钻探工具及钻孔施工

1、2021-11-281钻探工具及钻探工具及钻孔施工钻孔施工彭彭 辉辉2021-11-282讲解提纲讲解提纲 钻探工具 钻机操作 钻机常见故障 钻孔设计 钻孔施工 钻孔事故排除方法 钻孔的封孔2021-11-283钻探工具钻探工具 钻机类别 1.煤炭科学研究总院重庆分院 ZYG系列 2.煤炭科学研究总院西安分院 MK系列 3.杭州钻探机械制造厂 SGZ系列2021-11-284ZYG系列钻机系列钻机 ZYG系列液压钻机采用液压传动结构，具有钻进能力大，钻进速度快，操作简单，工作稳定可靠，移动安装方便等优点，主要用于煤矿井下钻进瓦斯抽(排)放孔、注浆灭火孔、煤层注水孔、地质探查孔及有关工程用孔。该

2、钻机适用于岩石坚固性系数f8的各种煤、岩层。适应巷道断面S4.5m2。2021-11-285 ZYG系列液压钻机主要技术指标：钻机型号 ZYG-150型 ZYG-150A型 ZYG-150B型 ZYG-150C型 ZYG-150D型结构型式 单泵、框架结构 双泵、底座结构 双泵、双速 双泵、框架结构 液压卡盘、液压夹持 器、框架结构 钻进深度(m) 150 150 150 150 150开孔直径(mm) 87、115 87、115 87、115 87、115 87、115终孔直径(mm) 65、75 65、75 65、75 65、75 65、75钻杆规格(mm) 42、50 42、50 42、

3、50 42、50 42、50输出扭矩(N.m) 620 620 750、300 620 530、200输出转速(r/min) 95 95 120、330 95 110、300额定油压Mpa) 10.5 10.5 14 10.5 10.5推力(kN) 30 30 40 30 30拉力(kN) 22 22 24 22 22锚固力(kN) 10 10 10 10 10油泵型号 CBY3050 CBY3050/2006 CBY3050/2006 CBY3050/2006 CBY3050/2006电动机功率(kw) 15 15 18.5 15 15整机重量(kg) 1200 1300 1400 1300

4、 1400主机外形尺寸(mm) 2107x380 x355 2107x400 x355 2107x380 x355 2107x400 x460 2021-11-286ZYG-150型钻机型钻机2021-11-287 ZYG-150 主要技术指标主要技术指标钻进深度 m 150开孔直径 mm 75/89/115终孔直径 mm 65/75钻杆直径 mm 42，50钻孔倾角 ( o ) 90输出转速 r/min 95输出扭矩 Nm 640 推进力 kN 30 起拔力 kN 22给进行程 mm 850工作压力 MPa 10.5电机功率 kW 15外形尺寸 mm 2100380 355整机重量 kg 1

5、2002021-11-288 ZYG-150 钻机结构钻机结构 钻机整体结构如图1所示：主要由泵站、动力头、机架、立柱框架、操纵台、钻具等六大部分组成。2021-11-289ZYG-150操作程序操作程序 地面调试 井下安装使用 井下施工2021-11-2810ZYG-150地面调试地面调试 打开包装箱，检验各主要零、部件的数量和完好程度。将机架(动力头已装在机架上)在地面放平(不需要支撑立柱框架)，可进行地面调试。按以下顺序连接油管管路；1、将操纵台上多路换向阀组总进油口胶管与泵站出油口快换接头连接；2、将操纵台总回油管胶管接头与泵站冷却器上的中间接头连接；3、将操纵台上多路换向阀组的马达进

6、、出油口胶管与动力头上的马达进出油口胶管连接；4、将操纵台上多路换向阀组的推进油缸进出油口胶管接头与机架上推进油缸的进出油口连接；5、将马达泄流口接头与泵站上油箱马达泄油口接头连接；6、在连接油管过程中，应先检查快换接头的动作灵活性和清洁度，油管连接好后用力向后拉胶管，检查连接的可靠性，最后复查管路是否连接正确。7、打开泵站油箱盖上的空气滤清器，经油网灌入上稠40液压油，观察油位计标，液面在上限标位即可。开机调试后，油位会下降，应及时补油使液面在上限标位。8、旋紧操纵台上的节流阀，旋松泵站上的溢流阀。9、接通电源，观察电动机扇叶转向与油泵标注的箭头是否一致，否则应调换三相电源的任意一相，使电动

