AT1500天井鉆機(jī)在漓鐵集團(tuán)的實(shí)際應(yīng)用

韓偉新,童樟明,王金波

(浙江漓鐵集團(tuán)有限公司, 浙江紹興市 312041)

AT1500天井鉆機(jī)在漓鐵集團(tuán)的實(shí)際應(yīng)用

韓偉新,童樟明,王金波

(浙江漓鐵集團(tuán)有限公司, 浙江紹興市 312041)

介紹了漓鐵集團(tuán)以前天溜井掘進(jìn)所存在的缺點(diǎn),以及使用AT1500型天井鉆機(jī)進(jìn)行天井掘進(jìn)后的實(shí)際應(yīng)用效果和技術(shù)要求,重點(diǎn)分析了新設(shè)備施工和使用過程中所遇到的問題,以及解決問題所采取的技術(shù)改進(jìn)措施等,實(shí)踐證明,使用天井鉆機(jī)鉆進(jìn)天溜井生產(chǎn)效率高、成井質(zhì)量好,操作安全,可以帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

天井鉆機(jī);天井掘進(jìn);技術(shù)改造

漓鐵礦業(yè)公司是一個(gè)地下開采的礦山,主要采用溜井進(jìn)行井下放礦。以往天溜井施工都是采用吊罐法,先用牙輪鉆機(jī)沿天井全高鉆一個(gè)120mm中心孔,再在上一水平安裝一臺(tái)游動(dòng)絞車,鋼絲繩穿過中心孔與吊罐掛接,在吊罐上完成鑿巖裝藥作業(yè)后,下放吊罐,再進(jìn)行爆破,在下水平用裝巖機(jī)出渣。這種作業(yè)方式,一旦突發(fā)設(shè)備故障或人員操作失誤,乘罐人員安全得不到保障。并且采用吊罐法施工的天溜井,井壁凸凹不平,由于經(jīng)過爆破,井壁巖石產(chǎn)生松動(dòng)、破碎,存在浮石多,易塌陷等現(xiàn)象,成井質(zhì)量較差,大多需再噴漿支護(hù),安全得不到保障。為了適應(yīng)井下安全生產(chǎn)的需要,本著安全、高效的宗旨,改變過去天溜井鉆孔偏差大、安全系數(shù)低、成井質(zhì)量差等弊病,該公司引進(jìn)了湖南有色重型機(jī)器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的AT1500型天井鉆機(jī)。

1 工程情況及要求

(1)項(xiàng)目的意義和必要性。2009年,根據(jù)生產(chǎn)接續(xù)安排,西礦-85～-135溜井、東礦大采場(chǎng)-135～-185溜井,均需要盡快施工。如何利用好AT1500型天井鉆機(jī),并達(dá)到安全、成熟使用,是當(dāng)年溜井作業(yè)任務(wù)能否完成的關(guān)鍵前提和保障。

(2)引進(jìn)技術(shù)設(shè)備的目的。公司井下作業(yè)的重要危險(xiǎn)點(diǎn)之一就是吊罐法掘進(jìn)天溜井,作業(yè)人員在吊罐上進(jìn)行鑿巖和裝藥,上下層只能通過電話進(jìn)行聯(lián)系。再者,游動(dòng)絞車和鋼絲繩雖安全系數(shù)較高,然而一旦突發(fā)設(shè)備故障或人員操作失誤,乘罐人員安全將得不到保障。在硬件和工藝上,達(dá)不到礦山以“安全第一”為宗旨的目的。另外,采用吊罐法進(jìn)行天溜井作業(yè)的工藝方法,井壁凸凹不平,且?guī)r石松動(dòng)破碎、浮石多,易塌陷,大多需再噴漿支護(hù),成井質(zhì)量較差。在大力營(yíng)造企業(yè)安全文化的背景下,適時(shí)引進(jìn)天井鉆機(jī),采用新設(shè)備、新工藝,并成熟使用和推廣應(yīng)用,提高機(jī)械化作業(yè)程度,保人員安全,還是具有現(xiàn)實(shí)意義的。

(3)工程項(xiàng)目的要求。地下開采礦山主要采用溜井放礦,再者受井下巷道、罐籠等因素的影響,要求AT1500型天井鉆機(jī)需達(dá)到以下技術(shù)要求:主機(jī)運(yùn)輸外型尺寸長(zhǎng)度不超過2800mm,寬度小于1360 mm,高度不超過2100mm(包含平板拉車的高度);主電機(jī)啟動(dòng)方式需采用降壓?jiǎn)?dòng),額定電壓380V;控制電源36V,380V/36V控制變壓器;配套電器箱功能需完備,當(dāng)需要作業(yè)時(shí),只需接通供電電纜,就可以開機(jī)進(jìn)行作業(yè);行走機(jī)構(gòu)軌距600mm;鉆具采用鑲齒盤式滾刀;刀架與滾刀壽命需達(dá)到預(yù)先規(guī)定的要求;配備水平儀一只;主機(jī)與泵站所聯(lián)接油管長(zhǎng)度不小于5000mm。

