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【摘要】浙江杭钻产坑道钻机在煤矿井下施工各类钻孔上广泛应用，但因其操作台与钻机形成一体，在现场施工时会存在多种问题。针对现场施工中存在的问题，将钻机操作方式进行了改进，采用远方操作方式，解决了现场施工问题，确保瓦斯钻孔高质、高效施工到位。
【关键词】钻机操作；远方控制；改进方案
在煤炭开采过程中，瓦斯灾害的防治一直是煤矿安全生产的重点。随着煤矿开采深度的逐渐增加，煤矿瓦斯突出及爆炸的危险性也在增加。瓦斯抽放是防治煤与瓦斯突出和爆炸等事故的根本措施。为了提高瓦斯抽放率，目前煤矿逐渐采用大孔径长钻孔抽放工艺，这就需要井下钻机具有相应的钻进能力。
1、钻机施工存在的问题
根据钻机性能及其工作技术参数，目前煤矿井下施工各类钻孔上广泛选用杭钻产坑道钻机，其使用型号一般为SGZ-IB型、SGZ-ID型、SGZ-ⅢA型三种。SGZ型钻机主要用于水电工程地质勘探、坝基固结灌浆钻孔、煤矿瓦斯抽放、防治水灌浆钻孔、软地基桩孔的施工。主要特点有：
（1）设有液压给进，液压移机、液压卡盘、钻进效率高、减轻劳动强度。（2）立轴内径60mm，可供绳索取芯钻进和使用Ф42mm、Ф50mm、Ф53mm三种钻杆钻进。（3）转速范围宽，可满足钢粒、硬质合金、金刚石钻进等工艺的需要。（4）传动系统设计先进，所有传动零件工艺精湛，强度高，使用寿命长。（5）结构紧凑，稳定性好、拆装容易，便于分拆搬运及维修。但因其操作台与钻机形成一个整体，钻机操作面板安装在钻机机体上，如图1所示。
因而在钻孔现场施工时，会出现一些问题：（1）因操作台的限制，钻孔开孔位置受到限制。杭钻产坑道钻机机件全部连为一体，钻机电机（机体最左帮）与旋转立轴（机体最右帮）一般距离为1.2～2.0米，旋转立轴所对方向是钻孔开孔位置，以至于煤矿井下巷道帮部开孔受到限制，旋转立轴180°旋转，使得当另一边需要开孔时，必须将钻机整体旋转，工程量大，辅助时间长，劳动强度大，操作复杂，机动性差。同时操作面板背向施工钻孔操作，存在极大安全隐患。（2）钻机操作面向施工钻孔，不能实现安全操作。杭钻产坑道钻机施工钻孔时，由于立轴与操作平台在同一轴线上，钻机操作时需要面向施工钻孔，距离施工地点较近，因而需要依靠钻机机体进行遮挡，同时还需编制专项安全施工措施，加设护身挡板，避免钻孔施工过程中喷孔伤人，存在极大安全隐患，不能真正实现安全操作钻机施工钻孔。（3）钻机操作面板检修困难，难以拆装。因为钻机操作面板是整体安装在钻机机体上的，故当钻机内操作部件出现故障时，检修拆装困难，无法对内部情况进行详细检查，在现场实际检修时多数要更换整个操作面板，将其转运至地面进行检修。因此不仅增加检修时间，同时还增加了工人的劳动强度，影响钻机正常工作。
2、钻机操作方式改进方案
为彻底解决杭钻产坑道钻机在现场施工中存在的问题，根据钻孔抽放工艺要求，经过多次计算和试验，巧妙地将钻机操作方式进行了改进，采用远方操作方式，经过实践运用证明效果明显，实现了改制的目的。
2.1改进方法。①由油泵来的压力油经操作阀分配到各工作机构，原钻机操作阀安装在钻机机身上，利用短油管连接，首先将短油管接头改制成安全快速接头。②制作远方操作阀，操作阀由三部分组成（与安装在机身上操作阀同样），即（1）钻机拧管机切换阀和安全阀，（2）钻机移动油缸操作阀、液压卡盘操作阀和卡盘调压阀，（3）立轴进给操作阀和给进调压阀，此三部分用四个螺栓连接在一起。操作阀安装在操作架上，构造成远方操作台。③远方操作台利用9根长油管（4～5米）与钻机原短油管连接，即构造成远方操作系统，9根油管标注清楚用途，分别控制立轴前进、后退；液压卡盘松、紧；钻机左、右移动；油泵进、回油。
