反井鉆機在井下作業

 

 

 

　　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線穿脈的天溜井聯道處開鉆，改變了以往天井施工作業由人工開鉆的歷史，實現了由反井鉆機一次成型的天井作業施工。

 

　　三鑫公司以往進行豎井、天溜井、通風井施工時，均采用吊罐和爬罐法施工，工藝復雜、生產效率低、勞動強度大、工作環境差，特別是安全隱患大，粉塵、污風對施工作業人員的安全構成極大威脅。近年來，三鑫公司加快安全科技應用的步伐，在井下作業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用，降低了作業人員的勞動強度，成井質量好、速度快、工效高，使作業人員的人身安全更有保證，提高了井下機械化作業水平和企業經營效益，為長江中下游的非煤礦山井下機械化作業提供了參考。

 

反井鉆機施工安全

 

　　傳統的溜井施工時，采用人工裝藥放炮，即：風鉆工先打眼，再自下而上人工裝藥放炮，作業工藝流程復雜，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，安全威脅和技術誤差較大。

 

　　而使用反井鉆機則是先由上往下鉆一個先導孔，然后在下水平巷道卸去先導孔鉆頭，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、作業效率高、施工安全可靠、成井質量好等優點。

 

　　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、穩定鉆桿、三牙輪鉆頭及擴孔鉆頭等)液壓操作臺、鉆機基礎、鉆桿起吊裝置等組成。反井鉆機在作業中，通過對巖石進行沖擊、擠壓、剪切，從而破碎巖石。導孔時，破碎的巖渣被正循環的洗井液排出鉆孔。擴孔時，產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、碎石對作業人員的危害，提高了作業人員的職業安全健康水平。

 

　　為保障反井鉆機這一大型機械的安全作業，前期還有許多準備工作要做到位。在反井鉆機施工前，必須按生產技術設計要求，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、通風正常、支護完好，利于排水和排矸。

 

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

 

　　在鉆機架設穩定前，必須將供電、供水、排水、壓風系統的電纜和各種管路接到作業地點。供電必須有專用設備，供水必須能滿足需要量，并有一定的水壓，自作業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，還必須要做好穩鉆工作。穩鉆的好壞也直接影響成井的質量，并對鉆機的工作狀態產生較大的影響。如果工作中鉆機發生偏移，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提供一個安全穩定的環境，保證機械的作業安全，減少對現場作業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狀態為穩鉆，這也是安全狀態。但在鉆進工作中，遇到巖石堅硬時，鉆機轉速快，風壓低，排水不暢，就會出現堵鉆現象，堵鉆是常見且極易發生的鉆進事故。堵鉆后，巖渣返不上來，鉆桿不能旋轉，嚴重時可能導致鉆桿折斷，對現場操作人員造成傷害。一般情況下，堵鉆后，鉆機就動不了，操作人員不應再強行作業，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設計圖施工，澆灌混凝土必須達到設計標號;二是穩鉆時，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，經常檢查主要緊固件，發現松動及時處理。

 

　　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。

 

　　發生堵鉆事故后，三鑫公司根據不同的情況，采取相應措施進行處理。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。當堵鉆比較嚴重時，風、水攪動已不足以排除事故，則必須松開鉆桿，將一根長風管順鉆桿輸水孔插至堵塞處的上部，先注水后送風，反復交替，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生偏斜。偏移容易產生事故，因為反井鉆機在正常情況下和偏斜情況下的工作狀態是不同的。反井鉆機正常鉆進時，推拉力和扭矩比較平穩，變化不會太大，也不會產生劇烈變化;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。

 

　　根據應用情況，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裝構件，杜絕因構件變形而引起的偏移，鉆進中經常檢查，及時緊固松動的穩裝構件;二是用低軸壓、慢鉆速開孔，直至第一根穩定鉆桿全部進入導孔后，再酌情加大軸壓并提高鉆速，在達到鉆進深度后，按正常參數鉆進;三是導向孔開孔時使用導向器，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，在不均質巖層中鉆進應低軸壓鉆進，鉆進速度緩慢均勻。