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一、定义与简介

（一）凿岩设备简介

1、凿岩设备的分类

凿岩设备的分类情况如下：

凿岩设备按照机械破碎岩石钻孔原理的不同，可分为旋转切削式凿岩设备和冲击旋转组合式凿岩设备两大类。

旋转切削式凿岩设备采用旋转式多刃切割岩石钻孔，主要适用磨蚀性小以及中硬以下的岩石钻孔，具有孔径大、穿孔效率高的特点但不适用于硬度较高的岩层。上述凿岩设备施工过程中，钻头在一定轴向压力的作用下连续旋转切割岩石，使其钻刃以螺旋线推进并将破碎的岩粉排出孔外，形成圆形岩孔。

冲击旋转组合式凿岩设备在硬岩下钻孔时，冲击活塞做高频往复运动，不断地冲击钎尾。在冲击力的作用下，钎头将岩石压碎并凿入一定的深度形成凹痕，冲击活塞退回后回转一定角度向前运动再次冲击钎尾时又形成新的凹痕，两道及多道凹痕之间的扇形岩块被钎头上产生的水平分力剪碎。冲击活塞不断地冲击钎尾并从钻杆的中心孔连续地输入压缩空气或者高压水，将岩渣排出孔外，即形成一定深度的圆形岩孔。该类凿岩设备具有灵活性高、适用范围广的特点，可广泛应用于各种硬度岩层的凿岩作业。

冲击旋转组合式凿岩设备按使用场景可进一步分为露天凿岩设备、地下凿岩设备两大类，具体分析如下：

2、露天工程中的主要凿岩设备情况

露天工程中的主要凿岩设备包括手风钻、分体式钻机、一体式钻机，具体情况分析如下：

1）手风钻简介

手风钻是冲击旋转组合式凿岩设备的一种，主要由钻头、钻杆、气动凿岩机、支腿、接气风管、操作手柄等组成。工作时人工挪移设备到工作面后，手扶持定位操作，靠外接的压缩空气作为驱动介质来推动气动凿岩机内的活塞往复运动，冲程时活塞打击钎尾，冲击波传递到钻杆和钻头击打破碎岩石，回程时活塞带动钎尾和钻杆回转，从而实现了岩石的破碎与钻进。其主要结构如下：

手风钻是量大面广的手持类半机械化产品。其操作维修方便、价格低廉，但凿孔速度慢、孔径小、孔深浅、作业噪声大、占用人员多、效率低、劳动强度大、容易发生机械人身事故和顶板安全等事故。

2）分体式钻机简介

分体式钻机是露天钻机中的一种半集成化设备，主要由回转头、冲击器、钻杆、回转头、推进系统、钻臂定位系统、履带行走系统、发动机动力系统、冷却系统、液压系统、电器系统、集尘系统等组成。主要结构如下：

工作时工人在侧边操作台进行操控整机，整机冲击动力源需外接空压机，其他作业均由钻机自身的液压系统实现。工作时钻机自身的液压系统驱动履带行走系统行走至工作面，钻臂定位系统负责进行岩孔位置和角度定位，推进系统、回转头、钻杆、冲击器、钻头组合实现大孔径凿岩作业。凿岩的原理为外接压缩空气作为驱动冲击器高频冲击的介质，推动冲击器内的冲击活塞往复运动，冲程时冲击活塞打击钻头，冲击波传递到钻头击打破碎岩石，回程时钻机自身的液压系统驱动回转头转动钻头达到一个新的角度，同时液压驱动推进系统让钻头始终贴紧岩面，凿岩破碎的岩石屑由排出的高压风负责冲洗排出，并由集尘系统进行收集过滤处理。

分体式钻机除需外接空压机作为冲击动力源外，其他作业都由钻机自身的液压系统实现驱动和控制，具有性价比高、场地适应性好、钻孔孔径范围宽、凿孔速度快、无污染、操作简单、维修方便等优点，但分体式钻机整机能耗高、操作舒适性差、钻凿深孔时仍需人工进行接卸钻杆、自动化智能化程度低、工人劳动强度高同时安全性一般。

3）一体式钻机简介

一体式钻机是露天钻机中的一种集成自动化设备，主要由钻头、冲击器、钻杆、回转头、推进系统、自动换钎系统、钻臂定位系统、履带行走系统、发动机动力系统、空压机系统、冷却系统、液压系统、电器系统、集尘系统、空调驾驶室等组成。主要结构如下：

工作时工人在驾驶室内进行操控整机，整机全部作业都由钻机自身的空压机系统和液压系统提供。工作时钻机液压系统驱动履带行走系统行走至工作面，钻臂定位系统负责进行岩孔位置和角度定位，推进系统、回转头、钻杆、冲击器、钻头组合实现大孔径凿岩作业。凿岩的原理为自身的空压机系统作为驱动冲击器高频冲击的介质，推动冲击器内的冲击活塞往复运动，冲程时冲击活塞打击钻头，冲击波传递到钻头击打破碎岩石，回程时钻机自身的液压系统驱动回转头转动钻头达到一个新的角度以及液压驱动推进系统及时跟进让钻头始终贴紧岩面，而凿岩破碎的岩石屑由排出的高压风负责冲洗排出，并由集尘系统进行收集过滤处理。

