反井钻机施工作业指导书

反井钻机施工作业指导书

一、反井钻机特点简介

LM-200型反井钻机，如图1所示，主要用于煤炭和水电系统竖井和斜井施工，主要技术参数指标为：钻孔直径1.4m，钻孔偏斜率不大于1%。在中硬岩中，导孔钻进速度60m/天，扩孔速度30m/天，成井速度快，施工安全性好，应用较为广泛。其工作原理为：电机带动液压马达，利用液压动力将扭矩传递给钻具系统，带动钻具旋转，并向上提升，采用镰齿盘形滚刀破岩，滚刀在钻压的作用下沿井底滚动，从而对岩石产生冲击，挤压和剪切作用，使其破碎。钻导孔时岩屑沿钻杆与孔壁间的环行空间由洗井液浮升到井座面，扩孔时岩屑靠自重落到井下通道。钻凿Ф1.4m钻孔时只需先钻Ф216mm的导孔，直至导孔钻透下水平巷道，将导孔钻头在此卸下，接上Ф1.4m的扩孔钻头，再由下向上扩孔。LM系列反井钻机的主要技术参数见表1，表2为LM-200型反井钻机主要部件尺寸及重量。
表1      LM系列反井钻机主要技术参数

钻机型号	导孔 (mm)	钻孔 (m)	钻深 (m)	转速 (rpm)	拉力 (kN)	扭矩 (kN.m)	功率 (kW)	主机重 (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型反井钻机主要部件尺寸及重量

名称		外形尺寸（mm）	数量	重量（kg）	总重（kg）
钻机	运输：	2950× 1370× 1570		6900	8277
	工作：	3230× 1770× 3448	1	8277
操作车		2282× 1040×1715	1	885	885
泵车		2917×1190×1715	1	2497	2497
控制开关		100kW	2	200	400
导孔钻头		φ216mm	2	46	92
φ１.４扩孔钻头		φ1400×1100	1	2825	2825
普通钻杆		φ182×1107	220	155	34100
稳定钻杆		φ182×1107	6	179	1074
TBW850/50泥浆泵		4975×1120×2050	1	5500	5500
合计					55650

 
 
图1  LM-200型反井钻机LM-200型反井钻机施工通风竖井，首
图1     反井钻机工作原理示意图

二、施工程序及方法

先从竖井上水平面由上向下钻进Φ216mm导孔，贯通后，再在下水平面接扩孔钻头，由下向上扩孔，扩孔直径Φ1.4m。施工步骤为：作业平台的施工 → 反井钻机基础及循环水池的施工 → 安放干净油筒配小潜水泵做主机冷却循环水 → 安装反井钻机，并进行调试 → 由上向下钻进Φ216mm导孔 → 导孔贯通后，拆掉导孔钻头，接上Φ1.4m扩孔钻头，由下向上进行扩孔施工 → 拆除钻机并做好防护。

（一）施工准备

1、作业平台
在竖井上水平面平整场地，在洞内由于受到场地限制，要求场地能满足钻机基础及泥浆循环池施工和反井钻机运行的需要；
2、道路
LM-200型反井钻机最大件重量为8t，需要有适当的道路进行钻机运输；
3、装卸
洞外采用12t以上的吊车来吊装反井钻机和辅助设备，洞内场地狭小，可采用能吊运8t以上的装载机进行吊装；
4、钻机基础
以钻孔中心为中心，开挖为长4m、宽3m、深度以挖除回填渣，到基岩面为准的基坑，清理干净基岩面后浇筑砼，浇筑深度以实际开挖深度为准，应不低于70cm，混凝土上平面要平，凸凹变化不能超过1.5cm。
施工程序为：施工放线（确定开挖范围） → 开挖到基岩 → 清理基岩面 → 浇筑基础砼 → 安装钻机，钻机基础结构及形式见图2；
5、泥浆池
在钻机基础周围适当位置，开挖或砌筑一长约3m，宽2m，深1.0m的水池用于导孔钻进排渣及循环供浆（水），地质条件较差地段采用泥浆泵供泥浆排渣，地质条件较好地段采用泥浆泵供水排渣，水池顶高应低于钻机基础浇筑砼面；
6、供电
反井钻机电机功率87.5Kw，钻机用高压泥浆泵90Kw，主油泵75kW，副油泵7.5kW，电压等级为380v或660v，电源频率为50Hz；
7、供水
导孔钻进需水5～10m3/h，用于循环排渣，冷却反井钻机液压系统，扩孔
图2     反井钻机砼基础结构图
钻进需水15m3/h，用于冷却液压系统和扩孔钻头，有条件的部位从主水管接1.5″钢管直接引水，不具备直接引水条件的可在钻机附近砌筑一个约80m3的水池供水；
8、冷却用水箱
在现场安放一个经清洗过的油筒或水箱，并摆放一台小潜水泵用于循环冷却油泵；
9、钻机安装调试及试运转
钻机运到现场后，进行钻机的安装和调试，主要工作有：
（1）接通所有电机电源，进行短暂通电、观察电机转向。
（2）接通钻机泵车到操作车、钻机之间进回油管路。
（3）安装机械手和转盘吊。
（4）钻机调平、找正。
（5）安装下支撑和前后斜拉杆。
（6）浇地脚螺栓孔（二期砼）。
（7）接通冷却水系统。
（8）进行泥浆泵调试，形成水（泥浆）循环系统。

