立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法

立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法適用范圍

《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》適用于煤炭、有色金屬和其他非金屬等硬巖礦山立井井筒的施工。適用于井筒凈直徑5米及以上，巖石的硬度越大效果越明顯。

立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法工藝原理

《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》的工藝原理敘述如下：

為滿足硬巖鉆孔的要求，液壓鑿巖機的扭矩、沖擊等參數(shù)必須滿足使用要求。

為滿足通過吊盤喇叭口的要求，傘鉆收攏后的外形尺寸和液壓站的外形尺寸必須能安全通過吊盤喇叭口。

為滿足井筒直徑的使用要求，液壓傘鉆支撐臂外接圓的最小直徑不得設(shè)計井筒直徑。

為滿足最小炮眼圈徑和最大炮眼圈徑的要求，液壓傘鉆所能造孔的最小圈徑不得大于設(shè)計炮眼的最小圈徑，最大圈徑應(yīng)大于井筒荒徑。

為實現(xiàn)快速推進(jìn)，推進(jìn)器的推進(jìn)方式采用油缸一鋼絲繩式，類型為導(dǎo)軌式，推進(jìn)行程滿足鉆孔5米深的要求。

為滿足液壓傘鉆的液壓鑿巖機等各種液壓動作實現(xiàn)的需要，所配液壓站的能力應(yīng)滿足液壓傘鉆所有動作的速度和壓力要求。

為滿足操作要求，輔助系統(tǒng)和操作方式應(yīng)和原氣動傘鉆的操作習(xí)慣和使用要求基本相同。

• 液壓鑿巖機的選擇

鑿巖機（鉆機）是立井施工中不可缺少的主要施工設(shè)備之一。

HYD200型液壓鑿巖機與傳統(tǒng)風(fēng)動鑿巖機械相比極大的提高了生產(chǎn)效率，降低了采掘成本，與中國之外同類機型相比具有極高的性價比。由于液壓鑿巖機具有鉆鑿速度快、效率高、安全可靠、污染小、操作方便等優(yōu)點，使其與傳統(tǒng)風(fēng)動鑿巖機械和動輒上幾十、上百萬的進(jìn)口鑿巖機械相比更符合中國國情，也是截至2009年各礦山提高生產(chǎn)效率、降低采掘成本的首選。

HYD200型液壓鑿巖機為沖擊回轉(zhuǎn)式鑿巖機，沖擊機構(gòu)的沖擊能為200焦，沖擊頻率大于33赫茲，工作壓力14~16兆帕，工作流量小于45升/分鐘，回轉(zhuǎn)機構(gòu)的額定轉(zhuǎn)矩220?！っ?，額定轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘，工作壓力15兆帕，工作流量小于45升/分鐘。經(jīng)過計算和調(diào)研比較，確定在研制的液壓傘鉆中采用HYD200型液壓鑿巖機，液壓傘鉆結(jié)構(gòu)見圖1。

• 推進(jìn)系統(tǒng)

根據(jù)HYD200型液壓鑿巖機的選型，結(jié)合井筒技術(shù)參數(shù)，液壓傘鉆的鉆臂確定為4個，因此推進(jìn)系統(tǒng)的滑架也為4個。

推進(jìn)系統(tǒng)由焊接而成的滑架以及導(dǎo)軌構(gòu)成，上面的兩個導(dǎo)軌用作鑿巖機導(dǎo)向，下面的兩個導(dǎo)軌用于整個滑架與補償架連成一體的定向或擺動的滑架?；艿那岸嗽O(shè)有圓形頂皮，使其在鑿巖時始終頂著掌子面，以避免鉆孔時移動。

在滑架上安裝中扶釬器和前扶釬器，作用是避免打眼時釬桿彎曲，增強釬桿的抗彎強度。

滑架上固定推進(jìn)油缸的活塞桿，當(dāng)壓力油通過進(jìn)油口進(jìn)入油缸的無桿腔，在壓力油的作用下產(chǎn)生推力，將推進(jìn)油缸的缸體向前推進(jìn)，同時帶動鑿巖機向前推進(jìn)。通過油缸一鋼絲繩結(jié)構(gòu)的組合，實現(xiàn)鑿巖機的推進(jìn)速度為推進(jìn)油缸的推進(jìn)速度的2倍。

• 動臂

液壓傘鉆的鉆臂確定為4個，因此動臂也為4個。

四組動臂均勻分布在立柱周圍，每組動臂由動臂體、支臂油缸、傾斜油缸、銷軸等主要部件組成。動臂用于把推進(jìn)器平行移動至井筒底面所需炮眼的極坐標(biāo)位置，并在各油缸鎖死后實現(xiàn)推進(jìn)器空間位置的固定。

動臂的左右擺動靠立柱部分的擺動架、擺動油缸、安裝架、動臂體及液壓操縱閥組成的動臂左右擺動機構(gòu)來實現(xiàn)，左右擺角各60°。

• 立柱

立柱由吊環(huán)、上立柱、下立柱和調(diào)高器等組成，上立柱上安裝擺動架、支撐臂、下立柱等。頂盤位于立柱頂端，其上安裝輔助系統(tǒng)油箱、泵站、液壓鑿巖機的高壓濾油器、氣水路接頭以及支撐臂等部分。上立柱中部的轉(zhuǎn)臂支架作為安裝擺動架的支持體，下立柱安裝中央操縱多路閥，氣動馬達(dá)多路閥、氣動馬達(dá)開關(guān)閥。調(diào)高器在立柱的最下端，與立柱采用螺栓連接。調(diào)高器由導(dǎo)向筒、底座、調(diào)高油缸組成。

