液壓傘鉆和抓巖機在立井井筒施工中的應用

李發長 周興來 陳富清

（1.山西長治經坊煤業有限公司，山西省長治市，047100；2.浙江中宇實業發展有限公司，浙江省杭州市，310000）

液壓傘鉆和抓巖機在立井井筒施工中的應用

李發長1周興來2陳富清1

（1.山西長治經坊煤業有限公司，山西省長治市，047100；2.浙江中宇實業發展有限公司，浙江省杭州市，310000）

山西省長治經坊煤業有限公司回風立井井筒掘進施工配備了最新的YSJZ系列液壓傘鉆和HZY－6液壓回轉式抓巖機。介紹了它們的結構特點、機械化配套設備、布置方式和應用情況。經施工實踐，在施工中縮短了鑿巖和裝巖時間，實現了快速施工，同時改善了井下作業環境，節約了能源，取得了良好的經濟效益。

HZY－6型液壓抓巖機 YSJZ系列液壓傘鉆 液壓泵站 機械化配套設備

1 工程概況

山西省長治經坊煤業有限公司始建于1960年。該礦回風立井井筒深353.86m，其中表土段70m，基巖段283.86m，井筒凈直徑6m，井口標高＋998m。井筒穿過3＃煤層和15＃煤層，并在兩個煤層上分別設計出了單向馬頭門。井筒表土段采用雙層鋼筋混凝土，澆注厚度600mm，基巖段采用素混凝土，支護厚度為400mm，混凝土標號為C30。浙江中宇實業發展有限公司承接該井筒施工任務。

2 機械化配套設備及布置

回風立井地質構造較復雜，井筒穿過四層含水層，涌水量在8～28m3/h。根據工程實際情況，與煤炭科學研究總院建井分院合作，完成該工程。工程主要設備為YSJZ系列液壓傘鉆，由張家口宣化華泰礦冶機械有限公司生產；HZY－6液壓中心回轉式抓巖機由徐州煤礦機械廠生產。配備的機械化鑿井設備見表1，井筒內設備布置示意圖見圖1。

表1 主要機械化鑿井配套設備

圖1 井筒內設備布置示意圖

3 YSJZ4.8型液壓傘鉆

3.1 液壓傘鉆結構特點

YSJZ4.8型液壓傘鉆由液壓鑿巖機、推進系統、動臂、調高器、立柱、擺動架、支撐臂、液壓水氣系統和電氣系統9部分組成。

液壓系統的工作原理：由地面660V變壓器供電，通過兩套液壓泵將電能轉化為液壓能，控制液壓鑿巖機的推進、沖擊與回轉。

鑿巖液壓系統為開式系統，它由2臺55kW防爆電機、4臺柱塞泵（兩套兩聯）、1臺容積為520L的油箱、4組三聯換向閥、4只推進油缸和4臺HYD－200液壓鑿巖機組成。其中泵站安裝于下層吊盤上，通過快速接頭、高壓油管與鉆架連接。

YSJZ4.8型液壓傘鉆配備B35mm×5500mm釬桿，?51mm釬頭。炮孔直徑為55mm。

3.2 液壓傘鉆的應用

3.2.1 鑿巖效率

回風立井井筒凈斷面直徑為6m，面積28.26m2，荒斷面直徑6.8m，面積36.3m2，井筒基巖段多以中砂巖和細砂巖為主，布置炮眼90個，炮眼深度4.5m。炮眼全部采用YSJZ4.8型液壓傘鉆鉆孔，平均用時90min，鑿巖速度達1.2m/min。

3.2.2 工作環境

YSJZ4.8型液壓傘鉆采用水循環冷卻降溫，用高壓水沖洗孔底巖屑，工作面不出現巖塵，工作面能見度得到提高。液壓鑿巖機除金屬撞擊聲外，無廢氣排放聲音，噪聲比氣動鑿巖降低10～15dB。

3.3 鉆孔高壓水沖洗系統改進

回風立井井筒穿過兩層砂質泥巖，平均厚度25m。因YSJZ 4.8型液壓傘鉆采用高壓水沖洗孔內巖屑，施工中出現2個問題，一是釬桿孔堵塞，二是炮孔遇水膨脹，這都使得裝藥困難，影響鑿巖進度。針對上述問題，決定采用壓風代替靜壓水沖洗孔內巖屑。炮孔改為壓風沖洗后，泵站液壓油無法再用水進行冷卻，于是在上層吊盤設計一個容積為3m3的水箱，并安裝一臺5kW的多級離心泵。液壓泵站水冷卻器進出水口與水箱連接，這樣就形成了一個循環水冷卻系統。為保證水箱內循環水的溫度不超過55℃，在水箱內安裝一支測量水溫的溫度計，確保循環水冷卻的效果。經現場施工驗證，采用壓風代替靜壓水沖洗鉆孔和采用臨時水箱形成循環水冷卻系統，解決了打眼和裝藥兩個施工環節出現的問題，順利通過砂質泥巖層。

