反井钻机技术装备及发展

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1、反井钻机技术装备及发展摘要：对反井钻机技术应用装备及发展状况、反井钻机的分类进行了论述。提出今后应采用新材料、新工艺促进反井钻机发展。关键词：反井钻机:发展:技术装备中图分类号：TU74文献标识码：A前言：在矿业开发、水电和其他地下建设工程中，进，出口联络通道、通风井等多采用竖井或斜井。反井钻机成为施工竖井和斜井的可靠装备。其它施工方法，如木垛法、吊罐法和爬罐法，都需由人员进入工作面完成打眼、装药、放炮、危石处理和临时支护作业。工作环境非常差，事故经常发生，施工速度和工效都很低。特别是在煤矿，由于有害气体在工作面的积聚，对人身和施工安全

2、构成很大威胁。而反井钻机施工竖井或斜井不需要操作人员进入工作面作业，也就避免了事故发生。反井钻机钻出溜矸孔（导井）后，再用爆破法或井筒掘进机刷大成井。反井钻机也可施工水平孔，解决特定条件下（如不能爆破的位置、施工出口）施工难题，来满足不同工程的需要。1、反井钻机发展回顾8普通竖井钻井法早在1896年就开始应用，而反井钻井法出现较晚，采矿工作者将潜孔式钻机和平巷掘进机的原理，应用在反井掘进中，创造出反井钻机雏形。1960年德国将如图1所示的装备用于施工反井。这种设备主要包括绞车、钢丝绳、钻头和电缆等。’言的施工工艺和吊罐法有些相似，先用小

3、直径钻机钻1-2个孔，沿钻孔下放钢丝绳和电缆，在下部和钻头连接。钻头的结构类似于平巷掘进机，具备支撑、推进和旋转功能。在钻头入孔之前，先施工一段导向孔，或安设一段和钻孔直径相同的钢管。钻头入内后，径向油缸支撑在井帮或钢管上，钻头的推进和旋转机构同时作用于破岩刀具，将岩石破碎下来。当一个推进行程完成后，先把推进油缸缩回，上部绞车捉住钻头，缩回径向支撑，上提钻头，再将径向油缸支撑好，进行下一循环钻进。这种施工设备由于在上下两水平，操作控制困难，地质条件对钻进影响很大，使用起来问题较多。这种无钻杆钻机虽已不再使用，但它开辟了机械施工反井的新途

4、径。图1第一台无钻杆反井钻机1962年美国罗宾斯公司研制成第一台有钻杆的反井钻机。这台钻机驱动控制系统都在上部，由上向下钻进导孔，钻导孔同时将钻杆放到下部，在8下部和扩孔钻头相连，再由下向上扩孔，壤后形成反井。目前大多数反井钻机是这种类型，只是具体结构有所不同。图2是反井钻机施工反井示意图。德国、芬兰、日本、前苏联等国，相继研制出多种类型反井钻机，目前反井钻进施工深度已达千米，最大直径6m。图2反井钻机施工工艺示意1一主机；2-钻杆；3导孔钻头；4-扩孔钻头2、反井钻机的分类虽然反井钻机种类很多，但根据钻机安装位置、导孔和扩孔钻进方向等

5、主要钻进工艺的不同，可将反井钻机划分为3类：第1类，反井钻机安装在上水平，由上水平向下钻进导孔，在下水平拆导孔钻头，接扩孔钻头，由下向上扩孔。第2类，钻机安装在下水平，由F水平向上钻进导孔，在上水平拆导孔钻头，接扩孔钻头，由上向下扩孔。第3类，钻安装在下水平，由下水平全断面向上水平钻进，一次成孔，没有导孔。表1为这3种类型反井钻机的比较，可以进一步看出它们的区别和优缺点。目前，我国这3类反井钻机都有使用，如北京建井研究所研制的LM系列、南京煤研所研制的AF系列、长沙矿山研究院研制的ATY系列，以及从美国引进的83RM-8HE型和从芬兰引

6、进的RHIN01000型为第1类；从德国引进的P/EH1200型为第2类；煤炭科学研究总院重庆分院研制的zoq100/100型和苏联飞箭-77为第3类，由于这些反井钻机各有特点，所以必须充分利用各自优点，为矿山建设服务。3、反井钻机技术装备发展采用反井钻机施工竖井和斜井，钻孔精度和钻进速度是衡量钻机的重要依据。反井钻机一般包括3大部分：主机、钻具和辅助设备。主机将电能转化成驱动钻头破碎岩石的能量，靠对钻具的推、拉力和扭转实现；钻具部分实现能量的传递和破碎岩石；辅助设备用于排除破碎岩石和冷却等。3.1反井钻机技术参数反井钻机的主要技术参数

7、：推力、拉力、扭矩、转速等，应满足钻进工艺要求。(1)推力是钻机能够对钻具施加的作用力，方向由钻机指向钻具。其作用是导孔钻进破碎岩石，钻具下放和事故处理等。(2)拉力也是钻机能够对钻具施加的作用为，方向由钻具指向钻机。其作用是扩孔钻进破碎岩石，钻具提升和事故处理等，拉力应超过钻具总重力与扩孔破碎岩石所需钻压、摩擦阻力的总和，还应留有30%-50%的事故处理能力。拉力一般由液压油缸产生，少部分钻机为链条。(3)扭矩是钻机对钻具所能施加的旋转力矩，是钻头破碎岩石的主要能量来源，也作为衡量钻机能力的重要参数。8(4)转速是钻机输出的单位时间转

8、数，根据导孔和扩孔工艺不同，转速应有一定的调节范围。为提高导孔钻速和钻孔精度，转速要高一些；扩孔时，由于边刀自转速度限制，转速要低一些，大小主要根据扩孔直径确定。(5)钻速是指单位时间内的钻孔长度，包括导孔