AD130动力头型竖井钻机研制及应用情况分析

【前言】AD130动力头型竖井钻机研制及应用情况分析由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。通过近几年实践，发展我国大型更适合竖井钻凿的全液压竖井钻机，无论从市场需求，还是技术水平，条件均已成熟。 二、研制情况 全液压竖井钻机基本设计指导思想是；充分利用现有的研究成果、结合现有国产“AS12/800竖井钻机”、“AD60/300动力头式竖井钻机”、以及对原...

摘要：通过对ad130竖井钻机的研制及应用情况和AS-9钻机的应用情况比较，分析了AD130钻机的优点和存在的不足。

关键词：钻井法凿井钻进速度竖井钻机

中图分类号：TE2 文献标识码： A

一、前言

随着国内煤炭行业的快速发展，矿井建设正朝着大型化、自动化发展，在华东地区地表煤或易采煤矿建设已告一段落，新开发煤矿均为深井开采，钻井直径大、深度深。如安徽、山东、河南等地区，不少井筒穿越冲积层厚达500m以上，且井型大，国内新建矿井要求钻井直径从φ7.8m到φ12m，深度从540m到800m不等，无论从钻井直径，还是钻井深度，均已超出国内现有钻机设备的能力。在过去长达二十多年时间中，我国大型钻机的研制基本处于停顿状态，与国外先进钻机相比，主要性能指标还存在相当大的差距，严重制约着我国钻井法凿井技术的推广应用，其技术优势也未能得到更好的发挥。

通过近几年实践，发展我国大型更适合竖井钻凿的全液压竖井钻机，无论从市场需求，还是技术水平，条件均已成熟。

二、研制情况

全液压竖井钻机基本设计指导思想是；充分利用现有的研究成果、结合现有国产“AS12/800竖井钻机”、“AD60/300动力头式竖井钻机”、以及对原西德进口的“L40/800竖井钻机”改造机型“L40/1000竖井钻机”的使用经验，并考虑到钻凿较硬岩石的可能性（如f≧12-16），吸取它们的优点用于此次设计。

全液压竖井钻机总体设计方案是：钻机采用轨道式行走，正常钻进时钻机平台位于井口中心；当龙门吊在井口作业时，钻机平台整体后移让开井口供龙门吊作业；钻机的动力系统、控制系统、提升系统及操作室均安装在钻机平台上；钻架采用四柱箱形结构；钻机采用液压传动，电源采用380V；龙门吊跨度18m，提升高度16m。

机械部分采用可移动门型钻架，油缸滑架动力头+压气排碴三通法兰钻杆牙嵌钻杆钻头的传动链。

液压部分采用整体箱架式，将全部液压动力源安装在钻机平台上，操作室布置在钻机平台上。

AD130/1000动力头钻机，是根据国内现有的AS型竖井钻机、L40钻机及AD-60动力头式竖井钻机、工程钻机的钻井工艺、整机结构及动力方式掌握的资料分析研究及三十多年使用的基础上，采用其合理的钻井工艺，先进的零部件结构，以及用户现有具备的条件而设计的。

AD130/1000动力头钻机适合于大涌水、易塌方、不稳定的地层（f≤8）表土和岩石中钻进，可钻凿最大直径13m、最大深度1000m的煤矿主、副、风井及其他工程井筒。

AD130/1000动力头钻机采用全液压动力头驱动、全断面分级扩孔、减压钻进、压气提升反循环洗井的钻井方式。

三、工程应用

3.1.工程应用实例一： 袁店一矿南风井

袁店一矿南风井采用钻井法施工。设计井筒净直径为Φ5.0m，井壁最大厚度为550mm。井筒设计钻井荒径为Φ7.1m，设计钻井深度为301m，其中表土层厚260.82m，主要由粘土和细砂组成，占井深的86.47 %；基岩段为40.18m，主要是泥岩，占井深的13.53 %。

袁店一矿南风井采用φ7.1m一级钻进方案， AD130/1000型动力头钻机施工。最大切割带面积39.59 m2。

袁店一矿南风井于2007年6月21日开始Φ7.1m钻进（前期采用中型钻机开了直径2.5m的导向孔，深260m），到2007年12月10日结束井筒钻进。井深301 m，历时173天，破岩效率61.5 m3/天。终孔偏斜值86mm，偏斜率0.293‰。

