天井钻机行业培训资料

天井钻机培训资料一、适用行业及用途：天井钻机适用于钻凿上、下部都有工作面的各种竖井和斜井，包括通风井、溜矿井、物料井、泄水孔、管线井、人行井、水电站的调压井，对于煤炭、冶金、有色、黑色、黄金等系统、各类非金属地下采矿工程，以及人防、铁路、公路等隧道工程；水电系统地下厂房式电站、抽水蓄能电站等工程均可应用。

表1 天井钻机应用范围及工程二、天井施工与矿山安全：1、高危天井施工矿山企业是我国三大高危行业之一，在客观上存在着诸多的不安全因素，而天井掘进更具危险。

不同矿山天井掘进占井巷工程量的比例不尽相同，一般矿山天井掘进施工只占井巷工程量的10%左右、约占采切工程量的20%。

但天井是矿山采切工程的关键。

保证天井施工安全，加快施工进度，促进基建矿山早日投产和生产矿山三级矿量的平衡，实现矿山安全、稳产、高效具有重要意义。

目前，我国大部分矿山天井掘进施工仍采用普通法或吊罐法，其中以普通法最为普遍。

存在的危险因素较多，主要有炮烟中毒、高处坠落、冒顶片帮、物体打击、机械伤害、触电等。

天井钻机的机械化施工，不会出现人员伤亡事故。

2、安全事故成本煤矿开采100万吨死1人；金属、非金属矿山不允许出现死亡事故。

按国家现行政策，工亡1人赔偿62万元，安监罚款20万元，加上家属来矿的安置费用和检查组的接待费用，直接损失超过100余万元。

如果因为出现人员伤亡事故，被安监部门责令停产整顿，其损失更是难于估计。

三、天井钻机的分类虽然天井钻机种类很多，但根据钻机安装位置、导孔和扩孔钻进方向等主要钻进工艺的不同，可将天井钻机划分为三类：第一类，天井钻机安装在上水平，由上水平向下钻进导孔，在下水平拆导孔钻头，接扩孔钻头，由下向上扩孔。

第二类，天井钻机安装在下水平，由下水平向上钻进导孔，在上水平拆导孔钻头，接扩孔钻头，由上向下扩孔。

第三类，天井钻机安装在下水平，由下水平全断面向上水平钻进，一次成孔，没有导孔。

表2为这三种类型天井钻机的比较，可以进一步看出它们的区别和优缺点。

目前，我国这三类天井钻机都有使用，如北京建井研究所研制的LM系列、南京煤研所研制的AF系列、长砂矿山研究院研制的AT、TYZ系列，以及从美国引进的83RM-HE型和从芬兰引进的RHINO1000型为第一类；从西德引进的P/EH1200型为第二类；重庆煤科院分院研制的ZDQ100/100型和苏联飞箭-77为第三类，这几类钻机的主要技术参数见表3，由于这些天井钻机各有特点，所以必须充分利用各自优点，为矿山建设服务。

表2 三种类型天井钻机比较表四、天井钻机钻进工艺及构造1、天井钻机钻进工艺天井钻机可用于施工竖井和斜井甚至可以施工水平钻孔，其主要施工工艺包括导孔钻进和扩孔钻进，在上部施工出天井钻机平台，浇筑天井钻机施工基础和其它辅助临时设施，安装天井钻机，由上向下钻进一小直径导孔，导孔钻头后，将扩孔钻头运到下部，拆下导孔钻头，连接扩孔钻头，由下向上扩孔。

导孔钻进过程中破碎的岩石靠水泵或泥浆泵产生的压力水或泥浆排到地面，扩孔时岩屑靠自重落到下水平，由装载设备运出。

2、天井钻机构造天井钻机主要包括主机部分、钻具部分和辅助设施。

主机一般包括钻机架、液压泵站、操作控制部分。

钻具部分包括开孔钻杆、稳定钻杆、普通钻杆、导孔钻头、扩孔钻头等。

辅助部分包括电控系统、冷却系统以及泥浆循环系统。

详见天井钻机说明书五、各种天井工法特点：1、天井钻机施工优点：安全、快速、成井质量好。

（1）施工安全。

和其它天井施工方法相比，天井钻机施工时，工作人员不需进入工作面，进行打眼、装药和临时支护等作业，工作人员都在环境和安全状况较好的上部，施工人员不再受落石、淋水、有害气体的伤害，避免了全事故的发生。

