反井鉆機施工作業(yè)指導書

一、反井鉆機特點簡介

LM-200型反井鉆機，如圖1所示，主要用于煤炭和水電系統(tǒng)豎井和斜井施工，主要技術(shù)參數(shù)指標為：鉆孔直徑1.4m，鉆孔偏斜率不大于1%。在中硬巖中，導孔鉆進速度60m/天，擴孔速度30m/天，成井速度快，施工安全性好，應用較為廣泛。其工作原理為：電機帶動液壓馬達，利用液壓動力將扭矩傳遞給鉆具系統(tǒng)，帶動鉆具旋轉(zhuǎn)，并向上提升，采用鐮齒盤形滾刀破巖，滾刀在鉆壓的作用下沿井底滾動，從而對巖石產(chǎn)生沖擊，擠壓和剪切作用，使其破碎。鉆導孔時巖屑沿鉆桿與孔壁間的環(huán)行空間由洗井液浮升到井座面，擴孔時巖屑靠自重落到井下通道。鉆鑿Ф1.4m鉆孔時只需先鉆Ф216mm的導孔，直至導孔鉆透下水平巷道，將導孔鉆頭在此卸下，接上Ф1.4m的擴孔鉆頭，再由下向上擴孔。LM系列反井鉆機的主要技術(shù)參數(shù)見表1，表2為LM-200型反井鉆機主要部件尺寸及重量。
表1      LM系列反井鉆機主要技術(shù)參數(shù)

鉆機型號	導孔 (mm)	鉆孔 (m)	鉆深 (m)	轉(zhuǎn)速 (rpm)	拉力 (kN)	扭矩 (kN.m)	功率 (kW)	主機重 (kg)
LM-90	190	0.9	90	55	400	15	45.5	3500
LM-120	244	1.2	120	36	500	31.8	62.5	4791
LM-200	216	2	200	20	850	40	82.5	8277
ZD2.0/400	270	2	400	16	3000	100	118	12000

表2       LM-200型反井鉆機主要部件尺寸及重量

名稱		外形尺寸（mm）	數(shù)量	重量（kg）	總重（kg）
鉆機	運輸：	2950× 1370× 1570		6900	8277
	工作：	3230× 1770× 3448	1	8277
操作車		2282× 1040×1715	1	885	885
泵車		2917×1190×1715	1	2497	2497
控制開關(guān)		100kW	2	200	400
導孔鉆頭		φ216mm	2	46	92
φ１.４擴孔鉆頭		φ1400×1100	1	2825	2825
普通鉆桿		φ182×1107	220	155	34100
穩(wěn)定鉆桿		φ182×1107	6	179	1074
TBW850/50泥漿泵		4975×1120×2050	1	5500	5500
合計					55650

 
 
圖1  LM-200型反井鉆機LM-200型反井鉆機施工通風豎井，首
圖1     反井鉆機工作原理示意圖

二、施工程序及方法

先從豎井上水平面由上向下鉆進Φ216mm導孔，貫通后，再在下水平面接擴孔鉆頭，由下向上擴孔，擴孔直徑Φ1.4m。施工步驟為：作業(yè)平臺的施工 → 反井鉆機基礎(chǔ)及循環(huán)水池的施工 → 安放干凈油筒配小潛水泵做主機冷卻循環(huán)水 → 安裝反井鉆機，并進行調(diào)試 → 由上向下鉆進Φ216mm導孔 → 導孔貫通后，拆掉導孔鉆頭，接上Φ1.4m擴孔鉆頭，由下向上進行擴孔施工 → 拆除鉆機并做好防護。