（二）导孔钻进

导孔钻进是反井钻井施工的关键，它关系到钻孔的成败和质量，必须认真对待。
1、钻进参数
钻进参数选择主要依据地层条件，钻进部位等多方面因素确定。一般按下表所示参数施工，但在施工时根据不同情况予以调整。
           
表3                    导孔钻进参数选择

钻进位置或岩石情况	钻压(kN)	转速(rpm)	预计钻速(m/h)
导孔开孔	50	10-20	0.3-0.6
钻透到下水平前	50-70	20	0.5
砂岩	15-25	20	2-3
泥岩	10-15	20	3-4

 
2、开孔钻进
待主机、油泵及操作系统准备就绪，检查泥浆泵管路是否与主机相连，主油泵的循环冷却系统是否调试完成，且钻孔中心及钻孔角度经校核均准确无误后，方可开孔。开孔钻进时，必须利用开孔扶正器和开孔钻杆配合慢速开孔，并启动泥浆泵供水（供浆），开孔深度3m，开孔后，将开孔钻杆提出，清洗后擦上油后保存。
3、导孔钻进
导孔钻进时各方面必须全力配合，必须做到以下几点：
（1）一般情况下，导孔钻进转速应高于开孔钻进转速，所以应调节动力头转速，可以用Ⅱ档或Ⅲ档，一般情况下，对于松软地层和过渡地层采用低钻压，对于硬岩和稳定地层宜采用高钻压。
（2）离钻透下水平通道3米左右，应逐渐降低钻压。
（3）对于导孔钻进返出的岩渣，必须及时清理，防止岩渣堆积，岩渣清理由反铲或由人工配合手推车共同完成。
（4）一根钻杆完成后，必须等孔内的岩屑全部排出后，才能停泵接卸钻杆。
（5）导孔钻透前和扩孔过程中，距井中心10m之内不能有人员作业，装载车出渣斗尖离扩孔中心不小于5m。
（6）导孔钻透后，停止泥浆（水）循环，但钻机不能停转，开始向孔内加清水，直到钻机转动平稳，扭矩变化不大时才能停钻。
（7）在整个导孔钻进过程中，不得中途出现停电、停水等情况，否则会导致卡钻等恶性事故发生。

（三）扩孔钻进

1、拆导孔钻头接扩孔钻头
导孔钻透后，将扩孔钻头和导孔钻头拆卸工具运到下口。通过对讲机或电话上下联系，上下配合拆下导孔钻头接上扩孔钻头。形成出渣系统，就可以向上扩孔。
2、扩孔钻进
扩孔开孔，当扩孔钻头接好后，慢速上提钻具。直到滚刀开始接触岩石，然后停止上提，用最低转速(5~9rpm)旋转，并慢慢给进、保证钻头滚刀不受过大的冲击而破坏，给进一停下，等刀齿把凸出的岩石破碎掉，再继续给进。开始扩孔时，下边要有人观察，将情况及时通知操作人员，等钻头全部均匀接触岩石，才能正常扩孔钻进。为保证钻机和滚刀的使用寿命，一般将系统压力限制在18Mpa之内。此时钻机的提升能力为720KN，扣除系统的压力损失，提升能力680KN。钻杆每根155kg,最大深度360m时，钻杆重量37.82吨，水龙头重量2.824吨，1.4m扩孔钻头重2.825吨，钻机的总提吊重量85吨。钻头按每把刀承受5吨压力,钻头承受的钻压为30吨。在扩孔过程中，当岩石硬度较大，可适当增加钻压，反之可以减少钻压。扩孔钻进时要及时清理扩孔破碎下来的岩屑，防止下口被堵塞。扩孔过程也是拆钻杆的过程，拆下的钻杆要进行必要的清理，上油带好保护帽。
3、完孔
当钻头钻至距基础2.5m时，要降低钻压慢速钻进，并且要认真观察基础周围是否有异常现象，如果有，要及时采取措施处理。慢慢的扩孔，直至钻头露出地面。
4、拆机
将扩孔钻头卡固在钢轨上、拆掉钻机的前后斜拉杆和各种油管,将主机从钻架上拆掉，将钻架主机车和一些辅助设备拆下。将扩孔钻头吊牢，将轨道拆掉，将钻头提出孔外。然后将操作车吊上来，再将泵车、油箱冷却器拆下，分别运到出口。全部钻孔工作结束。