（2）工作效率高。

天井钻机施工为机械化连续作业，速度快，比其它施工方法提高工效5－10倍。

为后期施工创造了良好的条件，其综合效益显著。

（3）工程质量好。

天井钻机采用滚刀机械破岩，对围岩破坏小，井壁光滑，有利于扩挖溜渣、通风、排水。

天井钻机施工的天井可以直接使用。

无需像人工爆炸法施工的天井一样，需要刷帮，即将爆炸后的边缘进行处理，才可以实现使用功能。

以通风井为例，风阻系数小，可以大大降低排风电机功率，节约大量电费。

（4）劳动强度低。

天井钻机采用液压传动控制，操作简单，工人劳动强度低。

（5）后期维护费用低。

成井质量好，不会像爆破法那样对围岩产生振动，破坏围岩的地质结构，不会发生松动、掉石等危害。

无需后期维护费用。

（6）节约采准费用。

我国现有矿山一般中段为50米，如采用天井钻机施工，一次就可成井200～400米，可大大节省准备巷道的费用。

如天井400米，可节省6条准备巷道的施工费用。

2、人工爆炸法施工特点：质量差、速度慢、危险系数高速度慢。

人工爆炸法天井施工，人持手风镐站在软梯上施工，空间狭小，施工极为不便和危险，受制于设备和空间，一般每次只能钻进1.8m（含超深）炮孔，实际爆破1.5m。

一次爆破只能成井1.5m，而且还有撬顶，成井后还要刷帮，施工进度十分缓慢。

过于追求施工进度，往往是事故发生的主要原因。

由于施工不便，人工法一般只做浅天井施工。

危险系数高。

炮烟中毒、高处坠落、冒顶片帮、物体打击、机械伤害、触电等都是人工爆破施工时容易出现的危险。

爆破后天井的顶板易松动，需人进入撬动，容易出现高空坠落、冒顶和塌方等事故，同时爆炸会产生毒烟，发生熏死人事故。

全国各地的矿山经常发生这些事故，其中某矿天井施工毒烟一次就熏死了6人。

3、吊罐法天井施工特点：一般钻进100米内的天井为佳，需先钻中心孔，然后用吊罐载人施工，不适合高天井、盲天井、斜天井，月进尺100米左右，台班0.5米。

实际是人工爆破法的一种，其特点和人工爆破法相同。

六、天井钻机选型依据必须根据工程条件，地质条件等合理选择天井钻机；正确的确定钻进工艺；选择掌握一定机械、地质、钻井等方面知识有实践经验的操作人员。

如果选择不当，可能会出现问题或发生事故。

设备选择主要依据和步骤如下：1、天井钻机选型主要依据①工程概况，包括工程性质、用途、主要技术参数（井孔深度、扩挖直径、井孔倾角等）、相关工程情况、相关工程施工进展情况。

②地质条件，包括岩石的物理力学性质、岩体产状、主要地质构造和参数、水文地质条件等，对于深孔、斜孔，应有钻孔位置的地质柱状图等勘探资料。

一般岩石硬度f<14可用天井钻机施工。

配进口刀具可适用范围可达f<18。

除考虑岩石硬度外，还要重点考虑岩石的可爆性，有时虽然岩石硬度大，但是岩石脆性大，即可爆性好，钻机可适用更高等级的岩石硬度；有时虽然岩石硬度不大，但是岩石抗压强度大，即岩石粘性好，钻机适用岩石的硬度等级会下降，所以对硬度的适用要视具体情况而定。

为了简化销售，一般认定，岩石硬度f<14可用天井钻机施工。

2 、选择步骤①可行性研究和风险评价对工程概况和地质条件进行充分研究，确定是否具有采用天井钻机施工条件：包括在上下水平隧洞内能否形成运输、出渣、供水、供电等生产条件；围岩在天井钻机施工过程中和扩挖期间能否稳定，不发生较大的涌水和塌方。

因为，在天井施工和扩挖期间，天井无法安设临时支护，若围岩不能在这段时间内稳定，发生塌方，将天井堵塞，会造成严重事故。

因此，采用天井钻机施工前，必须对此进行充分的研究和论证。

表3 天井断面直径或断面尺寸选择②天井技术参数的确定工程本身已确定了钻孔深度和倾角，现在要确定天井直径，也就是天井钻机扩孔直径，天井的作用是溜渣、排水、通风、要有足够的断面，保证扩挖时不致堵塞。

