反井鉆井硬巖滾刀研制與開發(fā)

針對目前反井施工鉆進硬巖出現(xiàn)的破巖效率低、滾刀壽命短、成本高等問題，研制了適用于硬巖鉆進的新型鎬形鑲齒滾刀，并通過鎬形刀齒與錐形刀齒的對比試驗及工程應用，分析了破巖效果，驗證了該齒形破碎硬巖的合理性，對于反井鉆井法的推廣應用起到積極的作用。  

滾刀分類：
1)  一般根據(jù)滾刀用途的不同，會將其分為蝸輪滾刀、定裝滾刀和齒輪滾刀等等，像蝸輪滾刀和齒輪滾刀也是在使用過程中最為常見的兩種。蝸輪滾刀他的基本蝸桿的類型以及主要的技術參數(shù)應該是與工作蝸桿相同的，所以蝸輪滾刀常是專用的。而齒輪滾刀相當于小齒輪，它一般是按照螺旋齒輪副嚙合原理，用展成法切削齒輪的一種刀具。
①齒輪滾刀
　常用的加工外嚙合直齒和斜齒圓柱齒輪的刀具。加工時﹐滾刀相當於一個螺旋角很大的螺旋齒輪﹐其齒數(shù)即為滾刀的頭數(shù)﹐工件相當於另一個螺旋齒輪﹐彼此按照一對螺旋齒輪作空間嚙合﹐以固定的速比旋轉﹐由依次切削的各相鄰位置的刀齒齒形包絡成齒輪的齒形。
②輪軸滾刀
　軸滾刀用于加工汽車前驅(qū)動凸輪軸上的斜齒輪。由于結構限制，滾刀長度短，兩端倒角，特點是采用定裝結構，齒形軸臺，標準齒有嚴格的公差和相對位置的要求。

滾刀鉆頭PK普通鉆頭
滾刀鉆頭與普通鉆頭相比較貴重，直接制約著鉆進速度、井筒施工質(zhì)量、成本能耗等方面，特別是錐底滾刀鉆頭，結構比較復雜，價格也比較高，更換一個鉆頭要花費較大的代價。合理使用和及時維護是充分發(fā)揮大滾刀鉆頭的經(jīng)濟效益最大化的關鍵因素之一。

 滾刀鉆頭的使用
　　通常鉆井施工是在表土層、中軟巖地層和硬巖地層等比較寬的地質(zhì)條件范圍內(nèi)進行，大都選用滾刀鉆頭進行鉆進，而礦井的直徑和井深一般都比普通的工程柱樁孔的直徑和井深大得多，其所用的滾刀鉆頭形狀設計、刀座的選用、錐形滾刀錐角的選用以及布刀方法和布刀數(shù)量。

全斷面硬巖TBM滾刀磨損關鍵技術分析
目的研究全斷面硬巖掘進機（TBM）刀盤上滾刀的相關關鍵技術,分析破巖機理及滾刀的磨損問題.方法以雙護盾TBM刀盤為研究對象,將巖石的硬脆特性與壓痕斷裂力學相結合,確定破巖機理及影響滾刀磨損的因素.確定滾刀布置原則、運動特性、破巖機理和滾刀磨損形式及其主要影響因素.結果結果表明,TBM刀盤設計制造要滿足耐磨性的要求,滾刀布置要符合空間力系平衡,刀具高度應一致,高度差不應大于15 mm,防止刀盤滾刀會發(fā)生大面積磨損.除常規(guī)的檢測刀具磨損外還要注重掘進過程中的參數(shù)觀測,一旦發(fā)生特殊情況,應及時檢測及更換刀具,防止其他刀具也受到損壞.結論刀盤設計要符合耐磨性要求,同時應增強對常規(guī)磨損參數(shù)檢測和掘進參數(shù)的觀測,控制滾刀磨損量,優(yōu)化TBM掘進參數(shù),防止大面積刀具磨損發(fā)生.

硬巖反井破巖滾刀的應用
破巖滾刀是反井鉆機及反井鉆井技術關鍵，特別是硬巖反井破巖滾刀研制，技術難度更大。2003年水電電站建設的大力發(fā)展，其中大部分選址在堅硬巖石中，如山東泰安抽水蓄能電站、四川自一里電站、吉林白山電站、福建穆陽溪電站等多為花崗巖地層，巖石堅硬，單軸抗壓強度達到250MPa，泰安抽水蓄能電站花崗巖抗壓強度達到310MPa，這類巖石石英、長石等磨粒性強的礦物含量在70％以上。專為煤炭軟巖以及中硬巖滾刀已不能滿足施工需要，在泰安抽水蓄能電站是用普通滾刀，其壽命只有5－10m，工效非常低，破巖刀具費用達到每米一萬元以上，這樣反井鉆機將無法作為工程設備應用。為此，進行了滾刀技術科技攻關，研制出特殊的硬巖滾刀，在泰安工程應用其壽命達到125m以上，并經(jīng)多個電站不同巖石條件應用實踐，硬巖滾刀可以滿足不同工程需要，解決了硬巖地層中鉆進反井的難題。

卓力硬巖滾刀的優(yōu)勢
卓力工礦生產(chǎn)的硬巖滾刀具有總體結構和選材合理，破巖效果好，耐磨性能好，整體強度大，使用壽命長，加工工藝性好，拆裝維修方便等優(yōu)點，已替代進口產(chǎn)品。
    鑲齒硬質(zhì)合金滾刀用于建井工程中單向抗壓強度為80Mpa-180Mpa巖層。
BSII系列XC型楔齒滾刀是用于煤礦豎井工程中單向抗壓強度小于40MPa的軟巖地層及表土層。BSII系列XZ型楔齒滾刀是用于煤礦豎井井掘井工程中單向抗壓強度小于80MPa 中硬以下巖層。
    以上產(chǎn)品適用于煤礦、水利、橋梁、建筑基礎等工程鉆機。
    用戶如有特殊要求，可協(xié)助設計加工。
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