三、操作规程和安全规程

第一条  凡参加反井钻机施工人员均应熟悉反井钻机的构造、性能，并认真执行本规程和《煤矿安全规程》，及本工种的《操作规程》等有关规程规定，严禁违章作业，确保人身与设备的安全。
第二条  凡参加反井钻井施工的司机、吊装钻杆工等井底施工人员，必须学习反井钻机操作规程，熟悉设备构造、性能及操作方法，并经培训考试合格后，方准操作。
第三条  反井钻机在拆装、吊运、运转以及改装悬吊设施等施工过程中，应设专人负责该工程和各段工序施工的指挥及安全措施与任务的落实。
第四条  主机基础等必须按图纸设计要求施工，并经有关技术人员检查验收。主机安装前必须把现场清理干净。
第五条  所有的钻机设备、配件进行必要的检修和拆装时，卸下的零部件必须妥善保管，防止丢失。
第六条  在拆装油管等液压系统零部件时，必须保持该部件的绝对清洁，发现异物，即时用压风或氧气及油冲洗干净，即时堵装。
第七条  钻机架竖立前，应检查各联接部件、轨道夹板、每根道木的道钉、钻机卡轨器等，是否紧固、齐全、可靠。
第八条  主机竖起，超平找正，清洗地脚螺栓的基础孔无矸石、杂物，安装上支撑并固定好副梁与垫板，找正后进行基础的二次浇注，捣固注实。养护三天后，才准钻进。
第九条  安装上下支撑、机械手、转盘吊等过程中，必须互叫互应，不应将手伸放底盘下，防止碰手伤人等，特别是上支撑与副梁等联接件，必须即时固定牢靠，并经常检查有无松动，发现异常，立即处理，防止坠落伤人。
第十条  钻机放倒时，应将动力头放置在翻转架位置并与机架底盘垫实固定。
第十一条  司机必须现场交接班，对钻井方位，直径深度，设备运转状况、实际地质与地质柱状图对比岩石状况等，交清接明，双方司机共同试运正常后，才为接交完毕，并做好运转钻进及交接班记录。
第十二条  钻进前施工人员对钻机进行全面检查各部螺栓、滑道、活塞杆、油管及接头、U型卡等部件是否齐全、完整、准确牢固，传动灵活可靠，操纵手把放置正确（起动前闭锁状态），供水水源，油箱油量，以及设备的完好等是否达到设计与规程要求，如发现问题，不得钻进及时处理。
第十三条  钻进前应进行全面空载试运转，包括动力头上下运行和旋转、机械手和转盘吊工作状况、有无漏油和卡阻现象，仪表指示，通讯设施等是否正常，发现问题及时处理。
第十四条  钻进时，必须先检查操作手把，是否处理闭锁状态，接着起动水泵后开机，发现不上水。则机器不能运转及时处理。
第十五条  钻机扫孔接长钻杆前，推进油缸停止推进，把钻具提起50mm，继续冲水2min左右，如下班无人接班，停运一班以上时，停机前必须把动力头提到一定高度。
第十六条  钻进时，司机精神要集中，要根据柱状图和井深；以及给定的转速、背压，钻进速度等进行作业。并经常注意压力表变化情况，应即时调整。
第十七条  钻进前，其它工作人员要经常清理钻机及周围的杂物，并注意机器的运转情况，发现电机、动力头、马达等及其它部件有异响，工作不正常时，应及时通知司机，停检查处理。
第十八条  油箱油温超过50℃应停机冷却，或增加冷却水流量，保持不超温。
第十九条  正常钻进时，要定期检查钻架导向轨，扶正器、辅助卸揖油缸等部的润滑状况与有无异物，及时清除异物和注油等，并检查各部联接部件有无松动，油管是否漏油等，发现问题及时处理。