天井直径过小，除了容易堵塞外，还增加了扩挖时打眼和出渣工作量，降低了扩挖速度。

天井直径过大，成本将会大大增加。

因此，天井断面选择必须合理，一般按表3选择，但对于扩挖直径超过10m的工程，天井直径可选择在1.5m左右，先由下向上扩挖到4~5m，后再扩挖到设计断面，这样可加快施工速度，降低成本,减少天井堵塞。

③破岩刀具的选择破岩刀具包括导孔钻头和扩孔滚刀。

对于导孔钻头一般按生产厂家推荐的适用范围选择，但在天井钻机钻进导孔期间，最好不进行导孔钻头的更换，所以选导孔钻头时应选择适用于硬岩的钻头。

对于扩孔钻头，选择滚刀时，主要根据岩石的硬度、磨蚀性来确定滚刀的齿形和布置。

天井钻机一般采用镶（球）齿结构，选择如下：岩石的磨蚀性：低→中→高硬度：软→中硬→坚硬齿形：楔形→ 锥形→ 复合型→ 球形滚刀结构：多刃盘形→ 多刃盘形→ 无盘布置有色重机天井钻机的刀具配置说明：A型刀适用于煤矿、磷矿等软岩f≤ 8 契形齿；B型刀适用于中硬岩8 ≤f ≤12 球形齿；C型刀适用于硬岩12 ≤f ≤16 非密齿，脆性大岩石可用；D型刀适用于硬岩12 ≤f ≤16 球齿加密，双圈排列，有6排齿，适用韧性、粘性大、可爆性差的岩石。

各型刀具特点：ABC三种刀具非密齿，齿排数为4排。

D型为双圈排列，有6排齿。

刀具选型要点：刀具型号不同，价格相差比较大，从A、B、C、D价格逐步提高，配置时应根据客户岩石情况和上述参数进行综合判断选择。

刀具配置不要一味追求高配，高配不一定效率高。

如在可爆性好的煤矿使用A、B型刀具的效率，就要高于C、D型刀具。

因为球齿的磨齿为球形，其切削功能反而不如A型的契形齿，而且高配的球形刀球齿太密了，反而不利于排渣，不如影响了效率。

刀具安装、使用要点：安装配置时，对角滚刀应相互契合，齿对槽，槽对齿。

密齿刀在使用不当的情况下，容易出现断齿现象。

④钻杆的配置规范有色重机天井钻机的钻杆规格：钻杆内壁厚度有以下几种：￠190mm—48mm，￠214mm—48mm，￠254 mm—50mm，或者是46mm和55mm。

钻杆长度为1.1m，除料螺纹长度后实际有效长度为1m。

我司钻杆为双台阶锥螺纹设计，外螺纹根部和内螺纹的顶部吻合，外螺纹的顶部和内螺纹的根部吻合，内外螺纹全面吻合，密封更好，不易漏水漏气，接卸钻杆更容易，不容易损坏螺纹丝扣，增加了钻杆的使用寿命。

可以防范因钻杆螺纹损失导致的断杆事故。

同时公司专门研发的螺纹脂，在高温、或者受力很大的情况下，能有效防止钻杆内、外螺纹出现粘连，导致卸不开钻杆，提高钻杆的使用寿命。

有色重机天井钻机钻杆与滚刀配置规范：表5 钻杆及滚刀匹配表1、一般而言，大型号的钻机可以覆盖小型号的钻机施工范围，即AT2000既可以打2m，也可以打1.8m、1.5m、1.2m和1.0m天井，以此类推。

2、选择大型号的钻机既可以有效满足客户目前的需求，也可以满足客户将来可能会遇到的更小天井工程施工要求，这样的话，客户进行小口径天井施工时，只需要多购买一套刀具，即可完成新天井施工，实现一机多用，为客户降低了购置费用和使用成本。

同时在销售的时候，可以实现更大的销售额，为公司创造更大的效益。

⑤天井钻机的选择首先根据钻孔深度钻孔直径，初步选择相应的天井钻机，然后对钻机的主要技术参数进行验算：提升力=动力头重量+扩孔钻头重量+钻杆重量+钻压扭矩=破岩阻力矩+摩擦阻力转速根据钻头类型、直径以及滚刀结构确定。