天井鉆機在礦山中的應用

林 勇

（新疆阿勒泰地區哈巴河縣阿舍勒銅礦 阿勒泰 836700）

0 前言

湖南創遠高新機械有限公司生產的AT3000L天井鉆機主要用于井下高深度、大直徑通風井及溜井施工。該型天井鉆機首先施工正向￠260mm的導向孔，與下中段頂板貫通后根據所需要井徑大小選擇不同直徑刀盤并安裝進行反掘刷擴。目前阿舍勒已成功施工直徑3m，井深150m的礦石溜井1條，井深100m的廢石溜井2條，井深50m的切割天井、通風井等數十條。其鉆進深度可達500m，鉆進傾角45°～90°，垂直孔偏斜率可控制在0.5%以內，采用新型機械手輔助上、卸鉆桿，大大降低了人工搬運鉆桿時存在的安全風險，同時減輕了工人的勞動強度。

2015年8月份阿舍勒銅業公司采購的AT3000L天井鉆機正式投入井下深部作業，該天井鉆機具有生產效率高，成井質量好，操作安全，勞動強度低，鉆孔偏斜率小的特點。阿舍勒銅業公司通過使用天井鉆機進行深孔天、溜井的施工極大地改善了深部的通風條件，為深部二期工程的建設提供了強有力的技術支撐和安全保障。

1 AT3000L天井鉆機的簡介

天井鉆機AT3000L天井鉆機為自行履帶式鉆機，可在20°以下斜坡道自由行使，施工及行走控制均采用無線遙控進行控制。其主要組成由底盤總成、減速箱總成、底座總成、推進支撐機構總成、機械手總成、動力單元總成、鉆具系統、液壓系統、電氣系統組成。

2 AT3000L天井鉆機作業前硐室及風水電的相關措施準備

（1）施工硐室尺寸要求

頂部需施工長8m、寬4.5m、高4.3m的操作硐室。為更大限度節約施工硐室的掘進工程量，同時避免因頂板暴露面積過大造成的應力集中，一般將開孔位置定位在硐室偏左端，右端預留1.5m寬度用于擺放鉆桿，左端預留0.8m行人。頂板施工吊裝錨桿2根，用于井筒刷擴完畢后提取刀盤。若施工直徑1.5m以上天、溜井需在鉆機施工位置澆筑作業平臺，以確保鉆機開孔前的調平作業不受影響，預埋長度4m的24KG軌道兩根，鋪設在鉆機支腿下放，用于井筒刷擴完畢后支撐鉆機，防止發生鉆機滑入井筒。若施工直徑1.5m以下天、溜井則不需要預埋軌道。

底部硐室大小視運送刀盤的鏟運機或其它運輸設備的尺寸及及轉彎半徑而定。若施工直徑1.5m以上天、溜井需在鉆機施工位置澆筑作業平臺，以確保鉆機開孔前的調平作業不受影響，預埋長度4m的24KG軌道兩根，鋪設在鉆機支腿下放，用于井筒刷擴完畢后支撐鉆機，防止發生鉆機滑入井筒。若施工直徑1.5m以下天、溜井則不需要預埋軌道。

表1 AT3000L天井鉆機的基本性能參數

（2）水、電管路的鋪設

電路：AT3000L天井鉆機主泵電機為132KW，水泵電機≤55KW，工作電壓380V。

水路：AT3000L天井鉆機作業時采用水壓排渣方式，若作業點附近有高壓泵站則可從高壓泵站接一套2″管到孔口用于排渣，否則需自帶作業用高壓水泵站并開挖集水用的簡易小水倉（長*寬*深為1.5*1.5*1）。根據使用經驗總結，采用高壓風聯合使用高壓水排渣則效果更好。

3 AT3000L天井鉆機的作業和安全注意事項

（1）天井鉆機立起主機時注意控制速度，不得過快；主機的垂直度或傾斜度復檢一定要準確（孔傾斜大時必須停止作業重新開孔），每班作業前后需仔細檢查水準儀，確定鉆機是否處于調平狀態。