（一）施工準備

1、作業(yè)平臺
在豎井上水平面平整場地，在洞內(nèi)由于受到場地限制，要求場地能滿足鉆機基礎(chǔ)及泥漿循環(huán)池施工和反井鉆機運行的需要；
2、道路
LM-200型反井鉆機最大件重量為8t，需要有適當?shù)牡缆愤M行鉆機運輸；
3、裝卸
洞外采用12t以上的吊車來吊裝反井鉆機和輔助設(shè)備，洞內(nèi)場地狹小，可采用能吊運8t以上的裝載機進行吊裝；
4、鉆機基礎(chǔ)
以鉆孔中心為中心，開挖為長4m、寬3m、深度以挖除回填渣，到基巖面為準的基坑，清理干凈基巖面后澆筑砼，澆筑深度以實際開挖深度為準，應不低于70cm，混凝土上平面要平，凸凹變化不能超過1.5cm。
施工程序為：施工放線（確定開挖范圍） → 開挖到基巖 → 清理基巖面 → 澆筑基礎(chǔ)砼 → 安裝鉆機，鉆機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及形式見圖2；
5、泥漿池
在鉆機基礎(chǔ)周圍適當位置，開挖或砌筑一長約3m，寬2m，深1.0m的水池用于導孔鉆進排渣及循環(huán)供漿（水），地質(zhì)條件較差地段采用泥漿泵供泥漿排渣，地質(zhì)條件較好地段采用泥漿泵供水排渣，水池頂高應低于鉆機基礎(chǔ)澆筑砼面；
6、供電
反井鉆機電機功率87.5Kw，鉆機用高壓泥漿泵90Kw，主油泵75kW，副油泵7.5kW，電壓等級為380v或660v，電源頻率為50Hz；
7、供水
導孔鉆進需水5～10m3/h，用于循環(huán)排渣，冷卻反井鉆機液壓系統(tǒng)，擴孔
圖2     反井鉆機砼基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖
鉆進需水15m3/h，用于冷卻液壓系統(tǒng)和擴孔鉆頭，有條件的部位從主水管接1.5″鋼管直接引水，不具備直接引水條件的可在鉆機附近砌筑一個約80m3的水池供水；
8、冷卻用水箱
在現(xiàn)場安放一個經(jīng)清洗過的油筒或水箱，并擺放一臺小潛水泵用于循環(huán)冷卻油泵；
9、鉆機安裝調(diào)試及試運轉(zhuǎn)
鉆機運到現(xiàn)場后，進行鉆機的安裝和調(diào)試，主要工作有：
（1）接通所有電機電源，進行短暫通電、觀察電機轉(zhuǎn)向。
（2）接通鉆機泵車到操作車、鉆機之間進回油管路。
（3）安裝機械手和轉(zhuǎn)盤吊。
（4）鉆機調(diào)平、找正。
（5）安裝下支撐和前后斜拉桿。
（6）澆地腳螺栓孔（二期砼）。
（7）接通冷卻水系統(tǒng)。
（8）進行泥漿泵調(diào)試，形成水（泥漿）循環(huán)系統(tǒng)。

（二）導孔鉆進

導孔鉆進是反井鉆井施工的關(guān)鍵，它關(guān)系到鉆孔的成敗和質(zhì)量，必須認真對待。
1、鉆進參數(shù)
鉆進參數(shù)選擇主要依據(jù)地層條件，鉆進部位等多方面因素確定。一般按下表所示參數(shù)施工，但在施工時根據(jù)不同情況予以調(diào)整。
           
表3                    導孔鉆進參數(shù)選擇

鉆進位置或巖石情況	鉆壓(kN)	轉(zhuǎn)速(rpm)	預計鉆速(m/h)
導孔開孔	50	10-20	0.3-0.6
鉆透到下水平前	50-70	20	0.5
砂巖	15-25	20	2-3
泥巖	10-15	20	3-4

 
2、開孔鉆進
待主機、油泵及操作系統(tǒng)準備就緒，檢查泥漿泵管路是否與主機相連，主油泵的循環(huán)冷卻系統(tǒng)是否調(diào)試完成，且鉆孔中心及鉆孔角度經(jīng)校核均準確無誤后，方可開孔。開孔鉆進時，必須利用開孔扶正器和開孔鉆桿配合慢速開孔，并啟動泥漿泵供水（供漿），開孔深度3m，開孔后，將開孔鉆桿提出，清洗后擦上油后保存。
3、導孔鉆進
導孔鉆進時各方面必須全力配合，必須做到以下幾點：
（1）一般情況下，導孔鉆進轉(zhuǎn)速應高于開孔鉆進轉(zhuǎn)速，所以應調(diào)節(jié)動力頭轉(zhuǎn)速，可以用Ⅱ檔或Ⅲ檔，一般情況下，對于松軟地層和過渡地層采用低鉆壓，對于硬巖和穩(wěn)定地層宜采用高鉆壓。
（2）離鉆透下水平通道3米左右，應逐漸降低鉆壓。
（3）對于導孔鉆進返出的巖渣，必須及時清理，防止巖渣堆積，巖渣清理由反鏟或由人工配合手推車共同完成。
（4）一根鉆桿完成后，必須等孔內(nèi)的巖屑全部排出后，才能停泵接卸鉆桿。
（5）導孔鉆透前和擴孔過程中，距井中心10m之內(nèi)不能有人員作業(yè)，裝載車出渣斗尖離擴孔中心不小于5m。
（6）導孔鉆透后，停止泥漿（水）循環(huán)，但鉆機不能停轉(zhuǎn)，開始向孔內(nèi)加清水，直到鉆機轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，扭矩變化不大時才能停鉆。
（7）在整個導孔鉆進過程中，不得中途出現(xiàn)停電、停水等情況，否則會導致卡鉆等惡性事故發(fā)生。