2 天井鉆機(jī)主要特點(diǎn)及構(gòu)造

2.1 主要特點(diǎn)

(1)該鉆機(jī)采用全液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)。具有各種鉆進(jìn)參數(shù)可以無(wú)級(jí)調(diào)速,結(jié)構(gòu)緊湊,安裝簡(jiǎn)單方便,抗沖擊性能好,工作可靠等特點(diǎn);與其他普通鑿巖相比,天井鉆機(jī)具有生產(chǎn)效率高,成井質(zhì)量好,操作安全,鉆孔偏斜率小的優(yōu)勢(shì)。

(2)因?yàn)槌删绞綖闄C(jī)械切削巖石,無(wú)需打眼放炮,圍巖受損小。

(3)工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。因工人無(wú)需進(jìn)入反井作業(yè),完全避免了炮煙和冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn)。加上上下鉆桿機(jī)械化,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大為減輕。

(4)采用雙油缸推進(jìn),鉆進(jìn)平穩(wěn),成井效率高。

2.2 鉆機(jī)構(gòu)造

TYZ1500天井鉆機(jī)由主機(jī)、行走機(jī)構(gòu)、泵站、操縱臺(tái)、給桿機(jī)構(gòu)、鉆架和鉆具等7部分組成(見圖1),并配有卸桿工具、錨桿等輔助件。其動(dòng)作原理是由泵站上的YB2-315S-6(75kW)主泵電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)250SCY14-1B軸向柱塞泵,驅(qū)動(dòng)2個(gè)NJM-4B內(nèi)曲線徑向液壓馬達(dá),通過減速箱帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn),并由泵站上的5.5kW電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)10SCY14-1B軸向柱塞泵將壓力油送進(jìn)二推進(jìn)缸,推動(dòng)減速箱上下運(yùn)動(dòng),并帶動(dòng)鉆桿和鉆頭或刀盤上下運(yùn)動(dòng)。以框架為導(dǎo)軌,當(dāng)減速箱帶動(dòng)鉆桿和鉆頭向下運(yùn)動(dòng)時(shí),完成鉆進(jìn)導(dǎo)向孔作業(yè)。切削巖渣由專用水泵排出。當(dāng)減速箱帶動(dòng)鉆桿和刀盤向上運(yùn)動(dòng)時(shí),完成擴(kuò)孔作業(yè),巖渣依靠自重落下。

3 使用效果及解決的問題

3.1 使用效果

圖1 鉆機(jī)構(gòu)造

2009年1～12月份,在西礦共完成了6口溜井的施工任務(wù)?？傮w上,從施工的6口井進(jìn)度情況來(lái)看,每口井打小孔和擴(kuò)孔所用的純作業(yè)時(shí)間基本上差距不大,施工峒室掘進(jìn)、鋪道、澆基礎(chǔ)、設(shè)備轉(zhuǎn)場(chǎng)等約需半個(gè)月,整口溜井天井鉆機(jī)施工約半個(gè)月左右。在正常情況下,一個(gè)月左右可以完成一口溜井的施工任務(wù)。具體鉆機(jī)施工時(shí)間詳見表1。

表1 鉆機(jī)施工時(shí)間

以2#、3#井為例:

(1)2009年2月16日開始投入使用,到3月15日,歷時(shí)29d,實(shí)際施工共計(jì)23d,完成第一口溜井(2#)施工。3月26日～6月25日,完成第二口溜井(3#)施工,歷時(shí)92d,主要原因是因馬達(dá)、油泵損壞、刀具卡鉆、刀盤拉桿斷裂卡在半空中等影響工期。

(2)施工對(duì)比:第一口溜井(2#):導(dǎo)向孔用時(shí)累計(jì)1721min,擴(kuò)孔用時(shí)累計(jì)5427min。擴(kuò)孔時(shí)間為打?qū)蚩讜r(shí)間的3.16倍;第二口溜井(3#):導(dǎo)向孔用時(shí)累計(jì)2456min,擴(kuò)孔用時(shí)累計(jì)5724min,擴(kuò)孔時(shí)間為打?qū)蚩讜r(shí)間的2.33倍。

(3)作業(yè)時(shí)間對(duì)比:在刀具、作業(yè)壓力、轉(zhuǎn)速等技術(shù)參數(shù)相同情況下,3#溜井比2#溜井打?qū)蚩锥嘤脮r(shí)736min,相當(dāng)于比2#溜井多用時(shí)42.7%。說(shuō)明3#溜井巖性相對(duì)較硬;3#溜井?dāng)U孔較2#溜井多用時(shí)297min,基本相當(dāng),但作業(yè)技術(shù)參數(shù)不一樣,3#較2#溜井足足多出40kg/cm2提升壓力,為原來(lái)的150%。

