立井软岩特殊钻孔施工工艺.pdf

本发明公开一种立井软岩特殊钻孔施工工艺，其工艺步骤为：(1)先将FJD伞形钻架下井，(2)FJD伞形钻架下井后安装压缩空气管道，将压缩空气送进FJD伞型钻架上的压缩空气分配装置和FJD伞型钻架的气动式支撑臂的汽缸，(3)再打开气动式支撑臂的控制阀，将FJD伞型钻架撑开，(4)通过竖直设置的钻机固定架把TMY6型潜孔钻机安装到FJD伞形钻架的每个伞杆上，(5)安装钻杆、钻头和扩孔器，(6)开启TMY6型潜孔钻机控制阀，启动TMY6型潜孔钻机，(7)开启起落气缸控制阀，起落气缸带动钻机向下运动，(8)最后将起落气缸控制阀换向使起落气缸带动钻机向上运动，将钻具提出钻孔，完成钻孔工作。本工艺比冲击凿岩方式钻孔效率提高25％以上。

1、  一种立井软岩特殊钻孔施工工艺，其施工步骤主要有钻架下井、移钻下井、开钻钻进、钻进过程中的辅助工作和井下钻架的回收升井，其特征在于：其工艺步骤为：(1)、先将FJD伞形钻架下井，(2)、FJD伞形钻架下井后安装压缩空气管道，将压缩空气送进FJD伞型钻架上的压缩空气分配装置和FJD伞型钻架的气动式支撑臂的汽缸，(3)、再打开气动式支撑臂的控制阀，将FJD伞型钻架撑开，(4)、通过竖直设置的钻机固定架把TMY6型潜孔钻机安装到FJD伞形钻架的每个伞杆上，(5)、安装钻杆、钻头和扩孔器，(6)、开启TMY6型潜孔钻机控制阀，启动TMY6型潜孔钻机，(7)、开启起落气缸控制阀，起落气缸带动钻机向下运动，(8)、最后将起落气缸控制阀换向使起落气缸带动钻机向上运动，将钻具提出钻孔，完成钻孔工作。

2、  根据权利要求1所述的一种立井软岩特殊钻孔施工工艺，其特征在于：所述的钻架下井是钻架下到井下后，钻架底部距离地面300-500mm，将井底风管和伞钻上的风管对接，然后调节伞钻控制支撑臂的风阀，将三个支撑臂支起，调节支撑臂上的伸缩气缸，将支撑臂顶到井壁上，靠气缸的伸缩，将钻机架缓慢平移到井筒中央位置，用支座支撑上钻架中央的立柱，然后放松吊挂的钩头，所述的移钻下井是将钻机固定架、钻机吊挂于井架边缘的位置，然后将钻机固定架、钻机推到靠近井口的主提钩头一侧，用钩头挂住伞钻顶部的绳套，钩头缓慢提起，将吊挂钻架的另一根绳套摘钩，主提绞车将钻架提到一定高度，打开井盖门，将伞钻下降到井底工作面并进行固定，所述的开钻钻进是开动伞钻支臂上的气压伸缩气缸，将钻臂移动到打眼的位置，然后开动钻臂上的钻机提落气缸，将钻机提到钻臂中部以上位置安装钻具，钻具从钎尾、钻杆、钻头链接器、阔孔器到钻头依次链接好后，将钎头一端穿过钻臂上的稳钎器，钎尾一端和钻机链接，钻具安装完毕后，开动钻机旋转马达，使钻机带动钻杆和钻斗旋转，同时开动吹风马达，让压缩空气从钎头部位吹出，然后开动钻臂上的提落油缸，让钻机沿钻臂缓慢下滑，钻进钻孔，所述的钻进过程中的辅助工作是钻进过程中要及时清理干净钻孔周边的岩石碎屑，一根钻杆钻到底后，要加深钻孔，把钻机提起，将钻头及链接器卸下，把钻杆接长后再进行钻进，所述的井下钻架的回收升井是钻孔施工完毕后，首先将钻具从钻机上卸下，然后缓慢收拢钻臂和支撑臂，拆开供风管，将钻架上的油管收拢捆绑整齐，将主提绞车钩头缓慢提起到一定高度，将钻架稳定后，即可提出井口，钻架提到井盖门上部一定高度后，将井盖门关闭，人员从反矸平台上到伞钻顶部，将伞钻顶部的另一根绳套和安设在翻矸平台下部滑轮上的挂钩链接，然后缓慢下放主提钩头，并和吊挂伞钻的绳套脱钩，最后将伞钻推到井架边缘位置，检修待用。

