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反井钻机的安全使用

作者:黎先燕 李红兵 来源:本站搜集 发布时间:2013年03月07日
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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

责任编辑:kerrywang




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