（三）擴孔鉆進

1、拆導孔鉆頭接擴孔鉆頭
導孔鉆透后，將擴孔鉆頭和導孔鉆頭拆卸工具運到下口。通過對講機或電話上下聯(lián)系，上下配合拆下導孔鉆頭接上擴孔鉆頭。形成出渣系統(tǒng)，就可以向上擴孔。
2、擴孔鉆進
擴孔開孔，當擴孔鉆頭接好后，慢速上提鉆具。直到滾刀開始接觸巖石，然后停止上提，用最低轉(zhuǎn)速(5~9rpm)旋轉(zhuǎn)，并慢慢給進、保證鉆頭滾刀不受過大的沖擊而破壞，給進一停下，等刀齒把凸出的巖石破碎掉，再繼續(xù)給進。開始擴孔時，下邊要有人觀察，將情況及時通知操作人員，等鉆頭全部均勻接觸巖石，才能正常擴孔鉆進。為保證鉆機和滾刀的使用壽命，一般將系統(tǒng)壓力限制在18Mpa之內(nèi)。此時鉆機的提升能力為720KN，扣除系統(tǒng)的壓力損失，提升能力680KN。鉆桿每根155kg,最大深度360m時，鉆桿重量37.82噸，水龍頭重量2.824噸，1.4m擴孔鉆頭重2.825噸，鉆機的總提吊重量85噸。鉆頭按每把刀承受5噸壓力,鉆頭承受的鉆壓為30噸。在擴孔過程中，當巖石硬度較大，可適當增加鉆壓，反之可以減少鉆壓。擴孔鉆進時要及時清理擴孔破碎下來的巖屑，防止下口被堵塞。擴孔過程也是拆鉆桿的過程，拆下的鉆桿要進行必要的清理，上油帶好保護帽。
3、完孔
當鉆頭鉆至距基礎(chǔ)2.5m時，要降低鉆壓慢速鉆進，并且要認真觀察基礎(chǔ)周圍是否有異?，F(xiàn)象，如果有，要及時采取措施處理。慢慢的擴孔，直至鉆頭露出地面。
4、拆機
將擴孔鉆頭卡固在鋼軌上、拆掉鉆機的前后斜拉桿和各種油管,將主機從鉆架上拆掉，將鉆架主機車和一些輔助設(shè)備拆下。將擴孔鉆頭吊牢，將軌道拆掉，將鉆頭提出孔外。然后將操作車吊上來，再將泵車、油箱冷卻器拆下，分別運到出口。全部鉆孔工作結(jié)束。

