反井钻机的安全使用

反井钻机在井下作业

　　2012年11月21日，中国黄金集团公司首台反井钻机在湖北三鑫金铜股份有限公司(以下简称“三鑫公司”)-370m水平24线穿脉的天溜井联道处开钻，改变了以往天井施工作业由人工开钻的历史，实现了由反井钻机一次成型的天井作业施工。

　　三鑫公司以往进行竖井、天溜井、通风井施工时，均采用吊罐和爬罐法施工，工艺复杂、生产效率低、劳动强度大、工作环境差，特别是安全隐患大，粉尘、污风对施工作业人员的安全构成极大威胁。近年来，三鑫公司加快安全科技应用的步伐，在井下作业面除采用气腿式凿岩机、电耙和铲运机外，2012年投入120万元购进了ZFY1.8/40/250型反井钻机。该反井钻机的成功应用，降低了作业人员的劳动强度，成井质量好、速度快、工效高，使作业人员的人身安全更有保证，提高了井下机械化作业水平和企业经营效益，为长江中下游的非煤矿山井下机械化作业提供了参考。

反井钻机施工安全

　　传统的溜井施工时，采用人工装药放炮，即：风钻工先打眼，再自下而上人工装药放炮，作业工艺流程复杂，而且安全隐患较大，加上天井成型后需从上往下扩帮，施工工艺落后，安全威胁和技术误差较大。

　　而使用反井钻机则是先由上往下钻一个先导孔，然后在下水平巷道卸去先导孔钻头，安装上扩孔钻头，再由下往上扩孔，直到把扩孔钻头打到上水平，完成一次性反井施工，是一种机械化程度高、安全高效的反井施工方法，具有减轻劳动强度、作业效率高、施工安全可靠、成井质量好等优点。

　　三鑫公司使用的反井钻机是由主机、运搬车、液压泵站、钻具(包括钻杆、稳定钻杆、三牙轮钻头及扩孔钻头等)液压操作台、钻机基础、钻杆起吊装置等组成。反井钻机在作业中，通过对岩石进行冲击、挤压、剪切，从而破碎岩石。导孔时，破碎的岩渣被正循环的洗井液排出钻孔。扩孔时，产生的岩渣在重力作用下落入下水平巷道或峒室，可及时清理。由于全程通过机械操控，减少了粉尘、碎石对作业人员的危害，提高了作业人员的职业安全健康水平。

　　为保障反井钻机这一大型机械的安全作业，前期还有许多准备工作要做到位。在反井钻机施工前，必须按生产技术设计要求，将上、下水平的井巷工程施工完毕，反井钻机专用硐室高度要不低于4m ，巷道宽度不低于4m ，长度不小于8m。矿仓或反井下口巷道必须保持安全畅通、通风正常、支护完好，利于排水和排矸。

　　钻机基础的施工，需结合给出的矿仓或反井中心坐标，按照主机基础施工图浇灌钻机基础。在实际应用中，反井钻机的自重及作业时产生的扭矩、反钻压力均由钻机基础承受，因此钻机基础的施工技术要求较高，其施工质量直接影响成井质量。钻机基础宽要达到3.5 m，长5.5 m，厚为1 m。并在钻机基础上铺设轨道，轨道面必须保持水平。在浇灌钻机基础时必须捣固，保持标尺水平，上表面浮渣要清理干净。

　　在钻机架设稳定前，必须将供电、供水、排水、压风系统的电缆和各种管路接到作业地点。供电必须有专用设备，供水必须能满足需要量，并有一定的水压，自作业地点向外挖好排水沟，如不具备自然排水条件，必须施工建设一个5m3的临时水仓，将排水管路接至临时水仓，安装好排水泵，排水能力不低于46m3/ h。

　　安装反井钻机时，还必须要做好稳钻工作。稳钻的好坏也直接影响成井的质量，并对钻机的工作状态产生较大的影响。如果工作中钻机发生偏移，钻机振动会加剧，钻进效率会明显降低，严重时会对钻机、钻杆、钻头造成损坏，甚至中断钻进，造成废孔。

　　这一系列的准备工作，目的是给反井钻机作业提供一个安全稳定的环境，保证机械的作业安全，减少对现场作业人员造成不必要的伤害。

两大故障安全排除

　　反井钻机的正常生产状态为稳钻，这也是安全状态。但在钻进工作中，遇到岩石坚硬时，钻机转速快，风压低，排水不畅，就会出现堵钻现象，堵钻是常见且极易发生的钻进事故。堵钻后，岩渣返不上来，钻杆不能旋转，严重时可能导致钻杆折断，对现场操作人员造成伤害。一般情况下，堵钻后，钻机就动不了，操作人员不应再强行作业，需先排除故障。

　　为防止堵钻，三鑫公司采取了3项措施：一是严格按照钻机基础设计图施工，浇灌混凝土必须达到设计标号;二是稳钻时，所有紧固件必须逐一检查紧固;三是钻进过程中，要时刻注意钻机工作状况，经常检查主要紧固件，发现松动及时处理。

　　在实际操作中，三鑫公司首先选择无缝钢管，用法兰盘连接并上紧螺母，避免漏水;随着钻进深度的增加，排渣逐渐困难，此时适当增加冲洗排渣的时间，即：钻机不停机，但不钻进，视水量情况增加冲洗排渣的时间。钻机换接钻杆时，一定先冲洗、后停钻、再停水，最后卸扣。

　　发生堵钻事故后，三鑫公司根据不同的情况，采取相应措施进行处理。如果堵钻较轻微，加大冲水量进行井底冲洗，或在钻机的水头上再接入一路。当堵钻比较严重时，风、水搅动已不足以排除事故，则必须松开钻杆，将一根长风管顺钻杆输水孔插至堵塞处的上部，先注水后送风，反复交替，使岩渣逐步排出。

　　钻井过程中，反井中心线和钻机主轴中心线应重合，但由于安装及施工中的一些原因，有可能造成这两条线产生偏斜。偏移容易产生事故，因为反井钻机在正常情况下和偏斜情况下的工作状态是不同的。反井钻机正常钻进时，推拉力和扭矩比较平稳，变化不会太大，也不会产生剧烈变化;而偏斜后，要达到正常的钻进速度，所需的推拉力及扭矩都大大增加，使震动加剧，往往造成钻机机件损坏。

　　根据应用情况，为降低反井钻机的不安全因素，三鑫公司对钻机偏斜采取了以下措施：一是采用刚性大的稳装构件，杜绝因构件变形而引起的偏移，钻进中经常检查，及时紧固松动的稳装构件;二是用低轴压、慢钻速开孔，直至第一根稳定钻杆全部进入导孔后，再酌情加大轴压并提高钻速，在达到钻进深度后，按正常参数钻进;三是导向孔开孔时使用导向器，开钻前钻杆必须与钻头连接丝扣拧紧;四是在钻进过程中，操作人员必须密切注意岩层的变化，在不均质岩层中钻进应低轴压钻进，钻进速度缓慢均匀。

　　编辑 郑 君