• 支撐臂

支撐臂均勻分布在頂盤上，裝有伸縮油缸和升降油缸，撐臂時油缸上斜，收攏時垂直向下或向內(nèi)傾斜。

• 液壓系統(tǒng)

一、輔助動作液壓系統(tǒng)

輔助動作液壓系統(tǒng)由油箱、油泵裝置、操縱臺、支撐臂升降油路、支撐臂伸縮油路、擺動油缸油路、動臂支臂缸油路、平動油路、補償油路、推進(jìn)器傾斜油路、推進(jìn)油缸油路、調(diào)高缸油路等主要部分組成。操縱臺下部四聯(lián)閥直接控制實現(xiàn)推進(jìn)器平行移動和傾斜，補償進(jìn)給頂緊井底工作面，實現(xiàn)動臂左右擺動。下立柱上六聯(lián)多路閥直接控制支撐臂的升降和支撐井壁以及調(diào)高器的升降，實現(xiàn)立柱在井筒位置的固定，各油路都有液壓鎖，實現(xiàn)油路自鎖定位。

二、鑿巖液壓系統(tǒng)

鑿巖液壓系統(tǒng)由動力供應(yīng)系統(tǒng)即電源（包括高壓電纜、變壓器、低壓電纜和電氣開關(guān)箱）通過兩套四聯(lián)泵把電能轉(zhuǎn)化成液壓能，控制液壓鑿巖機的推進(jìn)、沖擊和回轉(zhuǎn)。

液壓鑿巖機的液壓系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，由防爆電機、齒輪泵、油箱、換向閥、逐步打眼閥、推進(jìn)油缸和其他液壓附件組成，其中泵站安裝在吊盤上，通過快速接頭、膠管與鉆架連接。

鑿巖沖擊液壓回路由主泵、多路換向閥、鑿巖機、高壓濾油器組成。

釬桿旋轉(zhuǎn)液壓回路由主泵、換向閥、轉(zhuǎn)釬馬達(dá)組成。

鑿巖機的推進(jìn)液壓回路由主泵、多路閥、調(diào)壓閥、逐步打眼閥、推進(jìn)油缸組成。

立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法施工工藝

《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》的施工工藝流程及操作要點敘述如下：

• 工藝流程

液壓傘鉆下井前的準(zhǔn)備——下井及工作面固定——啟動——鉆孔——收尾工作。

• 操作要點

一、下井前的準(zhǔn)備

1.下井前將各油霧器加滿油之后將油蓋擰緊。

2.檢査各管路部分是否滲漏，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3.操縱推進(jìn)油缸使鑿巖機上下滑動，看其運行是否正常。

4.檢査水路是否暢通，釬桿是否直、鉆頭是否正常。

5.檢査吊環(huán)部分是否可靠，有無松動現(xiàn)象。

6.檢查各操縱手柄是否在“停止”位置，檢查機器收攏位置是否正確，注意軟管外露部分以及頂盤快速接頭處是否符合下井尺寸，以免吊盤喇叭口碰壞管路系統(tǒng)。

7.檢査各快速接頭是否清潔，必要時清洗后用干凈的棉布或塑料將油管口包扎好，以免污物進(jìn)入管路。

8.用兩根鋼絲繩分別在推進(jìn)器上部和下部位置捆緊，防止意外松動。

9.在井底面中心，打一深度400毫米左右的定鉆架中心孔，孔徑40毫米左右，安放鉆座。

10.接通液壓站的電源進(jìn)行空載試驗，以確定油泵的旋轉(zhuǎn)方向是否正確。方向不正確時調(diào)整接線，正常后方可下井。

二、下井及工作面固定

1-事先同提升機司機、井口、吊盤和工作面信號工聯(lián)系好，講明傘鉆下落各深度應(yīng)注意的事項，以便很好配合，確保安全操作。

2.傘鉆上下井轉(zhuǎn)換掛鉤時，井蓋門必須關(guān)上。

3.傘鉆通過吊盤喇叭口時，應(yīng)停下由信號工連接快速接頭，并仔細(xì)檢查是否有突岀部分碰吊盤后繼續(xù)下放，注意傘鉆與吊盤間距離應(yīng)小于9米，以免拉斷管路。

4.下放傘鉆離井底300毫米時，停止下放，放好底座。應(yīng)將傘鉆移至井筒中央，坐于底座上，此時用奪鉤繩將傘鉆吊正，隨后由信號工接通吊盤上的總風(fēng)管（先用小風(fēng)吹凈管口內(nèi)污物）。

5.接通球閥，啟動氣動馬達(dá)使油泵工作，供給壓力油。操作立柱油路閥升起支撐臂，伸出支撐爪，撐住井筒壁，整個傘鉆垂直固定后放松穩(wěn)繩少許使之拉住傘鉆，確保安全。