3、  根据权利要求1或2所述的一种立井软岩特殊钻孔施工工艺，其特征为：FJD伞形钻架安装有6台TMY6型潜孔钻机，钻机的额定功率5.88KW，额定转速2800r/min，额定气压0.5Mpa，耗气量135L/S；重量19.6kg，提供动力的空压机的供气量不小于50m3/min，提供的空气压力不低于0.5Mpa。

4、  根据权利要求3所述的立井软岩特殊钻孔施工工艺，其特征为：TMY6型潜孔钻机所用钻具的规格型号为2.2m中空可接长螺旋钻杆，钻杆的内径为14mm，钻杆的外径为36mm，螺旋间距为76mm，三角或羊角合金钢钻头的直径为φ40mm，扩孔器的直径为φ52mm。

5、  根据权利要求4所述的立井软岩特殊钻孔施工工艺，其特征为：螺旋钻杆之间通过钻杆连接器进行联接接长，钻杆通过钻头联接器和扩孔器相连，扩孔器另一端与钻头联接。

立井软岩特殊钻孔施工工艺
技术领域
本发明涉及一种钻孔施工工艺，是一种应用于立井施工中进行凿岩钻孔的钻孔工艺，特别适用于立井软弱岩层或胶结差、硬度大的砂岩中进行钻孔爆破。
技术背景
目前，我国在岩层条件较好的中东部地区建设矿井都是采用凿岩钻机，靠钻机钻具的冲击将岩石冲击成粉末状，借助压风和水的动力将岩粉从钻孔中吹出。由于中东部地区的煤炭大量开采，一些矿区煤炭资源逐步枯竭，我国煤炭行业为适应中央西部大开发战略，一部分煤炭企业逐步向西部地区转移。西部地区地层多为陆相沉积地层，岩层多为砂岩、砾岩或砂质泥岩，岩石松脆易碎，采用普通冲击凿岩钻具很难将岩石冲击成粉末状，钻具的冲击还容易使孔底的砂岩、砾岩或砂质泥岩变的更加坚固致密，钻孔速度非常缓慢，钻进一个4m深的钻孔，需要40～60分钟的时间。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提出一种可解决软弱岩层或胶结差、硬度大的砂岩钻孔施工中的立井软岩钻孔、爆破技术难题的，立井软岩特殊钻孔施工工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
其施工步骤主要有钻架下井、移钻下井、开钻钻进、钻进过程中的辅助工作和井下钻架的回收升井，其工艺步骤为：(1)、先将FJD伞形钻架下井，(2)、FJD伞形钻架下井后安装压缩空气管道，将压缩空气送进FJD伞型钻架上的压缩空气分配装置和FJD伞型钻架的气动式支撑臂的汽缸，(3)、再打开气动式支撑臂的控制阀，将FJD伞型钻架撑开，(4)、通过竖直设置的钻机固定架把TMY6型潜孔钻机安装到FJD伞形钻架的每个伞杆上，(5)、安装钻杆、钻头和扩孔器，(6)、开启TMY6型潜孔钻机控制阀，启动TMY6型潜孔钻机，(7)、开启起落气缸控制阀，起落气缸带动钻机向下运动，(8)、最后将起落气缸控制阀换向使起落气缸带动钻机向上运动，将钻具提出钻孔，完成钻孔工作。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案还可以是：
其所述的钻架下井是钻架下到井下后，钻架底部距离地面300-500mm，将井底风管和伞钻上的风管对接，然后调节伞钻控制支撑臂的风阀，将三个支撑臂支起，调节支撑臂上的伸缩气缸，将支撑臂顶到井壁上，靠气缸的伸缩，将钻机架缓慢平移到井筒中央位置，用支座支撑上钻架中央的立柱，然后放松吊挂的钩头，所述的移钻下井是将钻机固定架、钻机吊挂于井架边缘的位置，然后将钻机固定架、钻机推到靠近井口的主提钩头一侧，用钩头挂住伞钻顶部的绳套，钩头缓慢提起，将吊挂钻架的另一根绳套摘钩，主提绞车将钻架提到一定高度，打开井盖门，将伞钻下降到井底工作面并进行固定，所述的开钻钻进是开动伞钻支臂上的气压伸缩气缸，将钻臂移动到打眼的位置，然后开动钻臂上的钻机提落气缸，将钻机提到钻臂中部以上位置安装钻具，钻具从钎尾、钻杆、钻头链接器、阔孔器到钻头依次链接