（2）天井鉆機開孔時注意保證開孔質量

首先將牙輪鉆頭與短鉆桿接好，機械手抓住短鉆桿送入機架內與機頭連接好，機械手收回，機頭下降至牙輪鉆頭與巖石接觸位置。并在機架底座的孔內裝入插板，扶住鉆桿。

先開水，用小鉆壓（約15～20kg/mm2）低轉速開孔，上下提鉆頭掃孔并及時清理孔內的巖渣。同時加強測量，發現孔偏斜時及時糾正，孔偏斜大時要另行開孔，絕不允許按已偏斜的鉆孔繼續鉆進。

低轉速開孔完第一根鉆桿后，先停機后停水。取出該鉆桿并檢查混泥土基礎情況，若發現打導孔時孔壁不光滑有巖渣外泄現象必須立即停機，及時拆出鉆桿后重新打好混泥土。混泥土基礎正常則及時換上帶有穩定器的鉆桿，鉆孔深超過3m后才能按正常參數鉆進。鉆孔操作時鉆進3m后加一根穩定器，鉆進10m再加一根穩定器，以后每隔10～20m米加一根穩定器。

更換鉆桿時注意加鉆桿螺紋脂，防止鉆桿咬合后難以拆卸。當鉆孔深部超過20m后每鉆完一根鉆桿需沖水排渣1～2分鐘。

（3）擴孔刀盤的安裝

導孔鉆通下部巷道后先將鉆桿提升至可安裝擴孔刀盤的合適位置，然后將待擴天井下部的刀盤用鏟運機配合安裝。擴孔時先慢速擴孔，待擴孔完全進入天井內（1～2m）之后才能按正常速度擴孔。

擴孔時的安全操作注意事項：

1）擴孔時推進油缸的拉力保持在70～80kg/cm2，如果卡鉆，機頭不能旋轉，此時先將機頭下降使刀盤脫開巖層，然后讓機頭空轉，待運轉正常后再逐步加大拉力進行擴孔。如果機頭不能上下運行又不能旋轉，而油馬達和推進油缸油壓正常，則可能為巖層塌方，較大的巖石卡住刀盤，此時可采用迅速地正反轉方法將巖石震掉。切記不能反轉360°以上。

2）擴孔過程中嚴禁機頭反轉，以防鉆桿脫扣。

3）卸鉆桿時，上緊機頭與鉆桿的螺紋后才能取走叉板，以防鉆桿脫落。

（4）刀盤的鎖定和吊出天井

1）天井刷擴完畢后使用插板卡住鉆桿，用兩個5噸的葫蘆吊葫蘆拉住刀盤，撤出鉆機后使用機器人或者破碎臺車剔除底板混凝土，用吊葫蘆將刀盤拉升出井筒進行回收。

2）將錨網鋪設在天井口，封閉天井，拉好警戒線并懸掛警示燈、警示牌。

4 使用經驗總結介紹

（1）利用天井鉆機鉆進切割成型天井是一種人員不進入掘進掌子面操作的全機械化連續作業的天井施工法。天井鉆進法與鑿巖爆破法相比，具有以下突出優點：

1）機械化連續作業，極大降低了安全風險，工作人員不受炮煙、冒落等危害，無高空作業，人身安全得以保障。

2）效率高，鉆進速度快（比普通鑿巖爆破法快3～4倍）。導向孔鉆進時約40分鐘/米，刀盤切割作業時約80分鐘/米。正常情況下，若每天按2班作業進行生產組織，一個50m高的中段天井切割成型的時間約為15～20天。

3）可大量節省鑿巖、爆破、支護材料和人工工資，鉆進成本低。

4）無炮煙、淋水，噪音和粉塵濃度小，作業環境好。

5）通過無線遙控操作，工人勞動強度低。每臺班僅需2人（1人操作，1人輔助），勞動生產率高。

（2）天井鉆機的作業硐室和通道建設的準備周期較長，對此需形成標準化施工，設計人員應對需進行天井鉆機的作業中段提前做好規劃和建設，方能充分發揮天井鉆機的循環作業效率。

（3）要十分重視鉆機主機立機時的傾斜度檢查復核，必要時請測量人員進行核實,核實完后才能開鉆，開鉆時注意控制開孔質量，鉆進中注意檢查鉆機的平穩度和傾斜度是否變化。

（4）鉆進導孔時必須保證高壓供水正常，保證能及時排渣。若巖渣過細（鉆頭磨損并且轉速較低時研磨孔內巖渣而形成）或水壓不足，不能排渣時應外接高壓風管并接在高壓水管上，進行輔助洗孔。