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反井鉆機源頭工廠

Original Manufacturer on Raise Boring Machine
電話 : 0519-8388 2395

我國反井鉆機施工及其技術與發展

1.反井鉆機應用概況

反井鉆機在20世紀五十到六十年代出現在美國和德國采礦工程領域,它是將隧道掘進機和鉆井法鑿井機結合形成的井筒施工設備,用于施工礦山地下暗井、溜井、礦倉等導井工程。我國在八十年代將反井鉆機用于煤礦地下工程中,煤炭科學研究總院研制出LM系列反井鉆機,其中LM-120型反井鉆機1986年第一次應用在開灤趙各莊礦,LM-200型反井鉆機在1992年4月首次將LM-200型反井鉆機應用于十三陵抽水蓄能電站,完成直徑1.4m深度158m出線豎井導井施工,到目前反井鉆機先后在國內各大礦務局(礦業集團公司),十幾個水電站和抽水蓄能電站等工程應用,最大豎井深度316m,最大斜井長度236m(傾角50度),由于反井鉆井施工技術具有安全、快速、高質量等優勢,得到地下工程建設者的歡迎。

2.LM系列反井鉆機

LM系列反井鉆機包括LM-90型、LM-200型和LM-200型,原設計主要是為煤炭系統中硬巖石(小于100MPa)、深度小于200m,直徑0.9--1.2-1.4m的反井工程,雖然在實際工程應用中也完成深度、巖石硬度都超過設計的豎井和斜井,但施工工效大大降低,事故率也大大增加,難以滿足快速建設煤炭、水電深井工程的目的。LM系列反井鉆機設計主要意圖有: 盡量減輕設備重量和體積,便于井筒內提升下放和井下運輸; 要滿足煤礦井下有瓦斯、煤塵條件下防爆要求; 煤炭沉積地層巖石一般礦壓強度較低,單軸抗壓強度小于100MPa; 鉆孔直徑小于1.4m到2.0m,鉆孔深度小于200m。

3.新型反井鉆機研制

ZFY2.0/400型(LM-400型)強力反井鉆機 為改變LM系列反井鉆井在煤炭、水電深井工程中應用的一些不足之處,北京中煤礦山工程有限公司(原煤炭科學研究總院北京建井研究所)又研制成功ZFY2.0/400型(LM-400型)強力反井鉆機,該機是科技部專項資金項目。

ZFY2.0/400型反井鉆機主要技術參數為:

(1) 導孔直徑: 270mm

(2) 擴孔最大直徑: 2.0m

(3) 鉆孔深度: 400m

(4) 鉆孔傾角: 45~90&#176;

(5) 適用巖石: 單軸抗壓強度<250MPa

(6) 額定推力: 1650kN(25 MPa)

(7) 額定拉力: 2400kN(25 MPa)

(8) 額定扭矩: 101.5kNm( 20 MPa)

ZFY2.0/400 型反井鉆機特點:

(1)該機專門為煤炭、水電深井工程特點設計,可以在堅硬的巖石中施工深度400m,直徑φ1.4、φ1.7、φ2.0m多種直徑的豎井和斜井導井工程;

(2)采用L型主機框架結構,減輕了主機重量,易于調節鉆進角度和方位,便于斜井施工。主機前后分別用兩根拉桿固定,鉆架間用較大截面型鋼固定,具有可靠的穩定性;

(3)擴孔時,采用大扭矩雙液壓馬達驅動,使鉆頭產生較大的扭矩;

(4)配備高性能液壓油過濾、冷卻系統,保證鉆機液壓系統能夠長時間連續、穩定的工作;

(5)加長了鉆桿,減少匡威http://www.xmhttp.com裝卸扣長度,從而減少輔助操作時間,提高鉆桿特別是鉆桿絲扣的壽命,雖然鉆機高度增加,但是對于主要應用于深井鉆進,體積限制較??;