好后，将钎头一端穿过钻臂上的稳钎器，钎尾一端和钻机链接，钻具安装完毕后，开动钻机旋转马达，使钻机带动钻杆和钻斗旋转，同时开动吹风马达，让压缩空气从钎头部位吹出，然后开动钻臂上的提落油缸，让钻机沿钻臂缓慢下滑，钻进钻孔，所述的钻进过程中的辅助工作是钻进过程中要及时清理干净钻孔周边的岩石碎屑，一根钻杆钻到底后，要加深钻孔，把钻机提起，将钻头及链接器卸下，把钻杆接长后再进行钻进，所述的井下钻架的回收升井是钻孔施工完毕后，首先将钻具从钻机上卸下，然后缓慢收拢钻臂和支撑臂，拆开供风管，将钻架上的油管收拢捆绑整齐，将主提绞车钩头缓慢提起到一定高度，将钻架稳定后，即可提出井口，钻架提到井盖门上部一定高度后，将井盖门关闭，人员从反矸平台上到伞钻顶部，将伞钻顶部的另一根绳套和安设在翻矸平台下部滑轮上的挂钩链接，然后缓慢下放主提钩头，并和吊挂伞钻的绳套脱钩，最后将伞钻推到井架边缘位置，检修待用。
本发明采用的FJD(FJD伞形钻架为现有技术)伞形钻架安装有6台TMY6型潜孔钻机，钻机的额定功率5.88KW，额定转速2800r/min，额定气压0.5Mpa，耗气量135L/S；重量19.6kg，提供动力的空压机的供气量不小于50m3/min，提供的空气压力不低于0.5Mpa。
其TMY6型潜孔钻机所用钻具的规格型号为2.2m中空可接长螺旋钻杆，钻杆的内径为14mm，钻杆的外径为36mm，螺旋间距为76mm，三角或羊角合金钢钻头的直径为φ40mm，扩孔器的直径为φ52mm。
其螺旋钻杆之间通过钻杆连接器进行联接接长，钻杆通过钻头联接器和扩孔器相连，扩孔器另一端与钻头联接。
本发明的成孔原理是：钻机旋转带动钻杆和钻头一起旋转，钻头的高速旋转切割，将岩石破碎，螺旋钻杆的外螺旋借助压风的动力，将岩石碎屑带出钻孔，同时扩孔器将钻孔扩大到所需要的尺寸，钻架上的起落气缸带动钻机上下，可将钻孔延伸或将钻具提出钻孔，完成钻孔工作。
其动力传送是：通过管路将高压空气从压缩机的输出口输送到井下伞型钻架上的压缩空气分配装置，压缩空气分配装置将压缩空气分配到伞型钻架上的6台钻机的进风阀，通过操作进风阀的手柄，压缩空气分别送进各台钻机的风动马达，分别带动各台钻机高速旋转，进行钻孔工作；同时压缩空气分配到伞型钻架上的各个气动式支撑臂的气缸和钻机起落气缸，完成支配伞型钻架的伸缩和钻机的起落。
本发明的使用范围：
1)该工艺主要适用于Φ5.0-9.0m的立井，岩层条件为较硬表土层，风化基岩或较松软砂质泥岩、砂岩或砾岩中进行钻眼施工，通过选择钻架，也可用于斜井和平巷的钻眼爆破施工。
2)该工艺要求施工人员具有较高的施工基础素质，在凿岩专业班组的基础上进行施工，能最大程度地发挥凿岩钻具的效能。
本发明的施工要点：
1、机具的地面检修和试验操作。机具完好与否关系到凿岩成孔速度的快慢，即使机具很适合应用于某种岩层，如果机具不完好，下井后不能正常作业，也不能达到顺利成孔的目的，因此在钻机下井之前，必须对钻机、钻架等进行彻底检修，各部位都运转正常无误后，才能进行下井工作。
2、移钻下井。经地面检修调试机具运行正常后，可以移钻下井，钻头、钻杆及其连接装置可以组合后单独下井，在井下进行安装，防止坠物。
3、井下钻架的竖立和支撑。钻架下到井下后，开动支撑臂，将钻架推到井筒中央，然后垫起钻架并支撑牢固，开动钻臂马达，将钻臂调整到合适的位置，钻具安装完毕后即可进行凿岩作业，开动各风阀调节油缸时，风阀应从小到大缓慢开启或合拢，避免用力过猛。
4、开钻钻进。钻机操作人员必须熟悉钻机的性能，钻进时，首先应开启回转马达和吹风阀门，然后开启推进马达，推进时要缓慢用力，不得用力过猛，否则会损伤钻杆和钻头。同时钻臂要在地上支撑牢固，不能摇晃，不然容易造成夹钎现象，造成废孔。
