量粉尘先在此沉降，同时，避免了岩粉倒流，提高钻孔效率。

(2)消除了捕尘罩集尘管打折的弊病，保证了除尘效果，几年内不用更换除尘管。

(3)避免除尘马达经常因负荷大而损坏，延长了滤芯的使用时间；不但大大降低了维修业务量，也减少了成本投入。

(4)确保了除尘装置的良好运行，为保护环境和人身健康发挥了很好的作用。

5 结语

随着全球文化的相互渗透和科技信息的进一步发展，相关生产设备也将会随之进行改进或更新。根据笔者从业经验，认为今后钻机将具有如下发展趋势：一是采用整套高技术电子设备，连续控制轴压力、回转速度和排渣风量，选择最佳钻机工作制度，以最小钻头磨损达到最大的钻孔速度[3-4]；二是能够连续监测显示所有钻孔参数，以便为采矿和爆破设计提供有关信息；三是能够监测钻孔方向，随时改变轴压力修正偏移；能够监测、诊断和报警各工作系统的故障；四是为履带行走装置编制控制程序，从而准确定位和调整钻机。

[1]山特维克矿山工程机械(中国)有限公司(Sandvik Minging and Construction).1190E 爆破孔钻机维修手册(中文版) (S/N：733061 ～ 733064)[S].

[2]汤凤林，AF 加里宁，杨学涵.岩心钻探学[M].武汉:中国地质大学出版社，1997.66.

[3]刘杜芹，江进国，段成龙有限元法及其在现代机械工程中的应用明[J].机械研究与应用，2005，18(2):15.

[4]张永庆.浅析Cosmoswoks在有限元分析中的应用[J].机械，2005，32(51):53.

(责任编辑李平)

2014-5-26

李向仲，1604368586@qq.com。

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1674-9545(2014)03-0041-(04)