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煤矿机械 1 9 9 3 年第 6期 龋 饯 叶 亏 基 圮 7 反井钻 、机 啥尔 滨 煤矿机 械研究 所祝思平蚵伯青 中 国 东 煤 集 团 国 际 经 济 技 术 合 作 总 公 司 i i ／ ●-， 一 1 概 述 钻井法是近4 0 年发展起来的一种掘进方 法 ，甩大直径的回转钻进行全龋面钻进 。由 』 不需要 钻眼爆破 ，工人不必进入天井 ，作 业安全、劳动条件好 、掘进速度快。早期的 天井钻机只适 用於中硬 以下的岩石 真正对 天 井掘 进技术具有变革意义 的是六十年 代初 期出现的以牙轮滚刀傲扩孔刀具的硬岩反井 ‘ ’一 钻 机 自1 9 6 2 年美国罗宾斯公司制造了3 1 R型 反井钻机 以来 ，由于设备瓤 刀具不断改进 ． 使甩 单位不断增加 ，目前钻机的最大孔径 已 达6 ． 8 m，钻机功率为5 6 0 k W。以前 西 方国 家拥有钻机总共不到 l O 台，1 9 7 2年增 加到 1 0 0 台 ，到七十年代 中期 已接 近2 5 0 台 ，到 目 前为止 ，全世界 已拥有 反井 钻机 4 0 0 0 余台 我国冶金和煤炭系统从 七十年 代末期 开 始研制反井钻机，到八十年代末反井钻机的 设计、使用基本成熟，充分显示了钻进法开 凿煤矿暗井、煤仓、通风孔、溜煤眼 延深 井筒等优越性。 2 用途 和特点 2 ． 1 用途 适用于煤矿及其他工程的各种岩层钻中 凿 , 2 5 0 mm的电 缆 孔 以 及 1 ． 2 m、机 ． 5 m ．4 ～ 6 ． 8 m的 各 种 通 风 井、充 填 井 、 下料井、 煤仓等， 还可以结合深孔爆破法掘进 更大断面 的天井或竖井延 伸工程 。 j ． 2 特点 弋 】 适用性强 ， 可在膨胀性岩层及涌水量 大 的复 杂煤 系地层 中工作 。 2 全液压驱动 操作 简便 ， 机 械 化 程度 高 ，控制 系统安全可靠 。 3 功能齐全 ， 工人劳动条件好 L E 人 不 必进入天井 劳动强度轻 ，没粉尘盏 害。 4 钻井 效率 高， 成 井速度快 ，_ [ 程质最 高 。 3工作方式 碰岩反井 钻机的工作方式主要有二种t 一 种方式是把钻机安在天井上部，先向下打 导 向孔 ，再 自下 向上扩 至所需的孔径I 另一 种方式是把钻 机安 装在 天井的底部 ，先 向上 打导向孔 ，而 后 向下 扩孔 。后 ～种 缺 点很 多 ，一般 不采用 “ 上钻下扩 的工作方式 。 除上述两种钻进方法外，还有一种上扩 和下扩两用的钻机，将其安装在中间水平， 既能上钻下扩， 又能下钻上扩， 这样有利于减 少井筒的偏斟和提高钻速，还可以用较短的 钻杆 组钻进 较 长的天井 ，而 且天井 上下两部 分 的倾 角和方 向可 以不 同。 以上几种方式 、以第一种上扩藩应用最 为普遍 ，其钻进过 程如下t 钻进之前 ，先 在上水平巷遣开凿钻机峒 室 ，并铺设 混凝土蛰层。然 后用地脚螺栓将 钻机 固定在基 础上 ，用斜撑 油 缸 和 定 位 螺 杆把机架谰节 到需要 的钻 进角度。钻 机安 好 后开始钻凿导 向孔 。打导 向 孔采 用直 径 2 5 0 ～3 0 0 m m的三锥 牙轮钻 头 ，为 防 止偏 斜，在钻进过程 中安装适当型式与数量的钻 生 ～ 维普资讯 1 9 9 3 年第 6期 煤矿机械 2 3 杆稳 定器 ．并根据 岩 石性 质控 制转 速 与钻 压， 可使钻孔偏斜率保持在 l 以内， 打导向 孔钻下的岩屑用高压水和高压风排出孔外。 导 向孔 与水平打 通后 ，卸下钻头 ，换上 扩孔 器 ，然后 开始 自下往上扩孔 ，当扩孔钻 头钻 通钻机底部 后 ，用 钢丝 绳暂时 吊在井 口，待 钻机 撤离时 ，一起将扩孔器拔 出，或 是 将扩 孔器下放到天 井底部 ，但是这要重新 接长钻杆 ，比较费 事。 包 括 以上垒部作业 时间在 内 ，钻进法掘 进天井的月平均速度为1 5 0 3 0 0 m，最高可 达6 0 0 m。