三、操作規(guī)程和安全規(guī)程

第一條  凡參加反井鉆機施工人員均應熟悉反井鉆機的構(gòu)造、性能，并認真執(zhí)行本規(guī)程和《煤礦安全規(guī)程》，及本工種的《操作規(guī)程》等有關(guān)規(guī)程規(guī)定，嚴禁違章作業(yè)，確保人身與設(shè)備的安全。
第二條  凡參加反井鉆井施工的司機、吊裝鉆桿工等井底施工人員，必須學習反井鉆機操作規(guī)程，熟悉設(shè)備構(gòu)造、性能及操作方法，并經(jīng)培訓考試合格后，方準操作。
第三條  反井鉆機在拆裝、吊運、運轉(zhuǎn)以及改裝懸吊設(shè)施等施工過程中，應設(shè)專人負責該工程和各段工序施工的指揮及安全措施與任務的落實。
第四條  主機基礎(chǔ)等必須按圖紙設(shè)計要求施工，并經(jīng)有關(guān)技術(shù)人員檢查驗收。主機安裝前必須把現(xiàn)場清理干凈。
第五條  所有的鉆機設(shè)備、配件進行必要的檢修和拆裝時，卸下的零部件必須妥善保管，防止丟失。
第六條  在拆裝油管等液壓系統(tǒng)零部件時，必須保持該部件的絕對清潔，發(fā)現(xiàn)異物，即時用壓風或氧氣及油沖洗干凈，即時堵裝。
第七條  鉆機架豎立前，應檢查各聯(lián)接部件、軌道夾板、每根道木的道釘、鉆機卡軌器等，是否緊固、齊全、可靠。
第八條  主機豎起，超平找正，清洗地腳螺栓的基礎(chǔ)孔無矸石、雜物，安裝上支撐并固定好副梁與墊板，找正后進行基礎(chǔ)的二次澆注，搗固注實。養(yǎng)護三天后，才準鉆進。
第九條  安裝上下支撐、機械手、轉(zhuǎn)盤吊等過程中，必須互叫互應，不應將手伸放底盤下，防止碰手傷人等，特別是上支撐與副梁等聯(lián)接件，必須即時固定牢靠，并經(jīng)常檢查有無松動，發(fā)現(xiàn)異常，立即處理，防止墜落傷人。
第十條  鉆機放倒時，應將動力頭放置在翻轉(zhuǎn)架位置并與機架底盤墊實固定。
第十一條  司機必須現(xiàn)場交接班，對鉆井方位，直徑深度，設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況、實際地質(zhì)與地質(zhì)柱狀圖對比巖石狀況等，交清接明，雙方司機共同試運正常后，才為接交完畢，并做好運轉(zhuǎn)鉆進及交接班記錄。
第十二條  鉆進前施工人員對鉆機進行全面檢查各部螺栓、滑道、活塞桿、油管及接頭、U型卡等部件是否齊全、完整、準確牢固，傳動靈活可靠，操縱手把放置正確（起動前閉鎖狀態(tài)），供水水源，油箱油量，以及設(shè)備的完好等是否達到設(shè)計與規(guī)程要求，如發(fā)現(xiàn)問題，不得鉆進及時處理。
第十三條  鉆進前應進行全面空載試運轉(zhuǎn)，包括動力頭上下運行和旋轉(zhuǎn)、機械手和轉(zhuǎn)盤吊工作狀況、有無漏油和卡阻現(xiàn)象，儀表指示，通訊設(shè)施等是否正常，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
第十四條  鉆進時，必須先檢查操作手把，是否處理閉鎖狀態(tài)，接著起動水泵后開機，發(fā)現(xiàn)不上水。則機器不能運轉(zhuǎn)及時處理。
第十五條  鉆機掃孔接長鉆桿前，推進油缸停止推進，把鉆具提起50mm，繼續(xù)沖水2min左右，如下班無人接班，停運一班以上時，停機前必須把動力頭提到一定高度。
第十六條  鉆進時，司機精神要集中，要根據(jù)柱狀圖和井深；以及給定的轉(zhuǎn)速、背壓，鉆進速度等進行作業(yè)。并經(jīng)常注意壓力表變化情況，應即時調(diào)整。
第十七條  鉆進前，其它工作人員要經(jīng)常清理鉆機及周圍的雜物，并注意機器的運轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)電機、動力頭、馬達等及其它部件有異響，工作不正常時，應及時通知司機，停檢查處理。
第十八條  油箱油溫超過50℃應停機冷卻，或增加冷卻水流量，保持不超溫。
