CY-R型大孔径硬岩施工智能化反井钻机的应用研究

  •   地下矿山中为连接上下两个工作面而开凿的垂直或倾斜的通道称为天井,作为矿山溜矿、行人、运料、通风、充填、探矿的重要通道。随着采矿技术的发展,传统的自下而上的普通法、吊罐法和爬罐法不仅工效低,劳动强度大,安全性差,而且在技术上愈不能满足采矿工业发展的要求。因此,近几年,国内外用反井钻机进行全断面天井掘进的方法发展很快,有取代其他诸方法的趋势。

      国外著名的反井钻机厂商有SANDVIK、ATLAS、TAMROCK、WIRTH、INDAU等。国内曾经引进部分型号的反井钻机,但是,由于国外设备造价比国产设备高4~10倍,设备维护、配件、管理等成本居高不下等原因,很难被国内用户接受。

      国内目前的生产厂家主要有中煤集团的BMC型反井钻机、常州立鼎的ZFY型反井钻机、湖南有色重机的AT型反井钻机,以上厂家主要传承煤科总院、有色矿山研究院80年代的技术,目前主要工作在岩石硬度较低、扩孔直径2m以下的工作区域,难以适应高硬度大孔径的天井施工。湖南创远高新机械有限责任公司推出了国内首台新型大孔径智能化硬岩施工CY-R系列反井钻机,钻机能力可应对普氏硬度系数高达14,扩孔直径可达3m。

      CY-R型反井钻机是湖南创远高新机械有限责任公司综合利用负载敏感技术、智能传感技术、无线遥控技术等高新技术和多年的技术经验相结合创新出的新一代产品,在很多方面相比国内其他传统反井钻机具有更高的作业精度、稳定性和更高的工作效率。

      反井钻机需采用循环水排渣,大多采用减速箱中间进水方案,水由减速箱主轴进入钻杆内部,减速箱密封能力的好坏直接影响设备的运行。在很多矿山现场经考察反应均有存在因为封水套密封的损坏引起水进入减速箱内部造成轴承失效。湖南创远高新机械有限责任公司所生产的CY-R型反井钻机所采用的密封方式为外置式旋转密封,密封主要结构如右图所示,其中工作时下封水套、芯管和减速箱的主轴一起转动,上封水套保持静止。芯管和上封水套之间相对旋转,内置两层旋转密封,下封水套和主轴连接之间设有多层密封,即使上封水套密封损坏,水也难以由下封水套进入减速箱内部,同时由于下封水套和主轴之间相对静止,下封水套和主轴之间的密封寿命更长。该种封水套结构极大增强了封水结构的可靠性,极大减小了因为水密封损坏引起的减速箱损坏事故发生。

      反井钻机施工中,对孔的偏斜度要求比较高,精度要求高的孔每100米不得超过1米的偏斜度,设备的导向精度及稳定性对孔的精度有十分重要的影响。CY-R型反井钻机采用的是四柱两缸高稳定性结构,导向柱采用圆柱结构,导向精度远远高于传统的框架式结构,同时两个导向柱和油缸活塞杆共同承受扭矩,结构的稳定性十分好。

      反井钻机施工是由多节钻杆连接施工,每打完一根钻杆,卡住下面一根钻杆松掉丝扣,接入一根新钻杆接上丝扣,直至导孔打穿,由下装上扩孔刀盘反向扩孔,每打完一根钻杆,卸掉一根钻杆。接卸丝扣过程中钻杆的卡紧主要依靠类似扳手的插板机构卡入钻杆上加工的卡方实现,因为卡方的位置在旋转过程中难以保证固定的方向,因此目前大多反井钻机设备采用人工插板,劳动强度大,效率低,十分不便。

      CY-R型反井钻机针对该问题进行了重大创新。钻杆下卡方的上下位置事先设定进设备的控制系统,当到达该位置时,安装在设备上车载控制器将发出指令,在该位置等待3s等待操作者进行判断操作;卡方的周向位置务须再对,插板机构由液压油缸驱动,在插板插入时自动进行慢速转动,直至插板插入卡方位置。钻杆由上卡方卡入方式也改为全液压驱动卡入机构,可实现动态转动过程中的方位卡入。钻杆的卡方操作降低了人员配置,劳动强度,缩短了辅助作业时间。