7、机与油泵转向一致。2021-11-2811ZYG-150地面调试地面调试210、开机前将动力头和推进油缸的两对快换接头拔下，开机后前推旋转手把；徐徐调节泵站上齿轮油泵出口处的溢流阀，使油压逐渐上升，当操纵台压力表指示为13MPa时，锁定泵站安全溢流阀。11、将多路换向阀组的旋转手把前推后拉，观察正反向油压差值应为12MPa左右。如差值不足1MPa，应旋松多路换向阀上的两溢流阀，旋紧泵站上的溢流阀，再慢慢调节多路换向阀组上溢流阀的上下调节螺栓，使反向油压调至11MPa，正向油压调至10MPa,然后固定锁紧。12、接通全部快换接头，作正常试运转，观察空载压力和运转工况，有否异常现象。如压力过大，应

8、重新检查系统油路是否接错，快换接头是否失灵或接插不到位。13、试车成功后，照组装时顺序拔下快换接头并作好标记。调整好机架拖板与机架体间隙后，尽量保持动力头在机架上的连接，整体入井。14、将立柱框架立柱竖起，用加载手把给内注式千斤顶加压，见立柱有明显上升后，拔动上面三用阀的卸载环呈水平位置，立柱即可下缩。15、按运输设备要求将钻机整机分体，牢固绑在运输设备上准备下井。注意包封暴露的每个进出油口，立柱框架上的立柱不允许倒置。16、钻机出厂前各安全阀(溢流阀)已调定，正常情况下不允许自行调动安全阀(溢流阀)。以上从第1014条仅供对钻机液压系统维修时参考使用。2021-11-2812ZYG-150井

9、下安装使用井下安装使用 1、用前的准备工作 在现场安装前，首先清理好钻场，钻场顶板岩石安全可靠，有足够的施工空间，通风良好，有水源、电源。供水量Q50l/min,水压P0.3MPa。电源660V，有额定负荷大于15kW的防爆开关和电缆。以及足够长的供水胶管和三通。 2、钻机安装顺序 a、根据孔位先立一根立柱在顶底板之间，调节立柱套管使立柱长度接近顶底板高度，在立柱上下顶底板处夹垫厚木板，调节螺杆，使立柱紧紧顶住顶底板，然后马上用加载手把对内注式千斤顶加载，使立柱牢固支撑在顶底板间； b、根据开孔高度将立柱框架中的横梁安装到适当位置，锁紧螺栓固定。再将第二根立柱与横梁连接，按a条方法安装在顶底板

10、之间，再装上吊梁和下连接梁；2021-11-2813ZYG-150井下安装使用井下安装使用2 c、将机架置于立柱框架的横梁的机架座上，锁紧螺栓，使之紧固定位； d、松开机架和立柱框架上的横梁与立柱间的锁紧螺栓，通过转动机架上的转盘，调整钻机方位角。通过调节横梁上的上支撑座调整钻机倾角，对准开孔孔位，紧固锁紧螺栓，用方木将机架后端垫稳； e、将泵站、操纵台放置在钻场便于施工、监控且安全的位置； f、根据液压系统图和试车标记接通所有胶管，联接前必须检查快换接头，要求清洁无渣屑，并且动作灵活。 g、接通电源，空车试转2min。2021-11-2814ZYG-150井下施工井下施工 1、钻机在井下安装

