反井鉆機在井下作業(yè)

 

 

 

　　2012年11月21日，中國黃金集團公司首臺反井鉆機在湖北三鑫金銅股份有限公司(以下簡稱“三鑫公司”)-370m水平24線穿脈的天溜井聯(lián)道處開鉆，改變了以往天井施工作業(yè)由人工開鉆的歷史，實現(xiàn)了由反井鉆機一次成型的天井作業(yè)施工。

 

　　三鑫公司以往進行豎井、天溜井、通風(fēng)井施工時，均采用吊罐和爬罐法施工，工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、勞動強度大、工作環(huán)境差，特別是安全隱患大，粉塵、污風(fēng)對施工作業(yè)人員的安全構(gòu)成極大威脅。近年來，三鑫公司加快安全科技應(yīng)用的步伐，在井下作業(yè)面除采用氣腿式鑿巖機、電耙和鏟運機外，2012年投入120萬元購進了ZFY1.8/40/250型反井鉆機。該反井鉆機的成功應(yīng)用，降低了作業(yè)人員的勞動強度，成井質(zhì)量好、速度快、工效高，使作業(yè)人員的人身安全更有保證，提高了井下機械化作業(yè)水平和企業(yè)經(jīng)營效益，為長江中下游的非煤礦山井下機械化作業(yè)提供了參考。

 

反井鉆機施工安全

 

　　傳統(tǒng)的溜井施工時，采用人工裝藥放炮，即：風(fēng)鉆工先打眼，再自下而上人工裝藥放炮，作業(yè)工藝流程復(fù)雜，而且安全隱患較大，加上天井成型后需從上往下擴幫，施工工藝落后，安全威脅和技術(shù)誤差較大。

 

　　而使用反井鉆機則是先由上往下鉆一個先導(dǎo)孔，然后在下水平巷道卸去先導(dǎo)孔鉆頭，安裝上擴孔鉆頭，再由下往上擴孔，直到把擴孔鉆頭打到上水平，完成一次性反井施工，是一種機械化程度高、安全高效的反井施工方法，具有減輕勞動強度、作業(yè)效率高、施工安全可靠、成井質(zhì)量好等優(yōu)點。

 

　　三鑫公司使用的反井鉆機是由主機、運搬車、液壓泵站、鉆具(包括鉆桿、穩(wěn)定鉆桿、三牙輪鉆頭及擴孔鉆頭等)液壓操作臺、鉆機基礎(chǔ)、鉆桿起吊裝置等組成。反井鉆機在作業(yè)中，通過對巖石進行沖擊、擠壓、剪切，從而破碎巖石。導(dǎo)孔時，破碎的巖渣被正循環(huán)的洗井液排出鉆孔。擴孔時，產(chǎn)生的巖渣在重力作用下落入下水平巷道或峒室，可及時清理。由于全程通過機械操控，減少了粉塵、碎石對作業(yè)人員的危害，提高了作業(yè)人員的職業(yè)安全健康水平。

 

　　為保障反井鉆機這一大型機械的安全作業(yè)，前期還有許多準備工作要做到位。在反井鉆機施工前，必須按生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計要求，將上、下水平的井巷工程施工完畢，反井鉆機專用硐室高度要不低于4m ，巷道寬度不低于4m ，長度不小于8m。礦倉或反井下口巷道必須保持安全暢通、通風(fēng)正常、支護完好，利于排水和排矸。

 

　　鉆機基礎(chǔ)的施工，需結(jié)合給出的礦倉或反井中心坐標，按照主機基礎(chǔ)施工圖澆灌鉆機基礎(chǔ)。在實際應(yīng)用中，反井鉆機的自重及作業(yè)時產(chǎn)生的扭矩、反鉆壓力均由鉆機基礎(chǔ)承受，因此鉆機基礎(chǔ)的施工技術(shù)要求較高，其施工質(zhì)量直接影響成井質(zhì)量。鉆機基礎(chǔ)寬要達到3.5 m，長5.5 m，厚為1 m。并在鉆機基礎(chǔ)上鋪設(shè)軌道，軌道面必須保持水平。在澆灌鉆機基礎(chǔ)時必須搗固，保持標尺水平，上表面浮渣要清理干凈。

 

　　在鉆機架設(shè)穩(wěn)定前，必須將供電、供水、排水、壓風(fēng)系統(tǒng)的電纜和各種管路接到作業(yè)地點。供電必須有專用設(shè)備，供水必須能滿足需要量，并有一定的水壓，自作業(yè)地點向外挖好排水溝，如不具備自然排水條件，必須施工建設(shè)一個5m3的臨時水倉，將排水管路接至臨時水倉，安裝好排水泵，排水能力不低于46m3/ h。