平均 工效约1 m，有的超过3 m。 4反井钻机的结构 4 ． 1 主要 技术参数 反井钻 机主要技术参 数见 附表。 L 蔓 一一⋯⋯ 一L一 一 导 向孔 直径 皿m 扩 孔直径 mm 帖 进深度 m 帖 琏倾 角 ‘‘ 推进 方式 驱翦 方式 总 琦率 k W ⋯ ‘一一一一 0 帖 导 向孔 r ／ m 主 轴帖 速 1 J 扩 孔 r／ m |n l l 钻导舟孔推力 k N 轴压 力 l J 扩 孔拉 力 kN 每根钻 杆 一班进尺 m m 生 产 厂 2 5 0 ●3 5 O 1 s 00 2 4 00 2∞ ～ 3 6 0 O 8 0 00 6O ～ 9O O O 串 联 油 缸 ●2 2 0 士2 4 O 0 2 {0 { 臣雎 马 达 卫 孤 电 皿 崎 诅 9 2 2 x 1 5 O 2x l 3 5 0 ～ 2 7 5 ～ 0 ～ 4 8 O ～1 2 弗氧弭超 菀辗 l毒 { O 3 1 4 90 O 1 0 0 5 7l 21 0 1 O ∞ 1 0 0 0 1 0 00 西 北有 色冶 垒机槭r 中匡 典新 望 苜 t 辑粹 西 博 4 。 2 钻 机结构 反井钻机 型号 虽多 ，但 结构 大致相 同 ， 主要由主机、动力车、操作台和开关箱等部 分组成 。 4 。 2 ． 1 主机 主机奉身的 主要部件 是机 头 、机架。 机头是钻机的回转机梅 ，上部装有驱动 马达 、下部是齿轮磺速箱 和朔’ 予燎卸钻杆 的 卡盘。 马达 驱动有单马达和双马达两种 形式 ， 后者用于 大型钻机 ，其优点是采用两个功率 较小 的马达 ，钻 导向孔 时单马达驱动 ，扩孔 时开动两个马达，这 样芥仅可 以降低钻机的 高度 ，蔗且节省动 力 液压马达外 形小 ，重 量轻 ，而且可． 以无级调 速。 机 头自 遽籍提 供转速和扭矩 以完瘟 回转钻进。 主轴 下端有 外花键与上爪轮的内花 键啮 台带 动 螺栓联接 的上下爪轮 固转，下爪章 笤 上 装有活动导商套与钻 杆联接 。 下爪轮上还有带 弹簧的 卸钻秆 卡块 ，尉 于扩 孔时机头 内上 卸钻杆用 。 主轴上 方装有 快速 水接头 ，以提排整 及 冷却 、清 洗刀 盘滚万用水 。 机 架是机 头上下移动 的导轨。早期 盼机 架是四立桂框架式绪悔，桃架顶韶载礴 4个 维普资讯 2 4 煤矿 油缸米固定钻机、由于结构复杂 ，钻斜天井 时 ， 油缸易松动 ， 这 种形式 已被淘汰 。现在均 为 双立 柱式或导槽式 ，改用地脚螺栓 固定。 它由框 架 滑轨、推 进 油 缸 、上顶油 缸 、上斜顶 油缸 、底盘 、底窿 及辅 助卸钎 器等组成。 钻井时扶钎器抱 拢 ，带动两块 活动 的滚 轮座抱拢 ，滚轮座上 的 4个滚轮随着钻 杆的 旋转而滚动 ，起到扶 正钻杆的作用 。卡钎器 是安装在滚轮庵 内的两个方形 油缸，缸 体内 设有卡 口，上 卸钻 杆 时伸 出卡钎方 缸 ，使卡 口卡入钻杆 上 的卡 槽。 4 ． 2 ． 2 行走 机构 行走 机构 由行走机 架、轨轮 、斜撑缸 机械 手 转盘 吊等 组成 。 行走机构上装 有机 械手 ，机械手座于转 动架 上 ，转动架与斜撑 缸联 在一起，斜撑缸 的下支点固定在行走机 架上 ，钻井时 ，斜撑 缸伸 、收。 ，转动架 和机械手绕一 固定支点 在 行走与钻井中心间来回转动，完成上卸钻杆 的 目的。 转盘 吊座 于行 走机 架上 ，它可在3 6 0 。 的 范围内转动。完成钻杆从 机械手到钻杆车之 闻的来 回转运工作。 行 走机构的另一功 能是搬运钻机 ，当一 条井钻扩完毕 ，需要移 动新 的井 位 ，此时将 机械手 、转盘 吊卸掉 ，伸 出斜撑 缸将 转臂 推 上去与主机框架的耳座联接，然后再缓缓的 收回斜撑缸，主机随着缓缀倒下横卧 于行 走机架上 ，便 可进行搬运 。 行走机架 的底 盘还装有 一圈滚珠 ，可供 钻机校对井位 中心时用。 行 走机 构下部的卡轨器 ，主要 用于克服 主机在立钻过程中的倾覆力矩，防止钻机在 立钻 过程中倾倒。 4 ． 