6.支撐臂支撐位置要避開升降人員、吊桶及吊泵等設(shè)備位置，以免碰壞。同時，在支撐臂撐住井壁后不可開動調(diào)高油缸，以免折斷支撐臂。

7.立柱固定時要求垂直井底面，以避免炮眼偏斜和產(chǎn)生卡釬現(xiàn)象。

三、啟動

1.啟動前先接通電源。

2.吊盤信號工啟動電動機時，先點動數(shù)次，一是觀察電動機的旋轉(zhuǎn)方向是否按箭頭指示方向（或面向電動機后端蓋排風(fēng)扇順時針旋轉(zhuǎn)），二是給液壓系統(tǒng)充滿液壓油。

3.鉆機啟動前先檢查各手柄，應(yīng)均處于中間位置上。

4.水泵電機接通前應(yīng)檢查水路是否接通，打開泵頭上的螺堵直到穩(wěn)定的水流流出。點動數(shù)次，觀察電動機的旋轉(zhuǎn)方向是否按箭頭指示方向旋轉(zhuǎn)。

四、鉆孔

1.操縱三聯(lián)換向閥動作，將鉆臂推進(jìn)器放到要鉆孔的位置的軸線方向。

2.操縱定位補償閥，將滑架與工作面定好位置。

3.打開注水節(jié)門給鑿巖機供水沖洗炮孔。

4.操縱轉(zhuǎn)釬閥，使釬桿回轉(zhuǎn)（逆時針為鑿巖作業(yè)，順時針為卸釬桿）。

5.操縱鑿巖推進(jìn)手柄，使鑿巖作業(yè)前進(jìn)或后退。

6.推動逐步打眼閥手柄，先慢速小沖擊鑿巖，當(dāng)釬頭進(jìn)入巖石后推進(jìn)力升高，沖擊閥自動換向工作。

7.當(dāng)釬頭充分進(jìn)入巖石，確定不會有偏斜危險時，將逐步打眼閥手柄推到底，正式進(jìn)行鑿巖工作。

8.當(dāng)推進(jìn)行程達(dá)到終點時，拉回沖擊與回轉(zhuǎn)手柄，停止沖擊與回轉(zhuǎn)。

9.拉回逐步打眼閥手柄，回到原位。

10.拉回鑿巖推進(jìn)手柄使鑿巖機向上退回原位。

11.將推進(jìn)器移到下一個孔位繼續(xù)鑿巖作業(yè)。

12.鉆孔時注意事項：打眼過程中，輔助提升上下人和輸送工具時，信號工應(yīng)特別注意，防止碰傷支撐臂、動臂或擠壓傷人；動臂移動開新眼位，補償油缸動作，使頂尖緩緩頂緊井筒底面。鑿巖過程中，推進(jìn)器必須在工作面上，不能離地吊打；擺動動臂回轉(zhuǎn)角度時，應(yīng)注意防止互相碰撞。如一臂遇故障不能工作時，可由相鄰臂幫助繼續(xù)完成；鉆孔時水沖洗炮孔應(yīng)正常流出，如發(fā)現(xiàn)水不流出時，應(yīng)立即退鉆檢查處理；鉆進(jìn)時嚴(yán)禁反轉(zhuǎn)（從上向下看為順時針）鑿巖機蓄能器充氮氣壓力正常為6兆帕；鉆進(jìn)速度一經(jīng)調(diào)定合適后，一般不應(yīng)變動，如需變動時應(yīng)按要求進(jìn)行調(diào)整。

五、收尾工作

1-所有炮眼打完后，先將各動臂收攏，停在專一的位置上，卸下釬桿，將鑿巖機放到最低位置，確保收攏尺寸。

2.適當(dāng)?shù)靥峋o奪鉤繩，收攏4個支撐臂后再收回調(diào)高油缸，使奪鉤繩受力，防止傘鉆傾倒，用鋼絲繩上下捆緊。

3.停止供氣供水，打開吊盤上的快速接頭并封堵好，準(zhǔn)備提升到井口安全放置。

4.提升打鉆人員到地面，然后提升傘鉆到地面，并用電動葫蘆倒到傘鉆放置處。

六、釬桿和鉆頭的試驗和改進(jìn)

沖擊旋轉(zhuǎn)鑿巖是最常用的鉆眼方法，根據(jù)炮孔的深度可分為兩種，深孔鑿巖和淺孔鑿巖。炮孔深度小于5米的一般為淺孔，常用單支釬桿，而炮孔深度大于5米的一般劃為深孔，在國外發(fā)達(dá)國家，淺孔鑿巖一般采用臺車釬桿或整體釬桿，而在中國絕大部分采用錐形連接釬具。

螺紋連接釬桿是指釬桿的兩頭具有螺紋的釬桿，根據(jù)螺紋的直徑與桿體外徑的關(guān)系，釬桿包括接桿釬桿、輕型接桿釬桿、鉆車釬桿和MF釬桿等。這類釬桿的特點是通過桿體上的螺紋將釬尾、釬桿、套管、釬頭連接成一個鑿巖釬具組。釬具組對連接螺紋的基本要求是：連接緊密、能量傳遞效果好、耐磨性強及拆卸方便等。截至2009年，常用的螺紋形式有波形螺紋和梯形螺紋兩種。