第二十条  接钻杆时，动力头应提至最高位置，以免机械手输送钻杆时，发生钻杆与协力头碰撞，每次所接钻杆，必须将钻杆丝扣清洗干净并抹丝扣油。
第二十一条  用转盘吊、机械手运送钻杆时，如需扶正，只能从钻杆两端挪动，严禁用手抱住钻杆体，以防伤人事故发生。
第二十二条  卸钻杆时，先将卡瓦装入卡套后，卸松钻杆和接头体丝扣，然后，装上卡瓦、卸掉钻杆下部丝扣，上提动力头，用机械手抱住钻杆，取下上卡瓦，卸下钻杆和接头体丝扣。卸扣时，人员必须撤离至主机一侧指挥，慢速卸扣，丝扣较紧时，可用辅助卸扣装置。
第二十三条  卸下的钻杆必须套上保护帽。
第二十四条  在扩孔开始前，必须检查处理距孔中心1.5m范围内，扩孔工作面的平整和有无锚杆，对工作面凸起的岩石用风镐等找平，有锚杆要取掉。并以每小时0.5m的钻进速度慢速钻进，当钻进至5m以上，正常扩孔钻进。
第二十五条  在反井钻机导孔与扩孔时，井下下口处，距钻孔中心5m以外，打好栅栏和设专人警戒，不经与钻机司机联系允许时，任何人不准进入警戒区内。当需要在下口工作时，通知停钻，人已全部撤出，可以开钻。
第二十六条  反井钻机在导孔、扩孔期间，钻机与下口处的电话，要经常畅通，以便联系。
第二十七条  凡反井施工人员，应正确使用、维护设备运行日常保养，确保设备完好，安全运转，当设备发生故障时，及时查明原因，进行处理，并及时向主管领导汇报。
第二十八条  钻进时，液压马达油压最大不得起过16MPa，副泵油压不得超过17MPa。
第二十九条  在钻机开钻前应检查，动力头减速箱及油箱车的油质与油量，合各适当。每班检查一次，机架滑轨及各个油缸的润滑情况，及时清擦与注油等。
第三十条  机械手工作时，注意油管不要挤坏。卸装、检修时所用的零部件，必须轻拿轻放，并妥善保管防止损坏和丢失。
第三十一条  钻进导向孔时，如发现钻具旋转困难时，可能遇到裂隙或岩层塌落，此时应把钻具边旋转边提到一定高度，再慢速向下扫孔，若经反复扫孔，仍无效果时，提钻等查明原因进行处理。
第三十二条  扩孔钻进时，发现排渣不畅，钻头激烈晃动，压力不稳，钻进困难时，可能大块渣石落在刀盘上磨挤刀具所致，此时将刀具下放一定距离，多次高速旋转，将渣石甩掉，若无效果时，把钻头下放到底进行处理。
第三十三条  每班在钻进前，应对液压马达、主、副泵进行无负荷空转5～10min，应无噪音、无剧烈振动，空载正常油压为：主泵0.8～1.0MPa；副泵0.1～0.2MPa。
第三十四条  液压油采用68号耐磨液压油，油箱油面不低于600mm，钻机运转500h必须更换，更换或添加的耐磨液压油型号、厂家必须相同，往油箱注油时，必须用带过滤网的手动油泵，严禁将油直接倒入油箱和将杂物带进入油箱内。
第三十五条  电机接线时及开动油泵送电时，必须检查油泵旋转方向，严禁油泵反转。
第三十六条  当发生钻头水眼堵塞故障时，应及时提钻处理。
第三十七条  当在计划停电、检修等影响反井钻机工作时，应提前通知，防止突然停电造成事故。
第三十八条  正常扩孔时，必须及时将岩渣清除运走，下孔口不能堵塞。扩孔时工作人员绝对不允许到下口处5m范围内，防止落不砸伤，如果必须通过时，应用电话通知上水平，停止扩孔，通过后，再通知上水平扩孔。
第三十九条  未尽事宜，按有关规程规定执行。