2 ． 3泵站 及液压系统 泵站是 钻机 动力液压油 的供 给处 ，泵站 主要 由电动机 、齿轮 油泵 齿轮 式流量 分配 器、冷却器及油箱等组成。 机械 1 9 9 3 年第 6期 液压系统如 附图所示。 反 井 钻 机液 压 系统 1 ． 辅 助 卸 忤 器2． 斜 顶 缸3 ． 上 疆 缸4 ． 机 械 手 5 ． 斜撵 缸6 ． 提轩嚣r ． 卡 钎器8 ． 推进 缸 9 ． 转盘 吊 液压系统 由齿轮 式流量分配 器分成 两个 回路 ，一条回路为主回路 ，另一 条回路 为副 回路 主回路通过手动换 向闽供 给两个液压马 达 的动 力油，操纵手动换 向阀控制两台液压 马达的反正转 ，操纵溢流 阀调 节主回路的压 力 ，匦路中还装有背压 阀，给 液压马达 提供 背 压 ，以保证液压马达工作 的平稳 性 副回路 通过 手动 多路换 向阀 ，操纵 六路 阀控制各动作油缸的进回油，操纵溢流阁调 节副 回路 的压 力。 4 ． 2 ． 4 钻具 钻具包括t牙轮钻头、扩孔刀头 、短节 杆 、钻 杆、稳定钻杆 、卸杆工 具等 。 牙艳钻鬻_是钻粤 向孔 用，直 径 为把5 0 维普资讯 1 9 9 3 年第 8期 煤矿机械 2 6 ／ 7 板 弹 簧 推 靠 器 及 应 用 效 果 东 媒地 质局 咭尔 演科研所 苎 皇 蔓 _ 啥尔滨 电表仪 器厂 苎 壹 彗 一 ， 摘要 本 文夼 蹈 r板弹 簧推 靠嚣的结构厦工作原理 ， 井阐述在 “’ ， 一 洲井仪 上 的 虚 用效 果 。 关 键 词 t 板 弹 簧 推 靠 器 兰 y 钟 议- r 叫7 1 概 述 2 扳弹 簧推靠器 的结构及 工作 原理 我所研制的板弹簧推靠器于1 9 8 7 年已应 用在 “ 选择 浏井仪 ”上 ，并 在 东 北 、 内蒙 各个矿务局地质 队得到广 泛的应用。给 东北 、内蒙一些老勘探 区进行精查地质构 造 带 来 了极好 的工 作效益，解 释 出l O c m 以下 的煤层 和兜矸，该 项产 品每年 由地质局机械 厂生产数 十台 ，给该厂 带来 了 良好 的经济效 益 。 推 靠器设计 时所遵循的宗 旨t 在完成放 射线 浏井 的 同时 ，紧贴井壁 ，起到 补偿井 径 变化 的作 用。 2 ． 1 组成及连接方 式 整个 仪器分为 1 1 部分 ， 如图 1所示 图中 弹簧片 2， 6和弹簧片 8， 9 的一端分别通 过 4个M81 8 沉 头螺钉 ，把探 头组 件 4和 扶正板 组件 5连 接 起 来， 4片 弹 簧 片 2、 6、8、 9的另外一端 与 连接板 l O铆接起 来 ，而后探头 组件 l、扶正板组 件 5、 4片 弹簧 片还有 4个连接 板一起通过 4个辅 助猎 套组件n和 4组辅助弹簧组件 7 与主支承组 件 3 连接起来构成 板弹簧推靠器的主体。最 下面 通过M4 21 ． 5 的螺纹连接 ，把 重 锤 组 m m 左 右 。 扩孔 刀盘由组台 式刀盘 、滚刀 、刀 摩、 拉 杆及冷 却系统组成 。 钻 杆 、短节轩 、稳定杆结构都 一样 ，两 端 有4 扣／ i n 的锥 形螺纹 、公母扣 ，中 间开 有 通水孔 ，公扣端 开有插 板卡槽 和 卡 钎器卡 槽。 其中短钻杆只是 比钻 杆短一些 ，专用 于 联接 牙轮 钻头 ，所 以每 台钻机只 须l配一 件。 稳定钻杆就是镶有四条堆焊了碳化钨 粉稳定 块 的钻杆。 5 改进建 议 虽然 反井钻进技 术在近几年 取得 了较大 的进展，但仍有一些向题尚需改进。 1改进 滚刀和 合金齿 的材 质 和设 计、提高滚刀的寿命，进尺深度，降低刀具 成本。 2提高滚刀轴承的密封程度、尽量 采用 目前先进的密封技术和材料，如礤形密 封 8设计 更合理 的扩 孔器 ，提高滚刀 的寿命 ，合理的布置滚刀，以达 到 受 力均 匀、操作平稳、扩孔速度快。 4为了实现操作 自动亿，采用各种 仪表自动记录有关工 作 数据，如 钻 压，转 速、刀头应力、钻孔偏斜及冲洗液的流量和 压力等。最终用微型计算机控制整个操作过 程 维普资讯