2.2安全操作注意事项。①9根连接油管必须连接牢固，并严密加设密封圈，以免漏油，或油管脱落伤人。②油管连接必须按照标注用途进行连接，连接好后并进行试运转操作，以防错接油管，损坏设备。③油管连接前，必须将原连接油管油压回位，以防拆卸油管时油压伤人。④拆开暂不使用的油管接头，必须包扎进行保护。避免损伤。
3 改进效果
（1）钻机采用远方操作控制，钻孔开孔位置左右均可布置到巷帮，钻孔设计无需考虑钻机此方面弊端。经过井下钻机施工现场实践，施工钻机电机侧（巷道帮部）钻孔，将钻机机体180°旋转，立轴回转180°，采用远方操作控制即可实现安全操作，顺利完成钻孔。（2）远方控制操作钻机，操作人员侧对施工钻孔，构造安全屏障，真正实现安全操作。采用远方操作控制施工钻机，操作人员侧对施工钻孔，与施工钻孔保持一定安全距离，无论是钻孔开孔、钻进、起下钻都有一定的安全空间，辅助工与操作手之间便于配合，同时钻孔施工时无需加设辅助防护设施，真正实现安全操作钻机施工钻孔。（3）钻机机身与操作台各为一体，现场维护检修、排除故障、拆装转运简便有效。钻机改制为远方操作控制后，其操作阀安装在操作台框架上，9根连接油管清楚连接，标明用途，无论是现场维护检修，还是排除故障、拆装转运均可实现简便有效操作。不需再转运至地面检修，从而减少检修时间，提高钻机施工效率。（4）改进后，钻机具有两个操作控制装置，根据现场施工不同情况可自行选择操作方式，并且可以互为备用。
4、结论
岩巷、瓦斯钻孔是目前煤矿治理瓦斯的一项重要工作，瓦斯钻孔施工工作是重中之重，如何安全、高效的施工好各类瓦斯钻孔，直接关系到瓦斯治理工作。针对钻孔现场施工过程中操作台与钻机形成一个整体，进而影响钻孔施工的问题，将钻机操作方式进行了改进，采用远方操作方式，经过实践运用证明效果明显，实现了改制的目的，确保瓦斯钻孔高质、高效施工到位。
参考文献
[1]汪选要，徐传波，叶友东等.煤矿用全液压坑道钻机的设计研究[J].煤炭机械，2014，31（6）：3-5.
[2]成大先.机械设计手册[M].5版.北京：化学工业出版社，2008.
作者简介
蒋维胜，男，安徽淮南人，1987年毕业于淮南矿业学院，工程师，一直从事通风安全技术管理工作。
【关键词】钻机操作；远方控制；改进方案
在煤炭开采过程中，瓦斯灾害的防治一直是煤矿安全生产的重点。随着煤矿开采深度的逐渐增加，煤矿瓦斯突出及爆炸的危险性也在增加。瓦斯抽放是防治煤与瓦斯突出和爆炸等事故的根本措施。为了提高瓦斯抽放率，目前煤矿逐渐采用大孔径长钻孔抽放工艺，这就需要井下钻机具有相应的钻进能力。
1、钻机施工存在的问题
根据钻机性能及其工作技术参数，目前煤矿井下施工各类钻孔上广泛选用杭钻产坑道钻机，其使用型号一般为SGZ-IB型、SGZ-ID型、SGZ-ⅢA型三种。SGZ型钻机主要用于水电工程地质勘探、坝基固结灌浆钻孔、煤矿瓦斯抽放、防治水灌浆钻孔、软地基桩孔的施工。主要特点有：
（1）设有液压给进，液压移机、液压卡盘、钻进效率高、减轻劳动强度。（2）立轴内径60mm，可供绳索取芯钻进和使用Ф42mm、Ф50mm、Ф53mm三种钻杆钻进。（3）转速范围宽，可满足钢粒、硬质合金、金刚石钻进等工艺的需要。（4）传动系统设计先进，所有传动零件工艺精湛，强度高，使用寿命长。（5）结构紧凑，稳定性好、拆装容易，便于分拆搬运及维修。但因其操作台与钻机形成一个整体，钻机操作面板安装在钻机机体上，如图1所示。