4 HZY－6液壓抓巖機的結構特點

4.1 HZY－6液壓抓巖機結構特點

液壓抓巖機由提升機構、回轉機構、變幅機構、液壓抓斗、液壓控制系統（含司機室）、吊盤穩固支撐系統6部分組成。機組中各運動執行機構均采用電液驅動形式，由液壓傘鉆上的一套液壓泵站提供動力。

液壓控制系統是由液壓泵站、溢流閥、液壓回轉接頭、多路閥、先導閥、控油閥、單向截流閥、壓力表、油路系統及操作機構等組成。

液壓泵站與傘鉆共用，液壓回轉接頭的上半部安裝在回轉支座上，下半部安裝在回轉體上，其作用是將泵站輸出的高壓油輸送到隨回轉體與主機架轉動的各運動機構（提升、變幅、抓巖）的執行元件上，并將工作后的低壓油返回油箱。多路閥安裝在主機架上部，控制壓力油進入各執行元件。先導閥和操縱機構安裝在司機室，先導閥用來控制多路閥，操縱機構由左右兩個操作手柄和兩組通往先導閥的單向閥組成，每個手柄控制4個一組的單向閥。當手柄分別向前后左右拉動時，即可開通相應機構的進出油路，使該機構運轉；當手柄處于中間垂直位置時，相應機構運動停止。

4.2 液壓抓巖機的應用

4.2.1 鑿巖效率

回風立井井筒爆破進尺為4.2m，每個循環爆破巖石體積為245m3，出渣班日常正規循環出渣220m3，清底班出渣30m3，抓巖機抓斗容積為0.6 m3，吊桶容積為3m3。平均每小時排矸15吊桶，出渣班循環時間僅需6h，裝巖效率得到提高。

抓巖機采用液壓驅動，各系統運行準確、平穩，液壓抓斗在抓巖過程中明顯感覺平穩有力。

4.2.2 工作環境

液壓抓巖機采用液壓驅動，無廢氣排出；抓巖過程中，除液壓泵站運轉噪聲外，無其他噪聲；噪聲比氣動抓巖機降低5～10dB，有利于工作面人員與抓巖機司機的信號傳遞。

5 與傳統風動設備比較

5.1 液壓傘鉆與風動傘鉆比較

（1）節約能源。采用SJZ6.9型氣動傘鉆鑿巖，地面需開2臺排氣量40m3/min的空壓機，電機功率為500kW。而液壓泵站僅需要2臺55kW的電機，電機功率為110kW。

（2）鑿巖效率高，速度快。回風立井井筒施工中有一段7.5m厚的白砂巖，巖石硬度系數為10～14，采用液壓傘鉆鉆鑿此處巖石時，速度較風動傘鉆提高一倍。

（3）鉆桿成本低。HYD200型液壓鑿巖機鑿巖參數可調，分低速長沖程、中速中沖程、高速短沖程。在遇到砂質泥巖等中軟巖石時，鑿巖參數調為中速中沖程。遇到白砂巖等硬巖石時，鑿巖參數調為高速短沖程。液壓沖擊力平緩，傳遞效率高，受力均勻，液壓傘鉆配備?35mm錳鋼釬桿，釬桿壽命高。回風立井井筒掘進完畢，共計損耗釬桿7根。

（4）工作環境得到改善。液壓傘鉆采用水沖洗炮孔巖屑，工作面的能見度提高，噪聲也比氣動鑿巖降低10～15dB。

5.2 液壓抓巖機與風動抓巖機比較

（1）節約能源。如果采用HZ－6型氣動抓巖機裝巖，地面需開1臺電機功率為250kW、排氣量為40m3/min的空壓機。而液壓泵站只需要開1臺功率為55kW的電機。

（2）工作環境得到改善。液壓抓巖機采用液壓驅動，沒有廢氣及油污造成的環境污染。液壓抓巖機除吊盤上液壓泵站運轉噪聲外，無廢氣排放聲音，噪聲比氣動鑿巖降低5～10dB。

［1］ 魏忠誠等.立井機械化配套優質快速施工［J］.建井技術，2009（2）

［2］ 史天生.深立井井筒裝備［J］.中國煤炭，1994（11）

Application of hydraulic umbrella driller and grab loader to vertical shaft construction

Li Fachang1，Zhou Xinglai2，Chen Fuqing1
（1.Shanxi Changzhi Square Mining Company Ltd.，Changzhi，Shanxi 047100，China；2.Zhejiang Zhongyu Industrial Development Company Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310000，China）

The latest YSJZ－series hydraulic umbrella driller and HZY－6center rotary hydraulic grab loader was equipped in the air return shaft of Changzhi Square Mining Company Ltd.during the excavation construction.Their construction features，mechanical equipments，arrangement as well as application situation were introduced.The engineering practice proved less time for rock drilling and muck loading during the construction and the improved underground working environment，achieving energy conservation and good economic returns.

HZY－6－type hydraulic grab loader，YSJZ－series hydraulic umbrella driller，hydraulic pump，mechanical equipment

TD262

A

李發長（1963－），男，山西長治人，1988年畢業于山西礦院煤礦機電專業，機電高級工程師，中國煤炭機械工業協會專家委員會專家，發表論文多篇。

（責任編輯 張毅玲）