一体式钻机是一种无需外接任何动力单元、单机单人操作的集成自动化产品。具有凿孔速度快、工作效率高、能耗低、钻孔孔径大、钻孔深度深、操作舒适性好、自动化智能化程度高、深孔作业接卸钻杆由自动换钎系统完成、劳动强度低、无污染等优点，但整机结构相对复杂、价格高。

4）露天工程中的主要凿岩设备对比

综合来看，除购置成本外，在施工安全性、噪音和粉尘、能耗、生产效率等方面，分体式钻机相较于手风钻、一体式钻机相较于分体式钻机均有明显优势。

3、地下工程中的主要凿岩设备情况

地下工程中的主要凿岩设备包括手风钻与地下钻机，具体情况分析如下：

1）地下钻机简介

地下钻机是应用于地下工程的一体式钻机，是冲击旋转组合式凿岩设备中的多功能集成自动化设备，可满足地下工程领域不同孔径、孔深、角度及作业高度的施工需求。其主要由液压凿岩机、钻头、钻杆、推进系统、钻臂定位系统、轮式行走系统、发动机动力系统、冷却系统、电动机动力系统、高压水泵系统、液压系统、电器系统、空压机系统、安全驾驶室等部件组成。工作时人员在安全驾驶室内操控整机，整机作业的液压动力源和空气动力源均来自钻机自身。工作时钻机的液压系统驱动轮式行走系统行走至工作面后，钻臂定位系统负责进行精准的岩孔位置和平行角度定位，推进系统、液压凿岩机、钻杆、钻头、高压水泵系统的组合实现高效的液压凿岩作业。地下钻机凿岩的原理为高压液压油驱动液压凿岩机内的冲击活塞高频往复运动，冲程时冲击活塞打击钎尾，冲击波传递到钻杆和钻头击打破碎岩石，回程时液压凿岩机上的回转马达驱动钻杆和钻头转动一个新的角度，同时推进系统及时跟进让钻头始终贴紧岩面，破碎的岩石屑由高压水泵系统负责冲洗排出。主要结构如下：

地下钻机是一种由液压油作为介质驱动和控制所有机械结构运转的产品，具有凿孔速度快，效率高、能耗少、噪声小、无污染、安全、单机单人操作、自动化和智能化程度高等优点，但整机结构复杂、价格高。

2）地下工程中的主要凿岩设备对比

综合来看，除购置成本外，在施工安全性、噪音和粉尘、能耗、生产效率等方面地下钻机相较于手风钻均有明显优势。

3）地下钻机的核心部件液压凿岩机简介

在地下作业多采用地下钻爆法施工，因此为防止出现塌方等安全事故，爆破类型多为小孔径密集型定向爆破，不能采用露天作业中常用的大孔径大方量的爆破形式。同时由于潜孔钻机中的冲击驱动介质是压缩空气及在孔底冲击作业，受介质压力和冲击器结构尺寸的限制，无法实现小孔径的设计应用，钻机企业将露天领域价格较低的分体式潜孔钻机引入地下凿岩市场的尝试均以失败而告终。因此，地下凿岩设备市场仍主要采用手风钻及一体式自动化液压驱动的地下钻机。

液压凿岩机是地下钻机最核心的部件，其在钻孔施工中主要实现冲击、回转两大功能，同时还兼有对冲击回转部件进行润滑以及对岩孔进行冲洗的作用。液压凿岩机的结构如下：

液压凿岩机内部结构复杂，根据各部件实现功能的不同，分为冲击机构、回转机构、缓冲机构、润滑机构、冲洗机构这五个子系统。各个机构在功能上相互独立，结构上相互依赖、相互影响。液压凿岩机性能好坏直接决定钻机整机的性能水平和产品质量，其为钻机的核心部件之一。

（二）空气压缩机简介

1、空气压缩机的基本分类

空气压缩机按照压缩气体原理的不同，可区分为容积式空压机和动力式空压机两大类，具体如下图所示：

容积式空压机通过压缩容器内空气的体积而提高气体压力，将电动机或柴油机机械能转换成气体压力能。按照运动方式的不同，可分为往复式和回转式两种结构型式，前者称为“往复式空压机”，后者称为“回转式空压机”。往复式空压机是通过气缸内活塞或隔膜的往复运动使缸体容积周期变化并实现空气的增压和输送的一种压缩机，常见类型为活塞式空压机。回转式空压机是通过一个或几个部件的回转运动来完成压缩腔内容积变化的容积式空压机，常见类型为螺杆式空压机，其螺杆之间以及螺杆和壳体之间形成一定的容积，随着螺杆的转动，螺杆与机壳之间的容积逐渐减少以达到压缩空气的目的。与活塞式空压机相比，螺杆式空压机具有效率更高、噪音较低、可靠性高、稳定、维护简单等优点，应用领域和范围不断扩展，成为空压机领域的重要发展方向。

