李發(fā)長(zhǎng) 周興來(lái) 陳富清

（1.山西長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司，山西省長(zhǎng)治市，047100；2.浙江中宇實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，浙江省杭州市，310000）

液壓傘鉆和抓巖機(jī)在立井井筒施工中的應(yīng)用

李發(fā)長(zhǎng)1周興來(lái)2陳富清1

（1.山西長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司，山西省長(zhǎng)治市，047100；2.浙江中宇實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，浙江省杭州市，310000）

山西省長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司回風(fēng)立井井筒掘進(jìn)施工配備了最新的YSJZ系列液壓傘鉆和HZY－6液壓回轉(zhuǎn)式抓巖機(jī)。介紹了它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、機(jī)械化配套設(shè)備、布置方式和應(yīng)用情況。經(jīng)施工實(shí)踐，在施工中縮短了鑿巖和裝巖時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了快速施工，同時(shí)改善了井下作業(yè)環(huán)境，節(jié)約了能源，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

HZY－6型液壓抓巖機(jī) YSJZ系列液壓傘鉆 液壓泵站 機(jī)械化配套設(shè)備

1 工程概況

山西省長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司始建于1960年。該礦回風(fēng)立井井筒深353.86m，其中表土段70m，基巖段283.86m，井筒凈直徑6m，井口標(biāo)高＋998m。井筒穿過(guò)3＃煤層和15＃煤層，并在兩個(gè)煤層上分別設(shè)計(jì)出了單向馬頭門。井筒表土段采用雙層鋼筋混凝土，澆注厚度600mm，基巖段采用素混凝土，支護(hù)厚度為400mm，混凝土標(biāo)號(hào)為C30。浙江中宇實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司承接該井筒施工任務(wù)。

2 機(jī)械化配套設(shè)備及布置

回風(fēng)立井地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，井筒穿過(guò)四層含水層，涌水量在8～28m3/h。根據(jù)工程實(shí)際情況，與煤炭科學(xué)研究總院建井分院合作，完成該工程。工程主要設(shè)備為YSJZ系列液壓傘鉆，由張家口宣化華泰礦冶機(jī)械有限公司生產(chǎn)；HZY－6液壓中心回轉(zhuǎn)式抓巖機(jī)由徐州煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)。配備的機(jī)械化鑿井設(shè)備見(jiàn)表1，井筒內(nèi)設(shè)備布置示意圖見(jiàn)圖1。

表1 主要機(jī)械化鑿井配套設(shè)備

圖1 井筒內(nèi)設(shè)備布置示意圖

3 YSJZ4.8型液壓傘鉆

3.1 液壓傘鉆結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

YSJZ4.8型液壓傘鉆由液壓鑿巖機(jī)、推進(jìn)系統(tǒng)、動(dòng)臂、調(diào)高器、立柱、擺動(dòng)架、支撐臂、液壓水氣系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)9部分組成。

液壓系統(tǒng)的工作原理：由地面660V變壓器供電，通過(guò)兩套液壓泵將電能轉(zhuǎn)化為液壓能，控制液壓鑿巖機(jī)的推進(jìn)、沖擊與回轉(zhuǎn)。

鑿巖液壓系統(tǒng)為開(kāi)式系統(tǒng)，它由2臺(tái)55kW防爆電機(jī)、4臺(tái)柱塞泵（兩套兩聯(lián)）、1臺(tái)容積為520L的油箱、4組三聯(lián)換向閥、4只推進(jìn)油缸和4臺(tái)HYD－200液壓鑿巖機(jī)組成。其中泵站安裝于下層吊盤上，通過(guò)快速接頭、高壓油管與鉆架連接。

YSJZ4.8型液壓傘鉆配備B35mm×5500mm釬桿，?51mm釬頭。炮孔直徑為55mm。

3.2 液壓傘鉆的應(yīng)用

3.2.1 鑿巖效率

回風(fēng)立井井筒凈斷面直徑為6m，面積28.26m2，荒斷面直徑6.8m，面積36.3m2，井筒基巖段多以中砂巖和細(xì)砂巖為主，布置炮眼90個(gè)，炮眼深度4.5m。炮眼全部采用YSJZ4.8型液壓傘鉆鉆孔，平均用時(shí)90min，鑿巖速度達(dá)1.2m/min。