11、调试好后，即可施钻。钻杆、钻头安装时，将动力头移至机架最后端，打开夹持器卡爪，插上定位销，从前端放入钻杆与动力头输出轴旋紧，使动力头正转，推进进给油缸，徐徐前进，当钻杆前端通过夹持器后，停机将钻头在夹持器前方与钻杆前端旋紧。当钻头接触孔位岩石后停机，(如一根钻杆长度不够，可再加钻杆，直到达到要求为止)。 2、打开泵站冷却器进水阀门接通水辫，修平钻孔孔位。当钻入一定深度且钻具运转平稳后，打开水辫阀门供水。 3、在钻进过程中，不断观察工作油压，操纵台的节流阀(微调)可控制推进油缸的推进速度，以适应不同岩性的钻进。注意，不准随意调节泵站及操纵台上的安全溢流阀。2021-11-2815ZYG-150井

12、下施工井下施工2 4、钻进中加接钻杆时，先停止推进，然后再停止旋转，停止推进时要注意钻杆方口对准夹持器卡爪。打开夹持器定位销，卡爪插入钻杆方口后，再操纵动力头反转并慢慢后退，动力头退至可放入一根钻杆时，搬动水辫手把，压缩弹簧，放入加接钻杆并对准轴心，松开水辫手把，松开水辫手把，打开夹持器卡爪，启动马达正转并推进，即可接上钻杆。 5、卸钻杆时，摆线马达保持正转，操纵推进油缸，使动力头后退，当第二根钻杆方口对准卡板时停车。取出夹持器定位销，卡板卡住钻杆，动力头反转并后退，即可松开钻杆一端的螺纹连接，另一端则需要人工用管钳卸下。 6、在钻进过程中，注意观察压力表，压力不得超过10.5MPa。2021

13、-11-2816ZYG-150钻机保养与维护钻机保养与维护 1、建立正规的使用维护制度，不得在长期不用的情况下长期停放在井下，以免机器锈蚀损坏。 2、交接班时必须仔细检查钻机的完好性和工作性能，发现问题记录并及时处理，钻机不得带病作业。 3、钻机必须有专人负责维修，井下不得随意拆装拧动各零、部件。 4、随时检查油箱油位，当油位低于标定油位时，应及时停机加油。一般三个月检查一次油质，若不合格应全部更换新油，并清洗油箱，必要时应升井对液压系统进行全部清洗。2021-11-2817ZYG-150钻机保养与维护钻机保养与维护2 5、在钻进过程中，随时检查各转动部件及油箱的温升情况，若钻机各运动部件及油

14、箱中油温过高(超过60)，则应及时检查分析：如油箱油量、油路阻力、运转过载、元件摩擦损坏、快速接头堵塞、冷却器通水量不足等原因。 6、钻进时发现油路系统有漏油现象应及时紧固或更换密封圈，发现钻进困难、振动过大时应调节节流阀，降低钻进速度。 7、钻杆置放要保持平直，不得作为其它用途。使用前应在螺纹处涂抹黄油，以起密封和方便拆卸的作用。 8、钻机工作前应对各注油点涂注润滑油，对易锈蚀的外表面每周涂抹黄油一次。 9、根据钻机运转工况，及时判断孔内钻头磨损状况，磨损破坏严重应及时更换钻头。2021-11-2818ZYG-150钻机安全使用注意事项钻机安全使用注意事项 1、必须定期进行大、中、小修并加强

15、平时维护及保养。一般规定半年一次大修；三个月一次中修；每班进行一次小修。 2、钻机各运动部位及油的温度不得超过60，否则应停机检查。 3、各进出油口必须保证清洁干净，油箱注油时，环境空气应清新，加油必须经过空气滤清器的过滤网。 4、操作时必须牢记动力头在前面钻杆未被夹持器卡住时不得反转。后退钻杆时应保持继续正转。 5、钻机不得在无冷却水时使用。 6、钻机在使用时不得摔、砸和重力冲击。 7、泵站电动机尾部必须置于进风侧方向，各液压管路必须连接牢固。2021-11-2819SGZ-型钻机型钻机2021-11-2820SGZ-型钻机概述型钻机概述 该系列钻机采用整体箱式结构，具有体积小，重量轻，移动