      国内目前的反井钻机基本都为轨轮式底盘,难以适应无轨化矿山的运输转场。湖南创远高新机械有限责任公司为客户提供了两种配置方案,用户可以根据需要向该公司提出所搭载底盘的类型,CY-R机型中的CY-R120V是该公司推出的履带行走式反井钻机,底盘搭载柴油发动机、电动机双动力系统,转场时可用柴油发动机驱动,十分灵活快捷,作业采用电动动力,环保节能。

      传统的反井钻机基本都采用开式溢流型液压系统,该种液压系统在泵出口设置一个大通径的溢流阀,正常工作过程中,多余的流量都由该阀溢流,发热量比较大,泵长期工作在最大排量,能量的利用率不高。

      CY-R型反井钻机采用了负载敏感式液压系统,系统的压力由负载的压力反馈决定,系统的流量由阀的开口决定,泵的流量完全根据当前的操作需要供给,系统不存在大流量溢流,发热量少,能量利用率高,更节能环保。同时,该机型采用多联集成式多路阀,动力由泵输出直接经过控制阀达到执行机构,看起来更加直观,故障检修更加方便快捷。

      CY-R型反井钻机的操作系统进行了全面化革新,采用当前先进的无线遥控技术、智能传感技术,开发了该公司的独有的RCS型控制系统。操作台如右图所示,整个操作台长度314mm,宽度仅219mm,重量仅约为2.5Kg,可支持无线/有线操作,无线操作时无线信号的覆盖范围可覆盖至少100m;有线操作时,操作台供电由主机直流电源供给,无需担心电量不足影响正常作业。操作者可随身携带操作台在任意方向进行操作,彻底解决了传统反井钻机操作台笨重,管路连接繁琐,线路故障率高的问题。操作台上具有高清晰显示屏,钻进过程的压力、动力头的位置等信息实时反馈在屏幕上,可以实现方便直观的监控,另外该系统内置多重安全保护功能,误操作不会对设备造成损坏也是该操作系统的一个优点。

      在操作系统维护方面,CY-R型反井钻机的RCS型控制系统集成了故障诊断系统,仅仅需要简单的将操作台工况档位旋转至诊断功能,系统自动进入诊断模式,每个电磁比例阀的电气回路是否正常在操作台上都有显示,可以帮助维修人员快速锁定故障回路。

      另外值得称赞的是该操作系统配置了数据记录模块,可记录作业过程中任意时刻的作业数据,经过该公司配备的专业数据分析软件分析后可获得真实的作业数据,可以方便的进行数据回放、事故分析、地质分析。

      CY-R型在钻具方面也打破了国内传统技术,钻杆材料的强度非常高,螺纹采用双头大螺距螺纹,不再使用传统的细牙螺纹,提高了螺纹的抗咬合能力,而且粗牙螺纹对运输过程中的过失碰撞有很好的抵抗效果。在过去一年的实际施工过程中,由螺纹咬合而无法卸杆的事故率为零。扩孔刀盘方面,湖南创远高新机械有限责任公司坚持模块化设计理念,所生产的RM型3m刀盘可实现刀座、刀架的拆卸,方便运输更换,该公司同时可根据用户的岩层分布情况提供适合用户的滚刀以降低用户的施工成本。

      反井钻机已成为矿山施工中的重要设备,传统的反井钻机在作业能力方面渐渐已难以满足现代化矿山的施工需求,新型智能化的大孔径反井钻机成为国内矿山设备必然发展趋势。CY-R系列反井钻机在综合性能上优于传统反井钻机,自今年进入市场,目前已经应用在鞍山千山铁矿、新疆阿舍勒铜矿并成功完成作业深度108米的直径1.5m井、3m的通风井及填充井施工,现场作业效率高于传统设备作业效率,设备故障率低,应用前景十分广阔。

    发布时间 : 2020-01-29 11:58