3.2.2 工作環(huán)境

YSJZ4.8型液壓傘鉆采用水循環(huán)冷卻降溫，用高壓水沖洗孔底巖屑，工作面不出現(xiàn)巖塵，工作面能見(jiàn)度得到提高。液壓鑿巖機(jī)除金屬撞擊聲外，無(wú)廢氣排放聲音，噪聲比氣動(dòng)鑿巖降低10～15dB。

3.3 鉆孔高壓水沖洗系統(tǒng)改進(jìn)

回風(fēng)立井井筒穿過(guò)兩層砂質(zhì)泥巖，平均厚度25m。因YSJZ 4.8型液壓傘鉆采用高壓水沖洗孔內(nèi)巖屑，施工中出現(xiàn)2個(gè)問(wèn)題，一是釬桿孔堵塞，二是炮孔遇水膨脹，這都使得裝藥困難，影響鑿巖進(jìn)度。針對(duì)上述問(wèn)題，決定采用壓風(fēng)代替靜壓水沖洗孔內(nèi)巖屑。炮孔改為壓風(fēng)沖洗后，泵站液壓油無(wú)法再用水進(jìn)行冷卻，于是在上層吊盤設(shè)計(jì)一個(gè)容積為3m3的水箱，并安裝一臺(tái)5kW的多級(jí)離心泵。液壓泵站水冷卻器進(jìn)出水口與水箱連接，這樣就形成了一個(gè)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。為保證水箱內(nèi)循環(huán)水的溫度不超過(guò)55℃，在水箱內(nèi)安裝一支測(cè)量水溫的溫度計(jì)，確保循環(huán)水冷卻的效果。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工驗(yàn)證，采用壓風(fēng)代替靜壓水沖洗鉆孔和采用臨時(shí)水箱形成循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，解決了打眼和裝藥兩個(gè)施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題，順利通過(guò)砂質(zhì)泥巖層。

4 HZY－6液壓抓巖機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

4.1 HZY－6液壓抓巖機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

液壓抓巖機(jī)由提升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、液壓抓斗、液壓控制系統(tǒng)（含司機(jī)室）、吊盤穩(wěn)固支撐系統(tǒng)6部分組成。機(jī)組中各運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)均采用電液驅(qū)動(dòng)形式，由液壓傘鉆上的一套液壓泵站提供動(dòng)力。

液壓控制系統(tǒng)是由液壓泵站、溢流閥、液壓回轉(zhuǎn)接頭、多路閥、先導(dǎo)閥、控油閥、單向截流閥、壓力表、油路系統(tǒng)及操作機(jī)構(gòu)等組成。

液壓泵站與傘鉆共用，液壓回轉(zhuǎn)接頭的上半部安裝在回轉(zhuǎn)支座上，下半部安裝在回轉(zhuǎn)體上，其作用是將泵站輸出的高壓油輸送到隨回轉(zhuǎn)體與主機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)的各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（提升、變幅、抓巖）的執(zhí)行元件上，并將工作后的低壓油返回油箱。多路閥安裝在主機(jī)架上部，控制壓力油進(jìn)入各執(zhí)行元件。先導(dǎo)閥和操縱機(jī)構(gòu)安裝在司機(jī)室，先導(dǎo)閥用來(lái)控制多路閥，操縱機(jī)構(gòu)由左右兩個(gè)操作手柄和兩組通往先導(dǎo)閥的單向閥組成，每個(gè)手柄控制4個(gè)一組的單向閥。當(dāng)手柄分別向前后左右拉動(dòng)時(shí)，即可開(kāi)通相應(yīng)機(jī)構(gòu)的進(jìn)出油路，使該機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)手柄處于中間垂直位置時(shí)，相應(yīng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)停止。

4.2 液壓抓巖機(jī)的應(yīng)用

4.2.1 鑿巖效率

回風(fēng)立井井筒爆破進(jìn)尺為4.2m，每個(gè)循環(huán)爆破巖石體積為245m3，出渣班日常正規(guī)循環(huán)出渣220m3，清底班出渣30m3，抓巖機(jī)抓斗容積為0.6 m3，吊桶容積為3m3。平均每小時(shí)排矸15吊桶，出渣班循環(huán)時(shí)間僅需6h，裝巖效率得到提高。

抓巖機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)，各系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)確、平穩(wěn)，液壓抓斗在抓巖過(guò)程中明顯感覺(jué)平穩(wěn)有力。