釬頭是鑿巖釬具組中直接對巖石作功的部件。根據(jù)沖擊碎巖原理，對合金釬頭的要求是：破巖有效、排粉效果好、幾何形狀穩(wěn)定、堅固耐磨、鑿巖速度快、鉆孔圓直以及連接可靠和拆卸方便七而釬頭的幾何結(jié)構(gòu)、使用壽命、鑿巖速率和生產(chǎn)成本，則是釬頭生產(chǎn)中主要的技術(shù)、質(zhì)量和經(jīng)濟指標(biāo)。

釬頭從頭部的合金分布形式主要分為_字形釬頭、十字形釬頭和球齒形釬頭三類，一字形釬頭由于價廉物美而應(yīng)用廣泛，十字形和球齒形釬頭用于一些特定的如片狀頁巖、巖石特硬、巖石磨蝕性強等場所。

釬桿和釬頭是鑿巖機的配套消耗品，因此選擇釬桿和釬頭必須與所使用的鑿巖機相匹配，同時還必須與所鑿巖石的軟硬及磨蝕性相匹配，這樣才能減少消耗品的消耗，提高工作效率。實踐證明，釬具的使用壽命是由釬具的內(nèi)在質(zhì)量、科學(xué)的選擇、正確的使用三方面決定的。

一般的選擇匹配原則為：大功率的鑿巖機選用橫面積大的釬桿，選用優(yōu)質(zhì)的單位面積抗沖擊力強的釬桿，選用厚片、高片的硬質(zhì)合金釬頭或十字形釬頭（增加硬質(zhì)合金的體積，降低單位體積承受的沖擊力），軟巖選擇高硬度硬質(zhì)合金提高工作效率，硬巖選擇高強度的硬質(zhì)合金減少碎片的可能性，磨蝕性強的巖石應(yīng)選擇抗磨性好的硬質(zhì)合金。

根據(jù)液壓傘鉆所選配的HYD-200液壓鑿巖機的性能，結(jié)合巖石完整性好、硬度大的地層特點，釬桿選用波形螺紋連接的六方釬桿，型號為B35，螺紋直徑為32毫米，長度為5.5米；選用直徑為51毫米和57毫米（應(yīng)用于巖石破碎地層）的鉆頭。在使用時，鉆孔深度5米，炮眼數(shù)為67個，采用段高為3.6米整體下行金屬模板，每次爆破進(jìn)尺為3.8~4.0米，爆破率達(dá)到80%，B35釬桿不僅可以滿足使用要求，而且不會像B25釬桿那樣易于變形和折斷。根據(jù)巖石的特性，在鉆頭的使用中根據(jù)巖石的變化，及時改變鉆頭規(guī)格型號可使造孔速度提高50%，爆破效率提高50%。

根據(jù)《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》中的鑿巖、提升和運輸各個環(huán)節(jié)相互匹配的要求，使設(shè)備綜合能力最大限度地得到發(fā)揮，取得快速、經(jīng)濟施工的效果。經(jīng)過實踐總結(jié)，液壓傘鉆鑿巖主要配套設(shè)備選型見表1。

參考資料：

《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》的工法特點是：

液壓傘鉆的各項技術(shù)參數(shù)，滿足立井機械化配套的要求；傘鉆的操作與原風(fēng)動傘鉆相似，作業(yè)人員不需長時間培訓(xùn)；傘鉆配套的鉆桿和鉆頭能滿足硬巖打眼的需要，但消耗量小于氣動傘鉆的消耗量；液壓系統(tǒng)安裝維修簡單，管線連接簡便；液壓站的結(jié)構(gòu)合理，既能滿足液壓傘鉆的使用要求，又考慮了井下吊盤的空間；液壓傘鉆的鉆孔深度和炮眼圈徑與硬巖的爆破參數(shù)相適配。

液壓鑿巖機與氣動鑿巖機相比有如下優(yōu)點：

（1）節(jié)約能源：對一定鉆進(jìn)能力的鉆機來說，電動液壓系統(tǒng)所需的功率只有氣動鉆機功率的1/3，功率損失小，故可節(jié)約能源。

（2）鑿巖效率高，速度快：經(jīng)試驗對比，在同類巖石和相同孔徑的條件下，鑿深孔用液壓鑿巖機比氣動鑿巖的鑿巖速度提高2倍以上，鑿巖速度可達(dá)0.8~1.5米/分鐘。

（3）鉆桿成本低：由于液壓鑿巖機的轉(zhuǎn)速、壓力等參數(shù)可調(diào)整，因此能在不同巖石條件下選擇最優(yōu)的鑿巖參數(shù)，以此可以使鉆桿適應(yīng)不同的巖層條件，減少鉆桿損壞。又由于液壓鑿巖沖擊應(yīng)力波平緩，傳遞效率高，因此鉆具和釬桿一般可節(jié)約15%~20%。

（4）降低鑿巖成本：由于液壓壓力比氣動壓力高10倍左右，因此在相同的沖擊功率工作時液壓鑿巖機活塞受力面積小，沖擊活塞面積接近釬尾面積，應(yīng)力傳遞損失小，受力均勻，壽命高，故障少，故成本費可降低30%左右。