 

　　安裝反井鉆機時，還必須要做好穩(wěn)鉆工作。穩(wěn)鉆的好壞也直接影響成井的質(zhì)量，并對鉆機的工作狀態(tài)產(chǎn)生較大的影響。如果工作中鉆機發(fā)生偏移，鉆機振動會加劇，鉆進效率會明顯降低，嚴重時會對鉆機、鉆桿、鉆頭造成損壞，甚至中斷鉆進，造成廢孔。

 

　　這一系列的準備工作，目的是給反井鉆機作業(yè)提供一個安全穩(wěn)定的環(huán)境，保證機械的作業(yè)安全，減少對現(xiàn)場作業(yè)人員造成不必要的傷害。

 

兩大故障安全排除

 

　　反井鉆機的正常生產(chǎn)狀態(tài)為穩(wěn)鉆，這也是安全狀態(tài)。但在鉆進工作中，遇到巖石堅硬時，鉆機轉(zhuǎn)速快，風(fēng)壓低，排水不暢，就會出現(xiàn)堵鉆現(xiàn)象，堵鉆是常見且極易發(fā)生的鉆進事故。堵鉆后，巖渣返不上來，鉆桿不能旋轉(zhuǎn)，嚴重時可能導(dǎo)致鉆桿折斷，對現(xiàn)場操作人員造成傷害。一般情況下，堵鉆后，鉆機就動不了，操作人員不應(yīng)再強行作業(yè)，需先排除故障。

 

　　為防止堵鉆，三鑫公司采取了3項措施：一是嚴格按照鉆機基礎(chǔ)設(shè)計圖施工，澆灌混凝土必須達到設(shè)計標號;二是穩(wěn)鉆時，所有緊固件必須逐一檢查緊固;三是鉆進過程中，要時刻注意鉆機工作狀況，經(jīng)常檢查主要緊固件，發(fā)現(xiàn)松動及時處理。

 

　　在實際操作中，三鑫公司首先選擇無縫鋼管，用法蘭盤連接并上緊螺母，避免漏水;隨著鉆進深度的增加，排渣逐漸困難，此時適當(dāng)增加沖洗排渣的時間，即：鉆機不停機，但不鉆進，視水量情況增加沖洗排渣的時間。鉆機換接鉆桿時，一定先沖洗、后停鉆、再停水，最后卸扣。

 

　　發(fā)生堵鉆事故后，三鑫公司根據(jù)不同的情況，采取相應(yīng)措施進行處理。如果堵鉆較輕微，加大沖水量進行井底沖洗，或在鉆機的水頭上再接入一路。當(dāng)堵鉆比較嚴重時，風(fēng)、水?dāng)噭右巡蛔阋耘懦鹿?，則必須松開鉆桿，將一根長風(fēng)管順鉆桿輸水孔插至堵塞處的上部，先注水后送風(fēng)，反復(fù)交替，使巖渣逐步排出。

 

　　鉆井過程中，反井中心線和鉆機主軸中心線應(yīng)重合，但由于安裝及施工中的一些原因，有可能造成這兩條線產(chǎn)生偏斜。偏移容易產(chǎn)生事故，因為反井鉆機在正常情況下和偏斜情況下的工作狀態(tài)是不同的。反井鉆機正常鉆進時，推拉力和扭矩比較平穩(wěn)，變化不會太大，也不會產(chǎn)生劇烈變化;而偏斜后，要達到正常的鉆進速度，所需的推拉力及扭矩都大大增加，使震動加劇，往往造成鉆機機件損壞。

 

　　根據(jù)應(yīng)用情況，為降低反井鉆機的不安全因素，三鑫公司對鉆機偏斜采取了以下措施：一是采用剛性大的穩(wěn)裝構(gòu)件，杜絕因構(gòu)件變形而引起的偏移，鉆進中經(jīng)常檢查，及時緊固松動的穩(wěn)裝構(gòu)件;二是用低軸壓、慢鉆速開孔，直至第一根穩(wěn)定鉆桿全部進入導(dǎo)孔后，再酌情加大軸壓并提高鉆速，在達到鉆進深度后，按正常參數(shù)鉆進;三是導(dǎo)向孔開孔時使用導(dǎo)向器，開鉆前鉆桿必須與鉆頭連接絲扣擰緊;四是在鉆進過程中，操作人員必須密切注意巖層的變化，在不均質(zhì)巖層中鉆進應(yīng)低軸壓鉆進，鉆進速度緩慢均勻。