5、钻进过程中的辅助工作。由于钻进的速度很快，要注意及时清理钻孔周边的岩屑。提前在井底适当位置挖出积水坑，以便在钻眼过程中泥浆流入积水坑内，在井下涌水较小的情况下，同时要注意将井底工作面的积水和泥浆用吊桶运出。
6、应加强井筒防水工作，防止井筒内过多的水流向井底，恶化工作环境。
7、钻眼完毕，将钻杆连同钻头和连接件卸下，要将钻臂收回，并将支撑臂收回，将风带、油管等捆绑完好后升井。防止在提升过程中和其他物体相挂。
本发明的有益效果是：采用立井软岩特殊钻孔施工工艺在泥质胶结的粗粒砂岩或砂砾层中钻孔比采用冲击凿岩方式钻孔效率提高25％以上。
附图说明
附图为FJD伞形钻架与TMY6型潜孔钻机的安装整体效果示意图
具体实施方式
一种立井软岩特殊钻孔施工工艺，其施工步骤主要有钻架下井、移钻下井、开钻钻进、钻进过程中的辅助工作和井下钻架的回收升井，其工艺步骤为：(1)、先将FJD伞形钻架下井，(2)、FJD伞形钻架下井后安装压缩空气管道，将压缩空气送进FJD伞型钻架上的压缩空气分配装置和FJD伞型钻架的气动式支撑臂的汽缸，(3)、再打开气动式支撑臂的控制阀，将FJD伞型钻架撑开，(4)、通过竖直设置的钻机固定架把TMY6型潜孔钻机安装到FJD伞形钻架的每个伞杆上，(5)、安装钻杆、钻头和扩孔器，(6)、开启TMY6型潜孔钻机控制阀，启动TMY6型潜孔钻机，(7)、开启起落气缸控制阀，起落气缸带动钻机向下运动，(8)、最后将起落气缸控制阀换向使起落气缸带动钻机向上运动，将钻具提出钻孔，完成钻孔工作。其所述的钻架下井是钻架下到井下后，钻架底部距离地面300-500mm，将井底风管和伞钻上的风管对接，然后调节伞钻控制支撑臂的风阀，将三个支撑臂支起，调节支撑臂上的伸缩气缸，将支撑臂顶到井壁上，靠气缸的伸缩，将钻机架缓慢平移到井筒中央位置，用支座支撑上钻架中央的立柱，然后放松吊挂的钩头，所述的移钻下井是将钻机固定架、钻机吊挂于井架边缘的位置，然后将钻机固定架、钻机推到靠近井口的主提钩头一侧，用钩头挂住伞钻顶部的绳套，钩头缓慢提起，将吊挂钻架的另一根绳套摘钩，主提绞车将钻架提到一定高度，打开井盖门，将伞钻下降到井底工作面并进行固定，所述的开钻钻进是开动伞钻支臂上的气压伸缩气缸，将钻臂移动到打眼的位置，然后开动钻臂上的钻机提落气缸，将钻机提到钻臂中部以上位置安装钻具，钻具从钎尾、钻杆、钻头链接器、阔孔器到钻头依次链接好后，将钎头一端穿过钻臂上的稳钎器，钎尾一端和钻机链接，钻具安装完毕后，开动钻机旋转马达，使钻机带动钻杆和钻斗旋转，同时开动吹风马达，让压缩空气从钎头部位吹出，然后开动钻臂上的提落油缸，让钻机沿钻臂缓慢下滑，钻进钻孔，所述的钻进过程中的辅助工作是钻进过程中要及时清理干净钻孔周边的岩石碎屑，一根钻杆钻到底后，要加深钻孔，把钻机提起，将钻头及链接器卸下，把钻杆接长后再进行钻进，所述的井下钻架的回收升井是钻孔施工完毕后，首先将钻具从钻机上卸下，然后缓慢收拢钻臂和支撑臂，拆开供风管，将钻架上的油管收拢捆绑整齐，将主提绞车钩头缓慢提起到一定高度，将钻架稳定后，即可提出井口，钻架提到井盖门上部一定高度后，将井盖门关闭，人员从反矸平台上到伞钻顶部，将伞钻顶部的另一根绳套和安设在翻矸平台下部滑轮上的挂钩链接，然后缓慢下放主提钩头，并和吊挂伞钻的绳套脱钩，最后将伞钻推到井架边缘位置，检修待用。其FJD伞形钻架安装有6台TMY6型潜孔钻机，钻机的额定功率5.88KW，额定转速2800r/min，额定气压0.5Mpa，耗气量135L/S；重量19.6kg，提供动力的空压机的供气量不小于50m3/min，提供的空气压力不低于0.5Mpa。其TMY6型潜孔钻机所用钻具的规格型号为2.2m中空可接长螺旋钻杆，钻杆的内径为14mm，钻杆的外径为36mm，螺旋间距为76mm，三角或羊角合金钢钻头的直径为φ40mm，扩孔器的直径为φ52mm。其螺旋钻杆之间通过钻杆连接器进行联接接长，钻杆通过钻头联接器和扩孔器相连，扩孔器另一端与钻头联接。