16、安装方便，传动效率高等优点，主要用于煤矿井下供钻探深度为75m-300m的各种角度的瓦斯抽排放孔、煤层注水孔、注浆灭火孔、地质孔及其它用途的各种工程孔。 该钻机可进行全断面钻进，可在不同硬度的岩层中打任何角度的钻孔，但在煤层、软岩石及中硬岩石中钻孔时效率最高。在井下钻孔时不需要井架，在地面钻探时需要有一定高度的三角架供提升使用。2021-11-2821主要技术参数主要技术参数性能 75型 100型 150型 200型钻进深度(m) 75 100 150 200钻孔直径(mm) 90 90/115 90/11590/115钻杆直径(mm) 42) 42(50) 42(50) 50钻孔倾角()-9

17、0+90 -90+90 -90+90 -90+90 输出转速(r/min)110 180 320 110 180 320 110 180 320 110 180 320输出扭矩(Nm)380/230/130500/300/150500/300/150750/450/250六方轴行程(mm) 400 400 400 400卡盘形式常闭式液压卡盘最大工作压力( Mpa) 9 9 9 9电动机功率 (kW) 5.5 7.5 7.5 11重量(kg) 520 550 550 6002021-11-2822SGZ钻机结构钻机结构 SGZ系列钻机主要由动力头、变速箱、绞车、制动闸、操纵台、底架组件六部分组

18、成。 钻机动力头通过活节螺栓和销轴与连接体连接，连接体由“T”形螺栓与变速箱连接，松开“T”形螺栓，动力头便可360旋转；松开活节螺栓，动力头便可绕销轴旋转90。2021-11-2823ZY-200型全液压钻机2021-11-2824ZSM-250型顺层强力钻机2021-11-2825ZMY-D30型多用途钻机2021-11-2826ZFS-15型手持式风煤钻2021-11-2827ZT-30型轻便强力钻机2021-11-2828 ZY-300型全液压钻机2021-11-2829ZT-50型轻便钻机2021-11-2830钻机操作钻机操作 一、安装钻机前准备工作及注意事项1.进入安装地点前，应

19、先检查巷道支护及通风等情况，发现问题及时处理。整修、加固钻场时，应清理干净杂物，挖好清水池，疏通好水沟。2.无风断电必须安设局部通风机，在打钻过程中不准停风，且要有可靠的风电闭锁装置。3.水压、机件、电源开关等均应良好，符合要求。4.钻场面积必须大于钻机机座，周围要有足够的安全间隙；在运输巷道安设钻机时，要保证不影响运输。5.安设断电应无浮煤，底板平整。地梁木平稳卧入底板，四角打上立柱及斜柱。按中腰线摆正钻机。6.机身安放平稳后，应上紧底固螺丝，各机械转动部分要安装防护栏、保护罩。2021-11-2831钻机操作钻机操作2 二、操作前的准备工作 1.钻机安装应牢固，变速箱内的油位应合适，安全防

20、护罩及防尘盖必须齐全。 2.各部分操作手把应处在正确位置。 3.调试钻机时，要求各转动部分运转应正常，开关启动应灵敏可靠。钻机空载运行10分钟，确认无问题后，方可接上钻杆，钻头，接通水源，由司机操作开始钻孔。2021-11-2832钻机操作钻机操作3三、钻机操作方法一）MK系列钻机操作方法1.油马达回转操作手把向前推，回转器正转；手把向后拉，回转器反转；手把处于中间位置，则停止。2.卡盘、夹持器的操作手把向前推，夹持器松开，卡盘卡紧；手把向后拉，卡盘松开，夹持器卡紧；手把在中间位置时，卡盘、夹持器均卡紧。3.给进、起拔操作手把向前推，回转器前进，即给进；手把向后拉，回转器后退，即拔起；手把在中

21、间位置时，回转器浮动，此时可装卸钻杆。4.操纵截止阀手把可接通或关闭夹持器的油路。手把处于水平位置时油路接通；手把处于垂直位置时油路关闭，夹持器处于松开位置。5.操纵增压调节手轮可调节系统的辅加压力。顺时针旋转手轮手，系统压力提高。6.操纵给进压力调节手轮可改变给进压力。顺时针方向旋转手，给进压力增加；逆时针方向旋转手，给进压力减小。2021-11-2833钻机操作钻机操作4 二）ZF系列风动钻机操作方法 1.操作旋转部和推进部的操作手柄手，即改变主轴转动方向和使动力头前进或后退，实现方向控制。 2.要改变旋转和推进速度，可通过控制油雾器前节流阀的大小来实现。2021-11-2834钻机常见故