相较于容积式空压机，动力式空压机的工作原理则是先通过加速使气体分子获得极高的速度，然后让气体停滞下来使动能转化为势能，即将速度转化为压力。动力式空压机由于在气量较小及压比过高的场合适用性较低同时其单价较高，目前在空压机市场占比较低。

2、螺杆式空压机简介

螺杆式空压机一般由螺杆主机、动力装置、进排气系统、喷油及油气分离系统、冷却系统、控制系统和电气系统、箱体等组成。螺杆式空压机的工作原理是通过电机或柴油机驱动螺杆主机中的阳转子转动，并带动与之啮合的阴转子在机壳内转动，使阴转子内的容积不断产生周期性的变化，进而产生空气压力的变化；运作时，气体介质沿着转子轴线由吸入侧推向排出侧，完成吸入、压缩、排气三个工作过程。在进排气系统中，空气经过进气过滤器滤去尘埃、杂质之后，进入空压机的吸气口，并在压缩过程中与喷入的润滑油混合。经压缩后的油气混合物被排入油气分离桶中，经一、二次油气分离，再经过最小压力阀、后部冷却器和气水分离器后被送入使用系统。

螺杆主机是螺杆式空压机的核心部件，其性能直接决定了整机的性能水平和产品质量。螺杆主机是由转子、支撑转子的轴承、密封、壳体等组成，其基本结构为在铸铁浇铸的壳体中平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子。从横截面看，通常把节圆外具有凸齿的转子称为阳转子，把节圆内具有凹齿的转子称为阴转子。工作时阳转子与动力装置相连，压缩气体驱动阴转子同步旋转，形成工作腔的容积变化，实现吸气、压缩和排气过程的循环复始。转子型线设计、转子及壳体的加工精度、转子的啮合程度、排气端间隙决定了螺杆主机的整体效率。两级压缩螺杆主机是由高低压两对螺杆转子组成，内部结构及螺杆转子示意图如下：

螺杆式空压机相对于活塞式空压机具有噪声和振动低、可靠性高、操作维护方便、动力平衡好、适应性强和可实现自动化控制等优点。随着国家对节能环保的要求逐渐提高，工程和工业领域逐渐淘汰高能耗设备与落后工艺，加速了矿山、冶金、电子电力及机械制造等行业中螺杆式空压机对活塞式空压机的替代。

二、行业监管体制与政策法规

（一）行业主管部门及监管体制

本行业的行政主管部门主要为国家发改委、工信部，行业的全国性自律组织主要有中国工程机械工业协会凿岩机械气动工具分会、中国通用机械工业协会压缩机分会等。

国家发改委的主要职能包括：拟订并组织实施国民经济和社会发展战略、中长期规划和年度计划；提出加快建设现代化经济体系、推动高质量发展的总体目标、重大任务以及相关政策；负责投资综合管理，拟订全社会固定资产投资总规模、结构调控目标和政策，会同相关部门拟订政府投资项目审批权限和政府核准的固定资产投资项目目录；推动实施创新驱动发展战略等。

工信部的主要职能包括：拟订并组织实施工业、通信业、信息化的发展规划，推进产业结构战略性调整和优化升级，推进信息化和工业化融合；制定并组织实施工业、通信业的行业规划、计划和产业政策，提出优化产业布局、结构的政策建议；监测分析工业、通信业运行态势，统计并发布相关信息，进行预测预警和信息引导等。

中国工程机械工业协会凿岩机械气动工具分会是中国工程机械工业协会设立的专门从事凿岩机械气动工具行业管理和服务的分支机构，是由凿岩机械气动工具行业的制造企业、研究院所、检测单位、高等院校、使用、流通单位及有关凿岩机械气动工具行业企事业单位自愿联合组成的社会团体，主要工作包括：协调企业内部关系；贯彻执行国家法律、法规和政策，制定行规、行约；提出有关促进行业发展的政策性建议；协助政府进行行业宏观管理；进行行业发展规划的前期工作；在政府和企业之间起桥梁和纽带作用。

中国通用机械工业协会压缩机分会是中国通用机械工业协会的分支机构，由全国压缩机行业的企事业单位，依法并按自愿、平等、互利的原则组成的跨地区、跨部门的行业社会团体，主要工作包括：发布政府对压缩机相关产业政策解读；向政府反映企业诉求；组织及推荐会员企业申报中国机械工业科技进步奖及科研成果鉴定；组织压缩机行业团体标准的起草工作；行业咨询及行业分析；举办行业各种活动；企业新产品推广和宣传。

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