（5）改善工作環(huán)境：由于液壓鑿巖機不排除廢氣，因而沒有廢氣所夾雜的油污所造成的對環(huán)境的污染，提高了工作面的能見度，改善操作環(huán)境。液壓鑿巖除金屬撞擊聲外，無廢氣排放聲音，故比氣動鑿巖機噪聲降低。

（6）采用液壓鑿巖機施工可提高施工質(zhì)量：由于液壓鑿巖機能保證鉆孔深度和間距的精度，故可提高炮孔的施工質(zhì)量。

截至2009年，礦山立井機械化快速施工工法中的破巖方式主要為鉆爆法施工，而造孔普遍采用以壓風(fēng)為動力的傘型鉆機，這種鉆機一般有5~9臺風(fēng)動鑿巖機同時作業(yè)，每次鉆孔深度4~5米。但這種鉆機存在如下幾種不足：（1）噪聲大。每臺鑿巖機噪聲達(dá)130分貝以上，而多臺鑿巖機同時作業(yè)時，其共鳴、共振的聲頻、聲壓強度已超出2009年前市場在用聲級儀的測量范圍，對作業(yè)人員身心傷害巨大。（2）鉆進(jìn)能力有限。在普通地層中鉆進(jìn)，其鉆進(jìn)速度比較理想，但在堅硬巖層中應(yīng)用時，其鉆進(jìn)能力明顯不足。（3）能耗高。由6部風(fēng)動鑿巖機組成的1臺傘鉆，其耗風(fēng)量可達(dá)80立方米/分鐘，這種高耗風(fēng)量的風(fēng)動設(shè)備，其能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電動設(shè)備。

為提高立井的施工速度，解決鑿巖問題是最主要的方向。借鑒巖石平巷施工所采用的液壓鑿巖臺車的應(yīng)用情況，革新鑿巖機具，采用電動液壓傘鉆代替風(fēng)動傘鉆，提高了立井硬巖鑿巖的工作效率，并解決了立井鑿巖工序中的噪聲和高能耗問題。

礦山建設(shè)項目中，巖石硬度大（巖石普式硬度系數(shù)多大于10，有的甚至超過20）是制約礦山建設(shè)速度的重要因素之一。立井基巖段鉆爆法施工中，截至2009年，采用的是傘鉆造孔、煤礦許用炸藥爆破、中心回轉(zhuǎn)抓巖機裝砰、鑿井提升機掛砰石吊桶提升、整體金屬下行模板砌壁、底卸式吊桶下混凝土，機械化程度相對較高。該種施工方法中，傘鉆造孔是施工過程中十分重要的一個工序，截至2009年，在施工中常用的傘鉆是以壓縮空氣為動力，配用YGZ55型或YGZ70型風(fēng)動鑿巖機。風(fēng)動傘鉆主要由立柱、支撐臂、動臂、推進(jìn)器、液壓系統(tǒng)、風(fēng)水系統(tǒng)、風(fēng)動鑿巖機等7個部分組成。操作使用主要由傘鉆掛鉤、傘鉆下井、傘鉆固定、打眼、停機收鉆、提鉆上井等步驟構(gòu)成。

截至2009年，中國國內(nèi)普遍使用的風(fēng)動傘鉆配YGZ70型鑿巖鉆，使用B25毫米鉆桿和ф55毫米十字鉆頭。該風(fēng)動鑿巖機的工作壓力、額定轉(zhuǎn)矩均不能滿足硬巖造孔的要求，在硬巖地層中使用時普遍出現(xiàn)造孔時間長、斷釬桿、掉鉆頭、卡鉆等現(xiàn)象。公司在山東會寶嶺鐵礦主井井筒施工中，使用普通傘鉆每茬炮要損耗20-26個鉆頭，損耗16-20根鉆桿，且造孔時間均在10個小時以上；公司在梁北煤礦混合井井筒施工中，遇到硬度極高的二疊系上統(tǒng)石千峰組（俗稱“平頂山砂巖”，巖石普式硬度系數(shù)為15左右），造孔時間平均超過15小時，斷釬桿、掉鉆頭、卡鉆現(xiàn)象普遍。

為了適應(yīng)硬巖巖層的立井施工需要，提高硬巖的鑿井速度，同時達(dá)到節(jié)能降耗的目的，中煤第五建設(shè)有限公司三處根據(jù)施工需要提出了改進(jìn)硬巖地層造孔機具的研究課題，以提高硬巖鉆孔速度。

該研究的具體內(nèi)容為：（1）液壓傘鉆主要技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化與設(shè)計；（2）根據(jù)設(shè)計參數(shù)制作液壓傘鉆；（3）根據(jù)液壓傘鉆的現(xiàn)場試用情況研究傘鉆的使用和維修方法；（4）液壓傘鉆配套釬桿及鉆頭的選擇、試驗與改進(jìn)；（5）液壓傘鉆與原氣動傘鉆的不同之處是增加液壓站，液壓站固定在吊盤上，故研究內(nèi)容還包括液壓站上下井的方法和吊盤固定方法以及電力電纜的敷設(shè)、液壓管路的連接方法的確定與實施。通過以上研究與應(yīng)用，形成了《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》。