22、障钻机常见故障一、MK系列钻机常见故障系列钻机常见故障1.卡瓦卡不住钻杆 碟簧烂，碟簧内垫片位置不对；卡瓦磨损严重，钻杆磨损超过规定；碟簧疲劳压力不足；卡瓦固定螺丝松动或断裂，铜滑块与卡瓦脱落或松动。2.回转器不前进也不后退 给进压力太小，拖板与导轨卡住；系统压力不够，油泵不工作无压力；给进油缸活塞内部串油。3.油泵噪声大 进油滤网被糊，油箱与油泵连接处进气；油不够循环吸空气，油泵磨损严重。4.系统压力上不去 操作手把位置不当；内部串油，调整安全阀；回油滤芯器被堵，进油管关上或被卡偏。5.马达回转无力 配油套漏油，精滤网密封损坏；马达磨损严重，烧结式滤油器堵塞。6.卡盘松不开 复位弹簧失去弹力

23、，卡盘端盖压死卡瓦；回油压力太大。7.动力头跑油 胶筒损坏，后盖油眼密封圈烂；十字盘、斜垫稳定部件磨损严重；处理孔内事故。8.回转速度慢或转不起来 系统工作压力正常而不能给进，给进时泵压上升而回转速度慢或转不起来孔内压力大。2021-11-2835钻机常见故障钻机常见故障2二、SGZ系列钻机常见故障系列钻机常见故障1.组装机时立轴合不上把立轴向上方托平抬起，清查齿轮与合箱夹盘内有无脏物。2.液压系统不工作检查油泵滤网是否被糊上；油泵滚键或轴断；油箱没油或油少。3.液压系统工作立轴不工作立轴与轴套卡住；油缸与活塞卡住。4.液压系统单向工作检查单向阀是否大到位，阀芯偏；溢流阀芯内小眼被堵。5.立轴

24、退出而进不去或进去而退不出快速接头有一向打不开或阀芯偏；单向节流阀芯卡死，调节失灵；操作阀杆不到位或过位。6.压力不稳，进、退一股一股的油位过低不够循环、系统进入空气、进油滤网被堵，吸油不畅；油泵键滚掉，对轮销甩掉。7.压力太小或没有压力溢流阀芯卡死、弹簧失去弹力；溢流阀与单向节流阀调整不当。8.齿箱挂挡困难或挂不上挡齿轮与立轴不对位；操作面板内滑块掉，轴销断或变形。9.齿箱内有异常声音齿箱内无润滑油、齿轮磨损有断齿；轴承损坏，箱内有异物，拨叉损坏，滑块脱落。10.立轴油缸漏油O型密封圈磨损老化；轴承磨损严重；拉杆锈斑严重或有伤痕。2021-11-2836钻孔设计钻孔设计 一、钻孔直径的确定

25、钻孔直径大，钻孔暴露煤的面积也大，钻孔瓦斯涌出量也大。根据测定结果表明，钻孔直径由73mm提高到300mm，钻孔暴露面积增至4倍，钻孔抽放量增加至2.7倍。 钻孔直径应根据钻机性能、施工速度、技术水平、抽放瓦斯量、抽放半径等因素确定。2021-11-2837钻孔设计钻孔设计2 二、钻孔深度的确定 根据实测结果表明，单一钻孔的瓦斯抽放量与其孔长成正比关系，因此，在钻机性能与施工水平允许的条件下，尽可能采用长钻孔以增加抽放量和效益。2021-11-2838钻孔设计钻孔设计2 三、钻孔有效排放半径的确定 钻孔有效排放半径是指在规定的排放时间内，在该半径范围内的瓦斯压力或瓦斯含量降到安全允许值。 钻孔

