挖机改钻孔机(挖改钻)所需空压机的大小,不能简单用“多少千瓦”或“多少立方”来一概而论,而是由潜孔冲击器的型号、钻孔直径、岩石硬度以及管路长度共同决定。在行业中,最常用的选型指标是空压机的排气量(m³/min)和排气压力(MPa)。

挖改钻的工作原理是:挖掘机提供回转和推进,空压机提供高压压缩空气驱动孔底冲击器破碎岩石,同时将岩渣从孔中吹出。因此,空压机的排气压力必须满足冲击器的工作压力,排气量必须大于冲击器的实际耗气量。
首先确定潜孔冲击器规格。挖改钻通常使用高风压潜孔冲击器,常见规格有3英寸、4英寸、5英寸、6英寸。每个规格在指定工作压力下都有对应的耗气量。例如:3英寸冲击器在1.0MPa压力下耗气量约为5~6m³/min;4英寸约为8~10m³/min;5英寸约为12~16m³/min;6英寸约为18~24m³/min。实际数值须以厂家提供的性能曲线为准。
空压机的排气压力必须大于冲击器的工作压力。一般潜孔冲击器常用工作压力为0.7~1.3MPa,挖改钻为提高效率多选用1.0~1.3MPa的中高风压。因此,空压机排气压力应不低于冲击器工作压力加0.05~0.1MPa的管路损失。例如冲击器工作压力为1.05MPa,则空压机最低排气压力应选1.1~1.2MPa。
空压机的排气量计算方式为:空压机排气量=冲击器耗气量×修正系数。修正系数通常取1.1~1.2,用于补偿管路泄漏、接头压降和备用余量。若施工海拔高于1000米,还需按“每升高100米,排气量增加约1%”进行修正。
在常见的挖改钻施工中,可按以下参考进行匹配:
钻孔直径80~100mm(锚杆孔、灌浆孔),配3英寸冲击器,推荐使用排气量6~8m³/min、排气压力1.0~1.3MPa的空压机,例如常说的“6立方/13公斤”或“8立方/13公斤”移动式螺杆空压机。
钻孔直径100~130mm(地质勘探孔、微型桩孔),配4英寸冲击器,推荐使用排气量10~12m³/min、排气压力1.0~1.3MPa的空压机,例如“10立方/13公斤”或“12立方/13公斤”规格。
钻孔直径130~160mm(抗浮锚杆、弱风化岩桩孔),配5英寸冲击器,推荐使用排气量16~18m³/min、排气压力1.2~1.4MPa的空压机。
钻孔直径160~200mm(中硬岩桩孔、管棚导向孔),配6英寸冲击器,推荐使用排气量20~26m³/min、排气压力1.3~1.5MPa的空压机。
需要注意,如果采用低风压冲击器(工作压力0.5~0.7MPa),则空压机压力要求较低,但同样规格冲击器在低风压下耗气量也会减少;反之,高风压冲击器需要更高压力和更大气量,否则钻孔效率会严重下降,甚至冲击器无法正常启动。
此外,挖改钻的液压回转动力头一般不影响空压机选型,但必须关注钻杆内径和管路通径。通径过小会造成明显压降,使冲击器端压力不足。因此应尽量缩短空压机到钻机的高压胶管长度,并选用足够内径的管路。
综上所述,对于大多数挖改钻用户,如果主要钻100~130mm的孔,最常用的空压机是10~12m³/min、1.2MPa(即10~12立方/12~13公斤压力)的移动式柴油螺杆空压机;如果孔径更大或岩层更硬,则需提高到16~20m³/min。最终选型应依据所配潜孔冲击器的技术参数,按“空压机排气量=冲击器耗气量×1.1~1.2,空压机排气压力≥冲击器工作压力+0.1MPa”的原则确定。
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