ZGYX-460潛孔鉆在復雜地質穿孔研究

（江西銅業股份有限公司 城門山銅礦，江西 九江 332000）

城門山銅礦礦區三面環湖，礦巖松軟、破碎，地表水體發育、地下涌水量大，工程、水文地質條件復雜。礦區礦物達70種以上，其中含銅礦物10余種，氧化—混合礦石中則以次生硫化銅礦物為主；硫礦物以含銅黃鐵礦為主。礦石構造以塊狀、浸染狀、細脈浸染狀為主，大致分為褐鐵礦、含銅黃鐵礦、單硫、斑巖礦、輝銅礦，泥夾石、高粘土、風化巖，其豐富的地表水、地下涌水和復雜的地質環境是造成成孔困難的癥結問題，實際穿孔過程中易造成卡鉆、不成孔、塌孔現象，穿孔難度不言而喻。

1 潛孔鉆設備參數

圖1 鉆機現場作業情況

目前采區使用的穿孔設備為ZGYX-460為高壓一體式液壓潛孔鉆，使用卡特彼勒C-11發動機，英格索蘭22m2/min，工作壓力14.5巴低壓和24巴高壓。回轉鉆孔轉矩4045Nmm，轉速105RPP，行駛速度3Km/h，鉆機重量23t。ZGYX460高壓一體式露天潛孔鉆車多方位大角度鉆臂功能，可在復雜地面上自由調整，達到預定孔位，完成鉆孔作業。先進的履帶自動張緊系統和自動調平系統，使得鉆車能適應各種復雜路面的同時確保鉆車行走時履帶始終緊貼地面，大大提高了鉆車行走可靠性及良好的越野性和爬坡能力。

2 穿孔工作參數

通過對潛孔鉆在各種地質條件下穿孔，摸索出了一套“先進操作法”，此法根據礦巖類型、巖石硬度系數、孔徑大小、涌水量等，通過ZGYX460潛孔鉆機的合理軸壓力、回轉速度、回轉扭矩、合理的排碴風量等經驗公式；

回轉轉速：

回轉扭矩：

數理統計公式計算，KM為力矩系數，KM=0.8～1.2，一般取KM=1.0，PH=(30～35)Df，PH為合理的軸壓力，單位為N。D為鉆孔直徑，單位為cm。f為巖石普氏硬度系數。

表1 不同礦床類型穿孔參數

3 先進操作法具體步驟

ZGYX460潛孔鉆機穿孔時鉆架垂直擺正90°，鉆架頂針貼緊地面（固定鉆架避免滑動傾斜），利用補償油缸下放，使行走履帶板抬起2.5cm左右。

將鉆桿下放，鉆頭接觸地面，再利用扶釬器扶住鉆桿，保持扶釬器卡爪與鉆桿距離1.5cm左右，避免鉆孔時鉆具擺動范圍過大，破壞孔壁，造成塌孔。

開孔是鉆孔的重要環節，打開注水開關，采用低風壓（1.4MPa）、低轉速（60rpm）、低推進（2.5MPa～3MPa）工作參數。待風壓上來時沖擊器工作，方可開動回轉，避免鉆頭與地面干磨造成鉆頭磨損。

操作推進手柄向前推進，壓力值保持在2.5MPa～3MPa。壓力過大會使鉆具產生劇烈振動，還會加速鉆頭硬質合金磨損，甚至引起合金崩角或斷裂，造成鉆頭過早損壞。

將鉆桿鉆進0.8m～1.5m左右深度，可根據巖層硬度而定：硬巖層取小數值，軟巖層取大數值。

關水關風并將鉆頭完全提出孔口，鉆頭與孔口高度在15cm以上（主要是因為爆破超深，工作面會有1.5m左右的松動巖層。關風是為了孔壁孔口不被破壞，以利于排渣。完全提出鉆頭是便于附在鉆桿的松動石塊掉入孔內，避免石塊夾住鉆桿）。ZGYX460潛孔鉆機做好開孔程序是保證穿孔質量的關鍵。

在穿孔作業中時刻注意排出巖渣量的多少，根據巖渣多少確定鉆桿提起洗孔次數，一般鉆進1米左右或不排渣需提升鉆桿、洗孔3米左右需將鉆桿完全提起，若鉆主桿可做開孔動作程序（若排渣效果差需反復進行）。

鉆完一根主桿后還必須做一次開孔程序，若發現主桿下放不到孔底（巖渣積聚過多會造成巖渣抱住鉆具，鉆頭重復碾磨會加劇磨損，摩擦阻力過大造成卡鉆現象），還需再次做開孔程序，必須保證主桿巖渣排干凈后方可接第二根桿繼續作業。

圖2 復雜區域穿孔圖

4 取得成效

通過以上操作，炮孔成孔角度、深度達標，孔壁光滑利用裝藥，減少了卡鉆次數，確保穿孔質量、提高穿孔效率。據統計，從2010年至2015年期間，ZGYX460去潛孔鉆機卡鉆次數達110余次，平均每年有22次左右，經過培訓并在全工段推廣此項“徐式ZGYX460潛孔鉆機先進操作法”后，鉆機卡鉆頻次大幅度下降，從2015年至2019年期間，僅出現15次，平均每年僅5次，2015年至2019年平均穿孔合格率從原先的58%提高至71.3%，穿孔效率從原先30.5m/h提高至35.6m/h，爆破根底率從原先5.26%降低至3.26%。

表2 穿孔合格率統計表

表3 穿孔臺效統計表

5 結語

從2015年至今，ZGYX460露天潛孔鉆機先進操作法在城門山銅礦生產實踐結果表明：

（1）ZGYX460露天潛孔鉆機先進操作法適用于城門山銅礦褐鐵礦、含銅黃鐵礦、黃鐵礦、石英斑巖礦、花崗閃長斑巖、輝銅礦，泥包石、灰巖、泥巖等復雜地質及水文條件下的穿孔作業。

（2）ZGYX460露天潛孔鉆機先進操作法已在工段廣泛推廣、應用，初級工、中級工、高級工均能根據不同地質條件靈活運用。

（3）ZGYX460露天潛孔鉆機先進操作法在城門山銅礦應用以來，不僅穿孔合格率、穿孔臺效得到了有效提升，爆破質量、鏟裝效率等后道工序也得到了提升。

（4）ZGYX460露天潛孔鉆機先進操作法在城門山銅礦應用不僅解決了難成孔、易塌孔等技術難題，同時也減少了返工現象、降低了生產成本。