26、排放瓦斯半径可根据瓦斯压力或瓦斯流量的变化确定。根据测定，钻孔有效排放半径一般为0.51.0m；钻孔有效抽放半径一般为1.02.0m。2021-11-2839钻孔设计钻孔设计3 四、钻孔间距的确定 钻孔孔底间距应小于或等于钻孔有效排放半径的2倍具体见下表。抽放时间短而煤层透气性系数低时取小值，否则取大值。 煤层透气性系数 钻孔间距 m2*MPa-2d-1 m 10-3 _ 10-310-2 25 10-210-1 58 10-110 812 10 102021-11-2840钻孔施工钻孔施工1.钻孔要严格按照标定的孔位及施工措施中规定的方位、角度、孔深进行施工，严禁擅自改动。2.安装钻杆时应注

27、意:先检查钻杆，应不堵塞、不弯曲、丝扣未磨损；不合格的钻杆不得使用。连接钻杆时要对准丝口，避免歪斜和漏水。装卸钻头时，应严防管钳夹伤硬质合金片、夹扁钻头和岩芯管。安装钻杆时，必须在安完第一根后，在安第二根。3.钻头送入孔内开始钻进时，压力不宜太大，要轻压慢转，待钻头下到孔底工作平稳后，压力再逐渐增大。4.采用清水钻进时，开钻前必须供水，水返回后才能给压钻进，不准钻干孔；孔内岩粉多时，应加大水量，切实冲好孔后方可停钻。5.钻进时，钻工要认真观察钻机运转情况，即观察送水、钻孔的给排水、钻孔内的震动声音等情况。6.钻进过程中要准确测量距离。一般每钻进10米或换钻具水必须测量一次钻杆，以核实孔深。7.

28、钻机运转过程中要注意观察轴承部位、液压油、电机、变速箱、轴套、横立轴齿轮等有无超温、有无异常声音，发现问题立即停机，查找原因，及时处理。2021-11-2841钻孔施工钻孔施工2 8.钻进过程中注意事项： 发现煤岩松动、片帮、来压、见水或孔内水量、水压突然加大或减少以及顶钻时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆，要立即派人监视水情，并迅速向有关部门汇报。 钻孔透采空区发现有害气体喷出时，要停钻加强通风，并用黄泥封孔，同时向矿调度室汇报。 钻瓦斯抽放孔出现瓦斯急剧增大、顶钻杆等现象时，要及时采取措施。 煤层注水孔钻入顶板或底板岩石时，要停钻，该孔报废，并将报废孔封死，不得注水。2021-11-28

29、42钻孔施工钻孔施工3 9.临时停钻要将钻头退离一定距离，防止煤岩粉卡住钻杆，停钻8h小时以上时应将钻杆拉出来。 10.提出钻具时注意事项： 提钻前，要丈量机上余尺。 提钻前，必须用清水冲孔，排净煤、岩粉。 对于瓦斯抽放孔，钻杆提出后要用木塞等堵住钻孔，以防瓦斯溢出。2021-11-2843钻孔施工钻孔施工4 钻孔施工中常见安全事故： 1.在施工过程中发生瓦斯燃烧、爆炸和熏人窒息事故 2.在施工过程中发生煤与瓦斯突出事故。 3. 施工过程中由于电气设备失爆而造成电气伤人事故。 4.钻孔施工作业场所由于片帮冒顶伤人事故。 5.操作钻机不熟练造成钻杆搅人及牙钳伤人事故。 6.由于排屑不及时，产生煤尘积聚，造成煤尘燃烧、爆炸事故等。 2021-11-2844钻孔事故排除方法钻孔事故排除方法 一、孔内事故预防 1.钻进中因故停钻时，应及时设法将钻具提出孔口或安全孔段，如停钻时间较短，也必须将钻具提至安全孔段，经常活动钻具（不停风、可停水） 2.处理事故过程中，严禁强拉硬拧。 3.处理事故过程中，应有正副班长或熟练钻工负责主要技术操作。 2021-11-2845钻孔事故排除方法钻孔事故排除方法2二、处理事故的一般方法 处理事故的一般方法：捞、提、扫、冲、打、顶、反、透、扩、割、劈、磨等12种。 1.捞采用正丝或反丝的公锥和母锥，以及特制的打捞