《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：

• 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

該工法執(zhí)行的主要規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)有：

1.《礦山井巷工程施工及驗收規(guī)范》GBJ 213-90；

2.《煤礦井巷工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》MT 5009-94；

3.《煤礦安全規(guī)程》（2010年版）。

• 工程質(zhì)量管理體系

1.明確質(zhì)量目標(biāo)，實行目標(biāo)管理

施工中，根據(jù)總體目標(biāo)要求和各類標(biāo)準(zhǔn)對保證項目、基本項目及允許偏差項目的規(guī)定，明確各單位工程和分部分項工程的質(zhì)量目標(biāo)，制定切實可行的保證措施，認(rèn)真貫徹執(zhí)行。

2.建立質(zhì)量管理系統(tǒng)，明確職責(zé)分工

建立行政、技術(shù)和經(jīng)濟管理相結(jié)合的質(zhì)量管理系統(tǒng)，明確各類工作人員的職責(zé)，以保證質(zhì)量目標(biāo)的實現(xiàn)。

• 質(zhì)量保證主要措施

1.設(shè)備質(zhì)量的控制：所購設(shè)備和配件要盡量保持穩(wěn)定的貨源和穩(wěn)定的質(zhì)量。杜絕不合格原材料進(jìn)場、入庫、使用。

2.實行專職質(zhì)檢員對穩(wěn)鉆、鉆孔質(zhì)量進(jìn)行跟班檢查驗收制度，不合標(biāo)準(zhǔn)不得進(jìn)行下一道工序施工，從施工過程控制上保證工程質(zhì)量。

3.嚴(yán)格按施工圖設(shè)計、施工組織設(shè)計和施工措施組織施工，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，并做好有關(guān)記錄。加強施工現(xiàn)場的組織管理，明確各工種操作人員的職責(zé)，加強自檢互檢。

4.嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量管理體系三個層次文件的有關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格按質(zhì)量管理程序要求進(jìn)行施工和管理。確保工程質(zhì)量總體目標(biāo)的實現(xiàn)。

5.施工檢測

施工檢測是檢查鉆孔施工質(zhì)量好壞的最有效手段，是工期、質(zhì)量、安全管理體系中的重要一環(huán)。在井筒施工鉆孔過程中，施工檢測是經(jīng)常、反復(fù)甚至是每天都要做的事情。

1）井筒十字中心線及井筒中心線的檢測：

井筒開挖后，在封口盤的井筒中心安裝井中下線板，用細(xì)鋼絲配錘球作為井筒施工的中心線。井筒十字中心線要定期檢測。

2）井筒施工中高程的檢測：在施工至井筒凍結(jié)段下部壁座等位置時，將高程導(dǎo)至封口盤，再從封口盤下放一檢定過的長鋼尺，加上比長、拉力、溫度、自重等的改正，將高程傳遞至井下，以控制相關(guān)部位的施工高程。

3）鉆孔深度的測量：對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為井筒施工提供可靠數(shù)據(jù)。

《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》的效益分析是：

1.節(jié)約能源：電動液壓系統(tǒng)所需的功率只有氣動鉆機功率的1/3且功率損失小。

2.鑿巖效率高，速度快：在同類巖石和相同孔徑的條件下，鑿深孔用液壓鑿巖機比氣動鑿巖的鑿巖速度提高兩倍以上，鑿巖速度達(dá)0.8~1.5米/分鐘。

3.鉆桿成本低：減少鉆桿損壞，鉆具和釬桿一般可節(jié)約15%~20%。

4.降低鑿巖成本：在相同的沖擊功率工作時液壓鑿巖機活塞受力面積小，沖擊活塞面積接近釬尾面積，應(yīng)力傳遞損失小，受力均勻，壽命高，故障少，故成本費可降低30%左右。

5.改善工作環(huán)境：液壓鑿巖機不排除廢氣，沒有廢氣所夾雜的油污所造成的對環(huán)境的污染，提高了工作面的能見度，改善操作環(huán)境，比氣動鑿巖機噪聲降低。

6.可提高施工質(zhì)量：液壓鑿巖機能保證鉆孔深度和間距的精度，可提高炮孔的施工質(zhì)量。

采用《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》施工時，除應(yīng)執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項：

• 安全管理主要制度

1.建立以項目經(jīng)理為主要安全責(zé)任者的安全生產(chǎn)責(zé)任制，做到層層落實，實行下級對上級負(fù)責(zé)逐級聯(lián)保制和班組互保制，對現(xiàn)場24小時不失控。對生產(chǎn)中岀現(xiàn)的安全問題，實行跟蹤解決并落實措施，杜絕事故的發(fā)生。

2.建立健全安全監(jiān)督檢查機構(gòu)，按照安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)及安全生產(chǎn)重大隱患排查制度的要求，定期組織安全檢查，做到警鐘長鳴，把安全事故消滅在萌芽狀態(tài)，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。

3.嚴(yán)格執(zhí)行一工程一措施的管理制度。工程開工前，將施工順序、技術(shù)要求、操作要點、達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及安全注意事項，認(rèn)真向工人進(jìn)行交底，切實貫徹落實。

