反井钻机选型

 反井钻机选型
1．  反井钻机选择的依据  

根据竖井或斜井施工的综合条件，在确定采用反井钻井法施工后，即要开始选择反井钻机和配套设备及工艺选择。选择设备主要依 据是：  

（1） 工程条件。主要包括工程性质、用途、主要技术参数（井孔深度、终孔直径、井孔倾角度等）、相关工程状况。根据施工井筒 的深度和倾角等要求，结合现有设备及市场情况确定钻机。 

（2） 地质条件。包括岩石的物理力学性质、岩体产状、主要地质构造及参数、水文地质条件等。对于深孔、斜孔，应有钻孔位置的勘探孔资料和地质柱状图。根据施工井位的地质构造及岩性，确定冲 洗液为泥浆或清水，从而选择用泥浆泵或水泵。 

（3） 施工条件。运输条件，吊装条件以及供电、供水情况。根据井位供电、供水、运输及井位下水平巷道开通情况确定钻机的类型。

一般在井位处应有供电、供水，具有钻机工作空间，在下水平巷道开通的情况下，选择上扩法施工，应选择上扩类全断面反井钻机。在煤矿多选择电驱动液压反井钻机。 

2．  可行性分析和风险评估  对工程施工条件进行分析，包括上下水平隧道是否形具有运输、 出渣、供水、供电、通风等生产系统；  对地质条件进行分析，分析围岩在反井钻井施工过程中和扩孔期间能否稳定，不发生较大的涌水和塌方，造成钻孔堵塞和下部设施淹没。因为在反井施工期间，无法进行支护，若围岩不能自稳，发生塌 方，将会堵塞钻孔，造成事故；  对施工位置安全状况进行分析，包括交通运输、通风、隧道支护情况及稳定情况、洪水、有害气体等是否对施工人员和设备伤害程度。  综合以上分析，以确定是否具有采用反井钻机施工可能。  

3．  反井钻机选择  
3.1 钻孔参数的确定  工程本身已确定了钻孔深度和倾角，还要确定扩孔直径。钻孔的作用是溜渣、排水、通风，因此要有足够的断面强。需要再扩挖（刷大）的工程，扩挖期间不发生堵塞。扩孔直径太小，除了容易发生堵塞外，还增加了扩挖时打眼和出渣工作量，降低扩挖速度。导井直径过大，反井钻井施工成本增加，因此，钻孔直径选择必须合理，一般 钻孔直径选择如表4-1。 

表  4-1  钻孔直径选择参考

 

3.2 选择破岩滚刀  反井钻机靠滚刀对岩石的挤压、刮削和剪切破碎岩石，根据岩石的矿物构成、硬度、磨蚀性以及抗压、抗拉、抗剪等力学指标来确定 滚刀齿形类型，选择如下： 岩石的磨蚀性：低→中→高； 硬度：软→中硬→坚硬 齿形：楔齿→锥形→复合型→球形；  滚刀结构：单刃盘形滚刀（无镶齿）→多刃盘形滚刀（刀刃上镶 齿）→无刃滚刀（刀体锥面镶齿）。  反井钻机滚刀选择后，根据岩石条件在扩孔钻头合理布置滚刀， 也就可以确定，破碎岩石需要的最大钻压。  如在抗压强度100MPa的岩石中，钻进深度200m、直径1.4m的钻孔，在扩孔钻头上需要布置6把中硬岩滚刀，每把滚刀需要约30kN破岩压力，整个钻头的破岩钻压180kN。  
3.3 钻杆选择  钻杆包括普通钻杆、稳定钻杆、接头钻杆，选择钻杆时要满足拉力和扭矩共同作用下的强度、刚度要求，同时要达到一定的抗疲劳破坏能力，钻杆连接丝扣要有通用性和互换性。钻杆选择完成后，钻杆的重量是影响钻机选择的因素。如有效长度1.0m、外径182mm的钻杆，重量约155kg。稳定钻杆和接头钻杆外径，要予导孔钻头外径匹 配。
3.4 反井钻机的选择  首先根据钻孔深度、钻孔直径，初步选择相应的反井钻机，然后对钻 机的主要技术参数进行验算：  实际工作拉力=动力头重量+扩孔钻头重量+钻杆重量+最大钻压  实际工作扭矩=破岩阻力矩+摩擦阻力  如在抗压强度100MPa的岩石中，钻进深度200m、直径1.4m的钻孔，可以初步选择LM－200型反井钻机（其参数前面以作说明）， 进行钻机拉力和扭矩验算：  实际工作拉力＝40kN（动力头及油缸重量）＋25kN（扩空钻头重量）＋200m×155kg×9.8（重力加速度）/1000＋180kN（钻压）＝ 548.8kN  扭矩  一般要求实际工作拉力不超过钻机设计最大提升力的60%，扭矩不超过设计最大扭矩的60%。在本例中LM－200型反井钻机最大拉力为850kN，实际工作拉力/最大拉力比是64.5％，LM－200型基本上 满足工程要求，但也可以选择更大的型号的反井钻机。