(4)鉆孔精度:2009年間,在西礦已施工的6口溜井中,中心孔偏斜率均在1%以內(nèi),并且有兩只孔偏斜很小,只有20cm左右。

通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)可知,第一,根據(jù)實(shí)際施工記錄和其它礦山使用情況,巖性不超過12級(jí)情況下,打?qū)蚩讜r(shí)間一般約為30～40h。擴(kuò)孔時(shí)間為導(dǎo)向孔時(shí)間的3～4倍;第二,西礦巖質(zhì)不適合長(zhǎng)齒刀具,易發(fā)生卡鉆現(xiàn)象,或引起其它故障;第三,擴(kuò)孔為硬質(zhì)、球狀刀具,使用效果相對(duì)較好;第四,作業(yè)技術(shù)參數(shù),打?qū)蚩?小泵壓力為40～60kg/cm2,隨著深度增加,壓力逐步調(diào)小,大泵壓力為140～160kg/cm2;擴(kuò)孔:小泵壓力為75～85kg/cm2,大泵壓力為140～160kg/cm2,最后2m時(shí),壓力降為40kg/cm2左右。

3.2 解決的問題

(1)解決了吊罐天井中心孔偏斜率問題。吊罐天井因?yàn)檠垒嗐@機(jī)設(shè)備技術(shù)性能因素,中心孔精度較低,施工時(shí),打出的中心孔偏斜率太大,容易超過安全規(guī)定要求。而且經(jīng)常由于偏斜率過大,在下一層根本找不到鉆孔而需要重新鉆孔,既浪費(fèi)成本,又影響工作進(jìn)度。天井鉆機(jī)體積、重量大,施工時(shí),鉆機(jī)振動(dòng)小,且鉆桿重量也大,在鉆孔時(shí),鉆桿不易偏斜;而牙輪鉆機(jī)體積、重量小,施工時(shí),鉆機(jī)振動(dòng)大,鉆桿輕,導(dǎo)致鉆桿極易發(fā)飄,打出的中心孔偏斜較大。天井鉆機(jī)很好地解決了中心孔偏斜率問題,已施工好的6口溜井中心孔偏斜率均在1%以內(nèi),其中有兩只孔與中心只有20cm左右偏斜。

(2)解決了溜井質(zhì)量問題。吊罐法施工的天溜井,由于存在爆破工藝,對(duì)溜井的井壁必然會(huì)造成一定的破壞,井壁巖石會(huì)存在一定松動(dòng),如果巖質(zhì)較差,則必須進(jìn)行支護(hù)處理,并且對(duì)以后的溜井使用、人員在溜井內(nèi)的維修作業(yè),都帶來(lái)一定的安全隱患。2009年1～12月份,在西礦利用天井鉆機(jī)共施工了2#、3#、4#、6#、15#、14#共6口天溜井,從施工的溜井情況看,井壁均平滑穩(wěn)定,對(duì)周圍巖石未造成破壞,不需要再噴漿支護(hù),成井質(zhì)量好。

(3)保證了溜井施工安全。吊罐天井施工法,人員直接在天井工作面下面作業(yè),需要巖質(zhì)相對(duì)較好,同時(shí),必須確保游動(dòng)絞車設(shè)備可靠,才好施工。另外,在施工中,上、下層需要通過電話、信號(hào)聯(lián)系,工作條件差,安全風(fēng)險(xiǎn)大。利用天井鉆機(jī)施工天溜井,作業(yè)人員均在同一分層,不需再在下層乘吊罐進(jìn)行鑿巖、爆破,只需要兩個(gè)人員裝卸鉆桿、一人操作即可,擴(kuò)孔可一次成井,待巖渣在下層堆積到一定高度后再進(jìn)行一次清理。還可以對(duì)任何巖石進(jìn)行施工,只是速度快慢問題,避免了乘罐鑿巖、爆破、上下層通信聯(lián)系等諸多不安全環(huán)節(jié),作業(yè)人員得到了更大安全保障。

4 存在問題及解決方法

在西礦施工中,特別是在施工3#溜井時(shí),發(fā)生的問題相對(duì)較多,液壓馬達(dá)、油泵、閥體、刀具、鉆桿等發(fā)生了一系列問題。通過生產(chǎn)廠家的技術(shù)培訓(xùn)、現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo),以及后面幾口天溜井的實(shí)踐操作,天井鉆機(jī)操作工已能夠熟練、獨(dú)立操作。并且能夠通過對(duì)巖質(zhì)變化的判斷,及時(shí)調(diào)整設(shè)備液壓推進(jìn)壓力;還可根據(jù)工況條件的實(shí)際情況,及時(shí)調(diào)整工況,以適應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)的需要。通過實(shí)踐摸索,在個(gè)別地方進(jìn)行了技術(shù)工藝的改進(jìn),解決了許多難題,操作更加簡(jiǎn)便、安全。改進(jìn)的地方主要有:進(jìn)水裝置改進(jìn);安裝刀盤方法改進(jìn);拆卸刀盤方法改進(jìn);卸桿卡塊改進(jìn)等等。具體如下:

(1)進(jìn)水裝置改進(jìn)。原來(lái)主機(jī)進(jìn)水裝置設(shè)在機(jī)器后背,且角度存在一定缺陷。在工作時(shí),隨著缸體升降,膠管很容易磨通漏水,同時(shí),又因角度存在一定缺陷,膠管始終處于壓扁狀態(tài),容易造成水量不足。根據(jù)實(shí)際測(cè)量,進(jìn)水裝置進(jìn)行了更改,改為主機(jī)前上方進(jìn)水,從根本上解決了上述缺陷。

(2)安裝刀盤方法改進(jìn)。原來(lái)安裝刀盤時(shí),需進(jìn)行開道叉、鋪道,刀盤裝在平板車上再運(yùn)到位;考慮到隨著溜井進(jìn)一步施工,放礦巷開道叉太多,正式放礦時(shí),容易發(fā)生車輛掉道事故。為此,現(xiàn)已改為不再開道叉,而是在導(dǎo)向孔附近打3只眼,利用手拉葫蘆方式安裝刀盤。

(3)拆卸刀盤方法改進(jìn)。根據(jù)廠家指導(dǎo),擴(kuò)孔結(jié)束后,在拆卸刀盤時(shí),采用鋼絲繩吊掛法,主機(jī)用鋼絲繩吊起刀盤時(shí),在打好的溜井口正上方橫穿一鋼管,將刀盤懸在空中,待主機(jī)移開后,再用手拉葫蘆將刀盤提起。這種方法存在的弊端是,兩股鋼絲繩受力繃緊時(shí),鋼管很難從中間穿過,且操作麻煩,對(duì)安全不利。現(xiàn)在用30mm鋼板制作了一套特定工具,使用非常方便,且很安全。

(4)卸桿卡塊改進(jìn)。施工中,在更換鉆桿時(shí),卸桿卡塊不夠靈活,基本上用人力拉不開,需借助工具方可拉開,非常不方便。經(jīng)過仔細(xì)分析后,對(duì)卸桿卡塊尺寸進(jìn)行了局部變動(dòng),改進(jìn)后,機(jī)構(gòu)比較靈活,隨手可以拉開。

除上述4點(diǎn)外,在刀具選型上,也比較講究,選擇適宜刀具既可節(jié)省成本,又加快了工程進(jìn)度。經(jīng)不斷分析摸索,在生產(chǎn)廠家大力協(xié)助下,對(duì)不同刀型進(jìn)行了試用。擴(kuò)孔滾刀共分A型(含8把滾刀)、B型和C型3種,根據(jù)實(shí)際試用情況看,A型滾刀在擴(kuò)孔時(shí),不容易發(fā)生卡鉆現(xiàn)象,斷齒現(xiàn)象也相對(duì)較少。滾刀磨損情況相對(duì)較好,壽命相對(duì)較長(zhǎng)。比較適合西礦巖性,而B型和C型滾刀齒形較長(zhǎng),擴(kuò)孔時(shí),易發(fā)生斷齒和卡鉆現(xiàn)象,并且磨損嚴(yán)重,不適合西礦天溜井作業(yè)。結(jié)合西礦巖質(zhì)情況,最后選用了A型擴(kuò)孔滾刀。通過試用,1套A型擴(kuò)孔刀盤可施工5口溜井(每口井按50m算)共擴(kuò)孔250m,牙輪鉆頭(球齒)剛好打?qū)蚩?00m報(bào)廢,基本上可達(dá)到6口溜井的施工任務(wù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

利用天井鉆機(jī)進(jìn)行天溜井掘進(jìn),生產(chǎn)效率高,成井質(zhì)量好,井壁平滑穩(wěn)定,機(jī)械化程度高,且不需要爆破,不需要再噴漿支護(hù),最大優(yōu)點(diǎn)就是提高了安全系數(shù),能更好地保障人身安全,為職工創(chuàng)造了一個(gè)良好的工作環(huán)境,順利完成了2009年在西礦掘進(jìn)6口溜井的施工任務(wù)。同時(shí),也學(xué)到不少解決問題的知識(shí)和方法,得到了很好的鍛煉,為今后獨(dú)立解決設(shè)備故障打下了較堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),并且通過新技術(shù)、新設(shè)備的引進(jìn),給公司帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2010-05-14)