4.經(jīng)常向職工進(jìn)行技術(shù)、安全教育，提高安全意識和技術(shù)水平。對要害工種進(jìn)行考核，堅持持證上崗制度。

5.建立健全各項管理制度和安全生產(chǎn)崗位責(zé)任制，并嚴(yán)格執(zhí)行。

6.對項目部實行安全承包制度、安全風(fēng)險抵押金制度、安全獎罰制，并實行安全技能賬戶及安全目標(biāo)獎罰制度等，確保工程施工安全。

• 安全管理主要措施

1.液壓傘鉆上下井必須按照管理規(guī)定編制專項安全技術(shù)措施。

2.液壓傘鉆司機必須經(jīng)培訓(xùn)后上崗，并遵守各項管理規(guī)定和服從指揮。

3.液壓傘鉆的用電必須滿足使用要求，并使用漏電保護(hù)，用電參數(shù)必須有計算說明書。

4.井上下口的防爆插銷必須滿足使用要求，并按防爆要求管理。

5.液壓傘鉆送電使用前，瓦檢員應(yīng)檢測防爆插銷開關(guān)及電機周圍10米范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛?，?dāng)瓦斯?jié)舛瘸^1.5%，嚴(yán)禁使用；加強通風(fēng)，待瓦斯?jié)舛冉禐?.5%后方可使用。

6.液壓傘鉆使用過程中，瓦檢員應(yīng)隨時檢測工作面回風(fēng)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?，只有瓦斯?jié)舛鹊陀?.5%方可使用。

7.液壓傘鉆供電采用專用開關(guān)、專用變壓器、專用插銷，并納入瓦斯電閉鎖控制范圍內(nèi)（瓦斯電閉鎖即指一旦瓦斯超限，井下及井口20米范圍內(nèi)所有非本質(zhì)安全性電氣設(shè)備必須斷電）。

8.液壓傘鉆使用過程中應(yīng)派專人負(fù)責(zé)觀察、看護(hù)電纜，防止電纜破皮漏電傷人。

9.在井下操作過程中，操作司機注意觀察人及物的位置。

10.液壓傘鉆工作時，支持機構(gòu)應(yīng)平穩(wěn)。

11.液壓傘鉆每次應(yīng)用前應(yīng)清除機器上的浮砰和雜物，然后空車運轉(zhuǎn)，待機器正常后再工作。

12.液壓傘鉆司機必須經(jīng)過操作訓(xùn)練，掌握操作技術(shù)后方能操作機器。

13.液壓傘鉆司機離開機器時，必須將操縱閥置于零位，并停掉電源。

14.零件如發(fā)現(xiàn)磨損、變形嚴(yán)重或緊固件有松動情況時，應(yīng)立即停止工作，進(jìn)行修理或更換新零件，待修復(fù)完善后方可繼續(xù)使用。

15.液壓傘鉆的提升的鋼絲繩應(yīng)定期檢查，必須符合安全規(guī)程的要求。

《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》的應(yīng)用實例如下：

• 應(yīng)用實例1：山東臨沂會寶嶺鐵礦主井

2008年4月，中煤五公司第三工程處中標(biāo)山東臨沂會寶嶺鐵礦主井井筒掘砌工程，該礦井位于山東省蒼山縣，設(shè)計能力300萬噸/年，采用立井開拓方式，工業(yè)廣場內(nèi)設(shè)計4個立井，分別為主井、副井、中央風(fēng)井和回風(fēng)井。主井井深701米，凈直徑5.3米。單層素混凝土井壁，壁厚300毫米。井筒采用普通鉆爆法施工。井筒巖石硬度ρ值超過17，最大達(dá)21.3。

井筒施工初期采用風(fēng)動傘鉆鑿巖，之后采用液壓傘鉆鑿巖。通過兩種設(shè)備應(yīng)用的經(jīng)濟效益分析利用液壓傘鉆施工，從節(jié)電、施工工期、材料節(jié)約等三方面的直接效益為189.9萬元，

該立井在單鉤、硬巖條件下，基巖段平均月成井達(dá)90米。

• 應(yīng)用實例2：安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司李樓鐵礦南風(fēng)井

安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司李樓鐵礦設(shè)計年產(chǎn)鐵礦石500萬噸，采用立井開拓。南風(fēng)井井筒凈直徑5.5米，井筒設(shè)計深度601.0米，井筒表土及風(fēng)化基巖段采用凍結(jié)法施工，表土層厚度121.5米，凍結(jié)深度193米，基巖段采用普通鉆爆法施工。

采用“立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖技術(shù)”有效的解決了高硬度巖石的造孔問題，提高了造孔效率，節(jié)約了施工成本。與風(fēng)動傘鉆相比，縮短井筒正規(guī)循環(huán)時候，工作面環(huán)境得到了改善。提高了井筒的施工質(zhì)量，縮短了建井工期。

