反井鉆機(jī)在井下作業(yè)

 

 

 

　　2012年11月21日，中國(guó)黃金集團(tuán)公司首臺(tái)反井鉆機(jī)在湖北三鑫金銅股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“三鑫公司”)-370m水平24線穿脈的天溜井聯(lián)道處開(kāi)鉆，改變了以往天井施工作業(yè)由人工開(kāi)鉆的歷史，實(shí)現(xiàn)了由反井鉆機(jī)一次成型的天井作業(yè)施工。

 

　　三鑫公司以往進(jìn)行豎井、天溜井、通風(fēng)井施工時(shí)，均采用吊罐和爬罐法施工，工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差，特別是安全隱患大，粉塵、污風(fēng)對(duì)施工作業(yè)人員的安全構(gòu)成極大威脅。近年來(lái)，三鑫公司加快安全科技應(yīng)用的步伐，在井下作業(yè)面除采用氣腿式鑿巖機(jī)、電耙和鏟運(yùn)機(jī)外，2012年投入120萬(wàn)元購(gòu)進(jìn)了ZFY1.8/40/250型反井鉆機(jī)。該反井鉆機(jī)的成功應(yīng)用，降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，成井質(zhì)量好、速度快、工效高，使作業(yè)人員的人身安全更有保證，提高了井下機(jī)械化作業(yè)水平和企業(yè)經(jīng)營(yíng)效益，為長(zhǎng)江中下游的非煤礦山井下機(jī)械化作業(yè)提供了參考。

 

反井鉆機(jī)施工安全

 

　　傳統(tǒng)的溜井施工時(shí)，采用人工裝藥放炮，即：風(fēng)鉆工先打眼，再自下而上人工裝藥放炮，作業(yè)工藝流程復(fù)雜，而且安全隱患較大，加上天井成型后需從上往下擴(kuò)幫，施工工藝落后，安全威脅和技術(shù)誤差較大。

 

　　而使用反井鉆機(jī)則是先由上往下鉆一個(gè)先導(dǎo)孔，然后在下水平巷道卸去先導(dǎo)孔鉆頭，安裝上擴(kuò)孔鉆頭，再由下往上擴(kuò)孔，直到把擴(kuò)孔鉆頭打到上水平，完成一次性反井施工，是一種機(jī)械化程度高、安全高效的反井施工方法，具有減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、作業(yè)效率高、施工安全可靠、成井質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。

 

　　三鑫公司使用的反井鉆機(jī)是由主機(jī)、運(yùn)搬車(chē)、液壓泵站、鉆具(包括鉆桿、穩(wěn)定鉆桿、三牙輪鉆頭及擴(kuò)孔鉆頭等)液壓操作臺(tái)、鉆機(jī)基礎(chǔ)、鉆桿起吊裝置等組成。反井鉆機(jī)在作業(yè)中，通過(guò)對(duì)巖石進(jìn)行沖擊、擠壓、剪切，從而破碎巖石。導(dǎo)孔時(shí)，破碎的巖渣被正循環(huán)的洗井液排出鉆孔。擴(kuò)孔時(shí)，產(chǎn)生的巖渣在重力作用下落入下水平巷道或峒室，可及時(shí)清理。由于全程通過(guò)機(jī)械操控，減少了粉塵、碎石對(duì)作業(yè)人員的危害，提高了作業(yè)人員的職業(yè)安全健康水平。

 

　　為保障反井鉆機(jī)這一大型機(jī)械的安全作業(yè)，前期還有許多準(zhǔn)備工作要做到位。在反井鉆機(jī)施工前，必須按生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)要求，將上、下水平的井巷工程施工完畢，反井鉆機(jī)專用硐室高度要不低于4m ，巷道寬度不低于4m ，長(zhǎng)度不小于8m。礦倉(cāng)或反井下口巷道必須保持安全暢通、通風(fēng)正常、支護(hù)完好，利于排水和排矸。

 

　　鉆機(jī)基礎(chǔ)的施工，需結(jié)合給出的礦倉(cāng)或反井中心坐標(biāo)，按照主機(jī)基礎(chǔ)施工圖澆灌鉆機(jī)基礎(chǔ)。在實(shí)際應(yīng)用中，反井鉆機(jī)的自重及作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的扭矩、反鉆壓力均由鉆機(jī)基礎(chǔ)承受，因此鉆機(jī)基礎(chǔ)的施工技術(shù)要求較高，其施工質(zhì)量直接影響成井質(zhì)量。鉆機(jī)基礎(chǔ)寬要達(dá)到3.5 m，長(zhǎng)5.5 m，厚為1 m。并在鉆機(jī)基礎(chǔ)上鋪設(shè)軌道，軌道面必須保持水平。在澆灌鉆機(jī)基礎(chǔ)時(shí)必須搗固，保持標(biāo)尺水平，上表面浮渣要清理干凈。

 

　　在鉆機(jī)架設(shè)穩(wěn)定前，必須將供電、供水、排水、壓風(fēng)系統(tǒng)的電纜和各種管路接到作業(yè)地點(diǎn)。供電必須有專用設(shè)備，供水必須能滿足需要量，并有一定的水壓，自作業(yè)地點(diǎn)向外挖好排水溝，如不具備自然排水條件，必須施工建設(shè)一個(gè)5m3的臨時(shí)水倉(cāng)，將排水管路接至臨時(shí)水倉(cāng)，安裝好排水泵，排水能力不低于46m3/ h。