因而在钻孔现场施工时，会出现一些问题：（1）因操作台的限制，钻孔开孔位置受到限制。杭钻产坑道钻机机件全部连为一体，钻机电机（机体最左帮）与旋转立轴（机体最右帮）一般距离为1.2～2.0米，旋转立轴所对方向是钻孔开孔位置，以至于煤矿井下巷道帮部开孔受到限制，旋转立轴180°旋转，使得当另一边需要开孔时，必须将钻机整体旋转，工程量大，辅助时间长，劳动强度大，操作复杂，机动性差。同时操作面板背向施工钻孔操作，存在极大安全隐患。（2）钻机操作面向施工钻孔，不能实现安全操作。杭钻产坑道钻机施工钻孔时，由于立轴与操作平台在同一轴线上，钻机操作时需要面向施工钻孔，距离施工地点较近，因而需要依靠钻机机体进行遮挡，同时还需编制专项安全施工措施，加设护身挡板，避免钻孔施工过程中喷孔伤人，存在极大安全隐患，不能真正实现安全操作钻机施工钻孔。（3）钻机操作面板检修困难，难以拆装。因为钻机操作面板是整体安装在钻机机体上的，故当钻机内操作部件出现故障时，检修拆装困难，无法对内部情况进行详细检查，在现场实际检修时多数要更换整个操作面板，将其转运至地面进行检修。因此不仅增加检修时间，同时还增加了工人的劳动强度，影响钻机正常工作。
2、钻机操作方式改进方案
为彻底解决杭钻产坑道钻机在现场施工中存在的问题，根据钻孔抽放工艺要求，经过多次计算和试验，巧妙地将钻机操作方式进行了改进，采用远方操作方式，经过实践运用证明效果明显，实现了改制的目的。
2.1改进方法。①由油泵来的压力油经操作阀分配到各工作机构，原钻机操作阀安装在钻机机身上，利用短油管连接，首先将短油管接头改制成安全快速接头。②制作远方操作阀，操作阀由三部分组成（与安装在机身上操作阀同样），即（1）钻机拧管机切换阀和安全阀，（2）钻机移动油缸操作阀、液压卡盘操作阀和卡盘调压阀，（3）立轴进给操作阀和给进调压阀，此三部分用四个螺栓连接在一起。操作阀安装在操作架上，构造成远方操作台。③远方操作台利用9根长油管（4～5米）与钻机原短油管连接，即构造成远方操作系统，9根油管标注清楚用途，分别控制立轴前进、后退；液压卡盘松、紧；钻机左、右移动；油泵进、回油。
2.2安全操作注意事项。①9根连接油管必须连接牢固，并严密加设密封圈，以免漏油，或油管脱落伤人。②油管连接必须按照标注用途进行连接，连接好后并进行试运转操作，以防错接油管，损坏设备。③油管连接前，必须将原连接油管油压回位，以防拆卸油管时油压伤人。④拆开暂不使用的油管接头，必须包扎进行保护。避免损伤。
3 改进效果
（1）钻机采用远方操作控制，钻孔开孔位置左右均可布置到巷帮，钻孔设计无需考虑钻机此方面弊端。经过井下钻机施工现场实践，施工钻机电机侧（巷道帮部）钻孔，将钻机机体180°旋转，立轴回转180°，采用远方操作控制即可实现安全操作，顺利完成钻孔。（2）远方控制操作钻机，操作人员侧对施工钻孔，构造安全屏障，真正实现安全操作。采用远方操作控制施工钻机，操作人员侧对施工钻孔，与施工钻孔保持一定安全距离，无论是钻孔开孔、钻进、起下钻都有一定的安全空间，辅助工与操作手之间便于配合，同时钻孔施工时无需加设辅助防护设施，真正实现安全操作钻机施工钻孔。（3）钻机机身与操作台各为一体，现场维护检修、排除故障、拆装转运简便有效。钻机改制为远方操作控制后，其操作阀安装在操作台框架上，9根连接油管清楚连接，标明用途，无论是现场维护检修，还是排除故障、拆装转运均可实现简便有效操作。不需再转运至地面检修，从而减少检修时间，提高钻机施工效率。（4）改进后，钻机具有两个操作控制装置，根据现场施工不同情况可自行选择操作方式，并且可以互为备用。
4、结论
岩巷、瓦斯钻孔是目前煤矿治理瓦斯的一项重要工作，瓦斯钻孔施工工作是重中之重，如何安全、高效的施工好各类瓦斯钻孔，直接关系到瓦斯治理工作。针对钻孔现场施工过程中操作台与钻机形成一个整体，进而影响钻孔施工的问题，将钻机操作方式进行了改进，采用远方操作方式，经过实践运用证明效果明显，实现了改制的目的，确保瓦斯钻孔高质、高效施工到位。
参考文献
[1]汪选要，徐传波，叶友东等.煤矿用全液压坑道钻机的设计研究[J].煤炭机械，2014，31（6）：3-5.
[2]成大先.机械设计手册[M].5版.北京：化学工业出版社，2008.
作者简介
蒋维胜，男，安徽淮南人，1987年毕业于淮南矿业学院，工程师，一直从事通风安全技术管理工作。