(6)采用全套自備的鉆桿搬運與裝卸輔助設備,包括液控小型轉盤吊、液控機械手、翻轉架、輔助卸扣裝置等,使鉆桿的裝卸靈活、準確、操縱機械化。

ZFY2.0/400型反井鉆機實際應用

(1)ZFY2.0/400型(LM-400型)反井鉆機設計完成后投入加工生產,2002年9月18日出廠驗收,2003年初運到瑯琊山抽水蓄能電站,對鉆進進行循環系統進行配套;施工鉆機基礎;進行鉆機安裝、調平找正、澆注地腳螺栓;鉆機是運轉;整個系統試運轉;導孔鉆進;處理不良地層;拆到孔鉆頭;接擴孔鉆頭;擴孔鉆進;拆機。完成了直徑1.4m、深度148.3m的地下廠房排煙豎井,其中導孔鉆進時間12天,包括處理http://www.xmlao.com不良地層4天,擴孔時間10天。

(2)宜興抽水蓄能電站位于江蘇省宜興市境內的西南郊10km處的銅官山區,電站安裝4臺單機容量為250MW的可逆式發電機組,總裝機容量為100MW。電站樞紐主要由上水庫、輸水系統、地下廠房系統、地面開關站、下水庫及補水工程等建筑物組成。電站建設開工后,廠頂交通洞施工到位后,可以開始廠房排煙豎井施工,以便廠房開挖階段通風。首先完成排煙豎井上口明挖施工,開挖到較完整、風化程度低的巖石,施工鉆機基礎和循環池,然后安裝鉆機,最后鉆成直徑1.4m、深度218m的地下廠房排煙豎井。

LM-300型反井鉆機

LM-300型反井鉆機和LM-400型設計側重點不同,后者主要針對地面條件下施工深井,前者是在水電建設工程應用普遍的LM-200型反井鉆機替代產品,解決LM-200型反井鉆機能力偏低的缺點,仍保留體積小、重量輕、搬遷移動方便的特點,具有更強的適應性。

主要技術參數為:

(1) 導孔直徑: 216mm

(2) 擴孔最大直徑: 1.4m

(3) 鉆孔深度: 300m

(4) 鉆孔傾角: 50~90&#176;

(5) 適用巖石: 單軸抗壓強度<200MPa

(6) 額定推力: 320kN(25 MPa)

(7) 額定拉力: 1256kN(25 MPa)

(8) 額定扭矩: 50kN.m(20 MPa)

4. 破巖滾刀

破巖滾刀是反井鉆機及反井鉆井技術關鍵,特別是硬巖反井破巖滾刀研制,技術難度更大。2003年水電電站建設的大力發展,其中大部分選址在堅硬巖石中,如山東泰安抽水蓄能電站、四川自一里電站、吉林白山電站、福建穆陽溪電站等多為花崗巖地層,巖石堅硬,單軸抗壓強度達到250MPa,泰安抽水蓄能電站花崗巖抗壓強度達到310MPa,這類巖石石英、長石等磨粒性強的礦物含量在70%以上。專為煤炭軟巖以及中硬巖滾刀已不能滿足施工需要,在泰安抽水蓄能電站是用普通滾刀,其壽命只有5-10m,工效非常低,破巖刀具費用達到每米一萬元以上,這樣反井鉆機將無法作為工程設備應用。為此,進行了滾刀技術科技攻關,研制出特殊的硬巖滾刀,在泰安工程應用其壽命達到125m以上,并經多個電站不同巖石條件應用實踐,硬巖滾刀可以滿足不同工程需要,解決了硬巖地層中鉆進反井的難題。

隨著我國能源開發需要,煤炭、水電、冶金等有大量地下工程,反井鉆機的應用范圍將日益擴展。LM-300和LM-400型反井鉆機的研制,極硬巖滾刀的在泰安抽水蓄能電鉆的成功應用,使反井鉆機能夠較高效的破碎巖石,提高了反井鉆機功效,降低了工程成本。今后應加強對深井反井鉆井工藝的研究,使反井鉆機在地下工程建設中發揮更大作用。

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