 

　　安裝反井鉆機(jī)時(shí)，還必須要做好穩(wěn)鉆工作。穩(wěn)鉆的好壞也直接影響成井的質(zhì)量，并對(duì)鉆機(jī)的工作狀態(tài)產(chǎn)生較大的影響。如果工作中鉆機(jī)發(fā)生偏移，鉆機(jī)振動(dòng)會(huì)加劇，鉆進(jìn)效率會(huì)明顯降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)鉆機(jī)、鉆桿、鉆頭造成損壞，甚至中斷鉆進(jìn)，造成廢孔。

 

　　這一系列的準(zhǔn)備工作，目的是給反井鉆機(jī)作業(yè)提供一個(gè)安全穩(wěn)定的環(huán)境，保證機(jī)械的作業(yè)安全，減少對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員造成不必要的傷害。

 

兩大故障安全排除

 

　　反井鉆機(jī)的正常生產(chǎn)狀態(tài)為穩(wěn)鉆，這也是安全狀態(tài)。但在鉆進(jìn)工作中，遇到巖石堅(jiān)硬時(shí)，鉆機(jī)轉(zhuǎn)速快，風(fēng)壓低，排水不暢，就會(huì)出現(xiàn)堵鉆現(xiàn)象，堵鉆是常見(jiàn)且極易發(fā)生的鉆進(jìn)事故。堵鉆后，巖渣返不上來(lái)，鉆桿不能旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致鉆桿折斷，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員造成傷害。一般情況下，堵鉆后，鉆機(jī)就動(dòng)不了，操作人員不應(yīng)再?gòu)?qiáng)行作業(yè)，需先排除故障。

 

　　為防止堵鉆，三鑫公司采取了3項(xiàng)措施：一是嚴(yán)格按照鉆機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)圖施工，澆灌混凝土必須達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào);二是穩(wěn)鉆時(shí)，所有緊固件必須逐一檢查緊固;三是鉆進(jìn)過(guò)程中，要時(shí)刻注意鉆機(jī)工作狀況，經(jīng)常檢查主要緊固件，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)及時(shí)處理。

 

　　在實(shí)際操作中，三鑫公司首先選擇無(wú)縫鋼管，用法蘭盤(pán)連接并上緊螺母，避免漏水;隨著鉆進(jìn)深度的增加，排渣逐漸困難，此時(shí)適當(dāng)增加沖洗排渣的時(shí)間，即：鉆機(jī)不停機(jī)，但不鉆進(jìn)，視水量情況增加沖洗排渣的時(shí)間。鉆機(jī)換接鉆桿時(shí)，一定先沖洗、后停鉆、再停水，最后卸扣。

 

　　發(fā)生堵鉆事故后，三鑫公司根據(jù)不同的情況，采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。如果堵鉆較輕微，加大沖水量進(jìn)行井底沖洗，或在鉆機(jī)的水頭上再接入一路。當(dāng)堵鉆比較嚴(yán)重時(shí)，風(fēng)、水?dāng)噭?dòng)已不足以排除事故，則必須松開(kāi)鉆桿，將一根長(zhǎng)風(fēng)管順鉆桿輸水孔插至堵塞處的上部，先注水后送風(fēng)，反復(fù)交替，使巖渣逐步排出。

 

　　鉆井過(guò)程中，反井中心線和鉆機(jī)主軸中心線應(yīng)重合，但由于安裝及施工中的一些原因，有可能造成這兩條線產(chǎn)生偏斜。偏移容易產(chǎn)生事故，因?yàn)榉淳@機(jī)在正常情況下和偏斜情況下的工作狀態(tài)是不同的。反井鉆機(jī)正常鉆進(jìn)時(shí)，推拉力和扭矩比較平穩(wěn)，變化不會(huì)太大，也不會(huì)產(chǎn)生劇烈變化;而偏斜后，要達(dá)到正常的鉆進(jìn)速度，所需的推拉力及扭矩都大大增加，使震動(dòng)加劇，往往造成鉆機(jī)機(jī)件損壞。

 

　　根據(jù)應(yīng)用情況，為降低反井鉆機(jī)的不安全因素，三鑫公司對(duì)鉆機(jī)偏斜采取了以下措施：一是采用剛性大的穩(wěn)裝構(gòu)件，杜絕因構(gòu)件變形而引起的偏移，鉆進(jìn)中經(jīng)常檢查，及時(shí)緊固松動(dòng)的穩(wěn)裝構(gòu)件;二是用低軸壓、慢鉆速開(kāi)孔，直至第一根穩(wěn)定鉆桿全部進(jìn)入導(dǎo)孔后，再酌情加大軸壓并提高鉆速，在達(dá)到鉆進(jìn)深度后，按正常參數(shù)鉆進(jìn);三是導(dǎo)向孔開(kāi)孔時(shí)使用導(dǎo)向器，開(kāi)鉆前鉆桿必須與鉆頭連接絲扣擰緊;四是在鉆進(jìn)過(guò)程中，操作人員必須密切注意巖層的變化，在不均質(zhì)巖層中鉆進(jìn)應(yīng)低軸壓鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度緩慢均勻。