4.2.2 工作環(huán)境

液壓抓巖機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)，無(wú)廢氣排出；抓巖過(guò)程中，除液壓泵站運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲外，無(wú)其他噪聲；噪聲比氣動(dòng)抓巖機(jī)降低5～10dB，有利于工作面人員與抓巖機(jī)司機(jī)的信號(hào)傳遞。

5 與傳統(tǒng)風(fēng)動(dòng)設(shè)備比較

5.1 液壓傘鉆與風(fēng)動(dòng)傘鉆比較

（1）節(jié)約能源。采用SJZ6.9型氣動(dòng)傘鉆鑿巖，地面需開(kāi)2臺(tái)排氣量40m3/min的空壓機(jī)，電機(jī)功率為500kW。而液壓泵站僅需要2臺(tái)55kW的電機(jī)，電機(jī)功率為110kW。

（2）鑿巖效率高，速度快?；仫L(fēng)立井井筒施工中有一段7.5m厚的白砂巖，巖石硬度系數(shù)為10～14，采用液壓傘鉆鉆鑿此處巖石時(shí)，速度較風(fēng)動(dòng)傘鉆提高一倍。

（3）鉆桿成本低。HYD200型液壓鑿巖機(jī)鑿巖參數(shù)可調(diào)，分低速長(zhǎng)沖程、中速中沖程、高速短沖程。在遇到砂質(zhì)泥巖等中軟巖石時(shí)，鑿巖參數(shù)調(diào)為中速中沖程。遇到白砂巖等硬巖石時(shí)，鑿巖參數(shù)調(diào)為高速短沖程。液壓沖擊力平緩，傳遞效率高，受力均勻，液壓傘鉆配備?35mm錳鋼釬桿，釬桿壽命高?；仫L(fēng)立井井筒掘進(jìn)完畢，共計(jì)損耗釬桿7根。

（4）工作環(huán)境得到改善。液壓傘鉆采用水沖洗炮孔巖屑，工作面的能見(jiàn)度提高，噪聲也比氣動(dòng)鑿巖降低10～15dB。

5.2 液壓抓巖機(jī)與風(fēng)動(dòng)抓巖機(jī)比較

（1）節(jié)約能源。如果采用HZ－6型氣動(dòng)抓巖機(jī)裝巖，地面需開(kāi)1臺(tái)電機(jī)功率為250kW、排氣量為40m3/min的空壓機(jī)。而液壓泵站只需要開(kāi)1臺(tái)功率為55kW的電機(jī)。

（2）工作環(huán)境得到改善。液壓抓巖機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有廢氣及油污造成的環(huán)境污染。液壓抓巖機(jī)除吊盤上液壓泵站運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲外，無(wú)廢氣排放聲音，噪聲比氣動(dòng)鑿巖降低5～10dB。

［1］ 魏忠誠(chéng)等.立井機(jī)械化配套優(yōu)質(zhì)快速施工［J］.建井技術(shù)，2009（2）

［2］ 史天生.深立井井筒裝備［J］.中國(guó)煤炭，1994（11）

Application of hydraulic umbrella driller and grab loader to vertical shaft construction

Li Fachang1，Zhou Xinglai2，Chen Fuqing1
（1.Shanxi Changzhi Square Mining Company Ltd.，Changzhi，Shanxi 047100，China；2.Zhejiang Zhongyu Industrial Development Company Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310000，China）

The latest YSJZ－series hydraulic umbrella driller and HZY－6center rotary hydraulic grab loader was equipped in the air return shaft of Changzhi Square Mining Company Ltd.during the excavation construction.Their construction features，mechanical equipments，arrangement as well as application situation were introduced.The engineering practice proved less time for rock drilling and muck loading during the construction and the improved underground working environment，achieving energy conservation and good economic returns.

HZY－6－type hydraulic grab loader，YSJZ－series hydraulic umbrella driller，hydraulic pump，mechanical equipment

TD262

A

李發(fā)長(zhǎng)（1963－），男，山西長(zhǎng)治人，1988年畢業(yè)于山西礦院煤礦機(jī)電專業(yè)，機(jī)電高級(jí)工程師，中國(guó)煤炭機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)專家委員會(huì)專家，發(fā)表論文多篇。

（責(zé)任編輯 張毅玲）