• 應(yīng)用實例3：中鋼集團劉塘坊鐵礦北風(fēng)井

劉塘坊礦業(yè)位于安徽省霍邱縣周集鎮(zhèn)境內(nèi)，設(shè)計年產(chǎn)鐵礦石150萬噸，采用立井開拓，其中北風(fēng)井井筒凈直徑5.0米，井筒深度525米，表土段及風(fēng)化基巖段采用凍結(jié)法施工，表土層厚度302米，凍結(jié)深度310米，基巖段采用普通鉆爆法施工。

采用“立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖技術(shù)”解決了高硬度巖石的造孔問題，提高了造孔效率，節(jié)約了施工成本。與風(fēng)動傘鉆相比，縮短了造孔時間，釬桿、鉆頭消耗量大幅減少，節(jié)約施工成本。同時降低了工作面噪聲，保障了職工的職業(yè)健康安全，減少對環(huán)境的污染。

《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》的環(huán)保措施如下：

• 環(huán)境目標(biāo)控制

一、初始環(huán)境評審

1.開工前明確使用的相關(guān)法律、法規(guī)及其他應(yīng)遵守的要求。

2.評價環(huán)境現(xiàn)狀與上述要求的符合程序，包括污染物排放、化學(xué)品使用、資源能源消耗情況等。

3.所在區(qū)域的相關(guān)環(huán)境背景資料，包括用地使用歷史沿革污染物排放管網(wǎng)位置分布、功能區(qū)域劃分等。

4.相關(guān)方提供的報告、記錄等背景資料。

二、環(huán)境因素調(diào)查

識別工程施工過程中可能存在的各種環(huán)境因素。

三、確定環(huán)境目標(biāo)

對廢水、廢氣、噪聲等進(jìn)行控制，做到達(dá)標(biāo)排放；對固體廢棄物進(jìn)行控制，做到分類收集，分類處理；對危險品進(jìn)行有效控制，建立危險品倉庫。

四、制定環(huán)境管理方案

1.采用電動液壓設(shè)備，建少廢氣排放。

2.合理控制化學(xué)品使用，禁止直接傾倒化學(xué)品和成分不明的液體。

3.廢棄的油類應(yīng)禁止亂倒亂放。

4.設(shè)備安裝消聲裝置，施工現(xiàn)場噪聲做到不超過85分貝。

• 環(huán)境保護(hù)措施

一、開工前組織全體干部職工進(jìn)行環(huán)境保護(hù)學(xué)習(xí)，增強環(huán)保意識，養(yǎng)成良好的環(huán)保習(xí)慣。

二、在生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)修建必要的臨時排水渠道，并與永久性排水設(shè)施相連，不至引起淤積沖刷。

三、施工廢水、廢油、生活污水分別進(jìn)入污水沉淀池和生化處理池，凈化處理后排放。生活區(qū)及生產(chǎn)區(qū)修建水沖式廁所，專人清掃。

四、通風(fēng)機等選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的低噪聲設(shè)備，并采取措施，降低噪聲污染。

五、機具沖洗物包括水泥漿、淤泥等應(yīng)引入污水井中，以防止未經(jīng)處理的排放，還要防止污水、含水泥的廢水、淤泥等雜物從工地流至鄰近工地上或積累在工地上。

六、派專人定時清理現(xiàn)場空罐子、油筒、包裝等環(huán)境污染物，并及時清理現(xiàn)場積水。

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質(zhì)[2011]154號，《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。 2100433B

硬巖勁鉆產(chǎn)品系列

硬巖勁鉆品牌產(chǎn)品：旋挖截齒系列，公路銑刨齒系列，煤截齒系列 。

硬巖勁鉆產(chǎn)品特點

真空釬焊及高端熱處理工藝，冷擠壓精鍛毛坯 。

硬巖勁鉆適用領(lǐng)域

樓房地基，橋梁建設(shè)，道路施工鉆孔挖掘工程，煤礦開采及巷道，隧道，地面開溝等工程的掘進(jìn)，瀝青路面銑刨，水泥道路銑刨 。

主要由主機架、伸縮鉆臂、推進(jìn)器、導(dǎo)狀式鑿巖機、液壓和氣動系統(tǒng)及操縱系統(tǒng)等組成。主機架包括中心立柱和伸縮支撐臂，立柱中空，內(nèi)腔為液壓油箱，支撐臂位于立柱上部徑向布置，用液壓缸可從豎直收攏位置擺至水平以上10°-15°位置、鉆臂設(shè)置在毛柱周圍，由液壓缸推動伸縮和呈傘狀開合徑向移動，手動繞立柱中心擺動。推進(jìn)器有由液壓馬達(dá)或氣馬達(dá)驅(qū)動的絲杠、鏈條和鋼繩式，裝有氣動或液壓導(dǎo)軌式鑿巖機。主開關(guān)和液壓泵設(shè)在立柱項部，操作盤設(shè)在下部，鑿巖機和推進(jìn)器操作集中在推進(jìn)器前部。工作時，鉆架用地面絞車從井口經(jīng)吊盤喇叭口下放到井底工作面，立柱頂在井中心，支臂撐緊井壁，裝有階巖機和推進(jìn)器的鉆臂伸縮并呈傘狀開合達(dá)到工作面任意位置對準(zhǔn)孔位，然后啟動機器鉆鑿下向炮孔。鉆孔結(jié)束后，收攏支撐臂和鉆臂。將鉆架提升到地面存放 。