反井鉆機施工作業指導書

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豎井和斜井施工，主要技術參數指標為：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，帶動鉆具旋轉，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參數見表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參數

鉆機型號	導孔 (mm)	鉆孔 (m)	鉆深 (m)	轉速 (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		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：作業平臺的施工 → 反井鉆機基礎及循環水池的施工 → 安放干凈油筒配小潛水泵做主機冷卻循環水 → 安裝反井鉆機，并進行調試 → 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、作業平臺
在豎井上水平面平整場地，在洞內由于受到場地限制，要求場地能滿足鉆機基礎及泥漿循環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，需要有適當的道路進行鉆機運輸；
3、裝卸
洞外采用12t以上的吊車來吊裝反井鉆機和輔助設備，洞內場地狹小，可采用能吊運8t以上的裝載機進行吊裝；
4、鉆機基礎
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 → 澆筑基礎砼 → 安裝鉆機，鉆機基礎結構及形式見圖2；
5、泥漿池
在鉆機基礎周圍適當位置，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供漿（水），地質條件較差地段采用泥漿泵供泥漿排渣，地質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，用于循環排渣，冷卻反井鉆機液壓系統，擴孔
圖2     反井鉆機砼基礎結構圖
鉆進需水15m3/h，用于冷卻液壓系統和擴孔鉆頭，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
在現場安放一個經清洗過的油筒或水箱，并擺放一臺小潛水泵用于循環冷卻油泵；
9、鉆機安裝調試及試運轉
鉆機運到現場后，進行鉆機的安裝和調試，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）安裝機械手和轉盤吊。
（4）鉆機調平、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。
（8）進行泥漿泵調試，形成水（泥漿）循環系統。

（二）導孔鉆進

導孔鉆進是反井鉆井施工的關鍵，它關系到鉆孔的成敗和質量，必須認真對待。
1、鉆進參數
鉆進參數選擇主要依據地層條件，鉆進部位等多方面因素確定。一般按下表所示參數施工，但在施工時根據不同情況予以調整。
           
表3                    導孔鉆進參數選擇

鉆進位置或巖石情況	鉆壓(kN)	轉速(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、油泵及操作系統準備就緒，檢查泥漿泵管路是否與主機相連，主油泵的循環冷卻系統是否調試完成，且鉆孔中心及鉆孔角度經校核均準確無誤后，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，導孔鉆進轉速應高于開孔鉆進轉速，所以應調節動力頭轉速，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之內不能有人員作業，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，但鉆機不能停轉，開始向孔內加清水，直到鉆機轉動平穩，扭矩變化不大時才能停鉆。
（7）在整個導孔鉆進過程中，不得中途出現停電、停水等情況，否則會導致卡鉆等惡性事故發生。

（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系，上下配合拆下導孔鉆頭接上擴孔鉆頭。形成出渣系統，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，用最低轉速(5~9rpm)旋轉，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，一般將系統壓力限制在18Mpa之內。此時鉆機的提升能力為720KN，扣除系統的壓力損失，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2.5m時，要降低鉆壓慢速鉆進，并且要認真觀察基礎周圍是否有異?，F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。全部鉆孔工作結束。

三、操作規程和安全規程

第一條  凡參加反井鉆機施工人員均應熟悉反井鉆機的構造、性能，并認真執行本規程和《煤礦安全規程》，及本工種的《操作規程》等有關規程規定，嚴禁違章作業，確保人身與設備的安全。
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程，熟悉設備構造、性能及操作方法，并經培訓考試合格后，方準操作。
第三條  反井鉆機在拆裝、吊運、運轉以及改裝懸吊設施等施工過程中，應設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  主機基礎等必須按圖紙設計要求施工，并經有關技術人員檢查驗收。主機安裝前必須把現場清理干凈。
第五條  所有的鉆機設備、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零部件時，必須保持該部件的絕對清潔，發現異物，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，找正后進行基礎的二次澆注，搗固注實。養護三天后，才準鉆進。
第九條  安裝上下支撐、機械手、轉盤吊等過程中，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接件，必須即時固定牢靠，并經常檢查有無松動，發現異常，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架位置并與機架底盤墊實固定。
第十一條  司機必須現場交接班，對鉆井方位，直徑深度，設備運轉狀況、實際地質與地質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），供水水源，油箱油量，以及設備的完好等是否達到設計與規程要求，如發現問題，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，包括動力頭上下運行和旋轉、機械手和轉盤吊工作狀況、有無漏油和卡阻現象，儀表指示，通訊設施等是否正常，發現問題及時處理。
第十四條  鉆進時，必須先檢查操作手把，是否處理閉鎖狀態，接著起動水泵后開機，發現不上水。則機器不能運轉及時處理。
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，要根據柱狀圖和井深；以及給定的轉速、背壓，鉆進速度等進行作業。并經常注意壓力表變化情況，應即時調整。
第十七條  鉆進前，其它工作人員要經常清理鉆機及周圍的雜物，并注意機器的運轉情況，發現電機、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，并檢查各部聯接部件有無松動，油管是否漏油等，發現問題及時處理。
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，發生鉆桿與協力頭碰撞，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，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，打好柵欄和設專人警戒，不經與鉆機司機聯系允許時，任何人不準進入警戒區內。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，要經常暢通，以便聯系。
第二十七條  凡反井施工人員，應正確使用、維護設備運行日常保養，確保設備完好，安全運轉，當設備發生故障時，及時查明原因，進行處理，并及時向主管領導匯報。
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，如發現鉆具旋轉困難時，可能遇到裂隙或巖層塌落，此時應把鉆具邊旋轉邊提到一定高度，再慢速向下掃孔，若經反復掃孔，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，發現排渣不暢，鉆頭激烈晃動，壓力不穩，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，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。
第三十五條  電機接線時及開動油泵送電時，必須檢查油泵旋轉方向，嚴禁油泵反轉。
第三十六條  當發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，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，按有關規程規定執行。