第十九條  正常鉆進時，要定期檢查鉆架導向軌，扶正器、輔助卸揖油缸等部的潤滑狀況與有無異物，及時清除異物和注油等，并檢查各部聯(lián)接部件有無松動，油管是否漏油等，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
第二十條  接鉆桿時，動力頭應提至最高位置，以免機械手輸送鉆桿時，發(fā)生鉆桿與協(xié)力頭碰撞，每次所接鉆桿，必須將鉆桿絲扣清洗干凈并抹絲扣油。
第二十一條  用轉(zhuǎn)盤吊、機械手運送鉆桿時，如需扶正，只能從鉆桿兩端挪動，嚴禁用手抱住鉆桿體，以防傷人事故發(fā)生。
第二十二條  卸鉆桿時，先將卡瓦裝入卡套后，卸松鉆桿和接頭體絲扣，然后，裝上卡瓦、卸掉鉆桿下部絲扣，上提動力頭，用機械手抱住鉆桿，取下上卡瓦，卸下鉆桿和接頭體絲扣。卸扣時，人員必須撤離至主機一側(cè)指揮，慢速卸扣，絲扣較緊時，可用輔助卸扣裝置。
第二十三條  卸下的鉆桿必須套上保護帽。
第二十四條  在擴孔開始前，必須檢查處理距孔中心1.5m范圍內(nèi)，擴孔工作面的平整和有無錨桿，對工作面凸起的巖石用風鎬等找平，有錨桿要取掉。并以每小時0.5m的鉆進速度慢速鉆進，當鉆進至5m以上，正常擴孔鉆進。
第二十五條  在反井鉆機導孔與擴孔時，井下下口處，距鉆孔中心5m以外，打好柵欄和設(shè)專人警戒，不經(jīng)與鉆機司機聯(lián)系允許時，任何人不準進入警戒區(qū)內(nèi)。當需要在下口工作時，通知停鉆，人已全部撤出，可以開鉆。
第二十六條  反井鉆機在導孔、擴孔期間，鉆機與下口處的電話，要經(jīng)常暢通，以便聯(lián)系。
第二十七條  凡反井施工人員，應正確使用、維護設(shè)備運行日常保養(yǎng)，確保設(shè)備完好，安全運轉(zhuǎn)，當設(shè)備發(fā)生故障時，及時查明原因，進行處理，并及時向主管領(lǐng)導匯報。
第二十八條  鉆進時，液壓馬達油壓最大不得起過16MPa，副泵油壓不得超過17MPa。
第二十九條  在鉆機開鉆前應檢查，動力頭減速箱及油箱車的油質(zhì)與油量，合各適當。每班檢查一次，機架滑軌及各個油缸的潤滑情況，及時清擦與注油等。
第三十條  機械手工作時，注意油管不要擠壞。卸裝、檢修時所用的零部件，必須輕拿輕放，并妥善保管防止損壞和丟失。
第三十一條  鉆進導向孔時，如發(fā)現(xiàn)鉆具旋轉(zhuǎn)困難時，可能遇到裂隙或巖層塌落，此時應把鉆具邊旋轉(zhuǎn)邊提到一定高度，再慢速向下掃孔，若經(jīng)反復掃孔，仍無效果時，提鉆等查明原因進行處理。
第三十二條  擴孔鉆進時，發(fā)現(xiàn)排渣不暢，鉆頭激烈晃動，壓力不穩(wěn)，鉆進困難時，可能大塊渣石落在刀盤上磨擠刀具所致，此時將刀具下放一定距離，多次高速旋轉(zhuǎn)，將渣石甩掉，若無效果時，把鉆頭下放到底進行處理。
第三十三條  每班在鉆進前，應對液壓馬達、主、副泵進行無負荷空轉(zhuǎn)5～10min，應無噪音、無劇烈振動，空載正常油壓為：主泵0.8～1.0MPa；副泵0.1～0.2MPa。
第三十四條  液壓油采用68號耐磨液壓油，油箱油面不低于600mm，鉆機運轉(zhuǎn)500h必須更換，更換或添加的耐磨液壓油型號、廠家必須相同，往油箱注油時，必須用帶過濾網(wǎng)的手動油泵，嚴禁將油直接倒入油箱和將雜物帶進入油箱內(nèi)。
第三十五條  電機接線時及開動油泵送電時，必須檢查油泵旋轉(zhuǎn)方向，嚴禁油泵反轉(zhuǎn)。
第三十六條  當發(fā)生鉆頭水眼堵塞故障時，應及時提鉆處理。
第三十七條  當在計劃停電、檢修等影響反井鉆機工作時，應提前通知，防止突然停電造成事故。
第三十八條  正常擴孔時，必須及時將巖渣清除運走，下孔口不能堵塞。擴孔時工作人員絕對不允許到下口處5m范圍內(nèi)，防止落不砸傷，如果必須通過時，應用電話通知上水平，停止擴孔，通過后，再通知上水平擴孔。
第三十九條  未盡事宜，按有關(guān)規(guī)程規(guī)定執(zhí)行。