袁店一矿南风井施工时间（自7.1m开钻至壁后充填结束）：2007年6月21日～2008年1月10日。计6.8月，综合成井速度44.26m/月。

3.2.工程应用实例二： 朱集西煤矿矸石井

朱集西煤矿矸石井采用钻井法施工。设计井筒净直径为Φ5.2m，井壁最大厚度为750mm。井筒设计钻井荒径为Φ7.7m，设计钻井深度为545m，其中表土层厚469.55m，主要由粘土和细砂组成，占井深的86.2 %；基岩段为75.45m，主要是泥岩，占井深的13.8 %。

朱集西煤矿矸石井采用φ7.7m一级钻进方案， AD130/1000型动力头钻机施工。切割带宽度3.85m，切割带面积46.54 m2。

朱集西煤矿矸石井于2008年11月26日开始Φ7.7m钻进，到2010年1月2日井筒钻进结束。井深545 m，历时403天，破岩效率63 m3/天。终孔偏斜值396mm，偏斜率0.747‰。

朱集西煤矿矸石井施工时间（自开钻至壁后充填结束）：2008年11月26日～2010年2月10日。计14.5月，综合成井速度37.59m/月。

3.3.工程应用实例三： 信湖煤矿风井

信湖煤矿风井采用钻井法施工。设计井筒净直径为Φ7.0m，井壁最大厚度为800mm。井筒设计钻井荒径为Φ9.8m，设计钻井深度为472m，其中表土层厚405.76m，由粘土、砂质粘土、粘土质砂、细砂、粉砂、钙质粘土组成，占井深的86.0 %；基岩段为66.24m，主要由砂岩盘、泥岩、粗砂岩、中砂岩、粉砂岩组成，占井深的14.0 %。

信湖煤矿风井采用Φ6.0m超前钻和Φ9.8m一级扩孔钻进方案， AD130/1000型动力头钻机施工。最大切割带面积47.14 m2。

信湖煤矿风井φ6.0m超前钻自2010年12月26日开始，到2011年6月12日钻进结束，历时168天，破岩效率79.4 m3/天，钻孔偏斜0.318‰；φ9.8m扩孔自2011年6月13日开始，至2012年4月28日钻进结束，历时320天，破岩效率69.55 m3/天，钻孔偏斜0.301‰。

信湖煤矿风井施工时间（自开钻至壁后充填结束）：2010年12月26日～2012年6月25日。历时546天，计18.2月，综合成井速度25.93m/月。

四、AS-9/500钻机应用情况

应用实例一：

龙固煤矿主井采用钻井法施工。设计井筒净直径为Φ5.5m，井壁最大厚度为850mm。井筒设计钻井荒径为Φ8.7m，设计钻井深度为582.75m，其中表土层厚546.48m，基岩段为36.27m。

龙固煤矿主井采用Φ4.0m超前钻、Φ7.1m一级扩孔和Φ8.7m二级扩孔钻进方案， AS-9/500钻机施工。最大切割带面积27.02 m2。

龙固煤矿主1井φ4.0m超前钻自2002年8月18日开始，到2003年3月3日钻进结束，历时197天，破岩效率37.34 m3/天，钻孔偏斜0.06‰；φ7.1m扩孔自2003年3月4日开始，至2003年10月14日钻进结束，历时214天，破岩效率73.6 m3/天，钻孔偏斜0.4‰。φ8.7m扩孔自2003年10月16日开始，至2004年3月12日钻进结束，历时147天，破岩效率78.71 m3/天，钻孔偏斜0.19‰。

龙固煤矿主1井施工时间（自开钻至壁后充填结束）：2002年8月18日～2004年5月20日。计21.1月，平均速度27.6m/月。

龙固煤矿主2井φ4.0m超前钻自2002年11月18日开始，到2003年4月20日钻进结束，历时154天，破岩效率47.8 m3/天，钻孔偏斜0.26‰；φ7.1m扩孔自2003年4月22日开始，至2003年11月13日钻进结束，历时205天，破岩效率76.8 m3/天，钻孔偏斜0.19‰。φ8.7m扩孔自2003年11月14日开始，至2004年6月6日钻进结束，历时204天，破岩效率56.72 m3/天，钻孔偏斜0.19‰。

龙固煤矿主1井施工时间（自开钻至壁后充填结束）：2002年11月18日～2004年8月16日。计21.0月，综合成井速度27.8m/月。

应用实例二：

张北煤矿西进风井采用钻井法施工。设计井筒净直径为Φ8.3m，井壁最大厚度为800mm。井筒设计钻井荒径为Φ10.8m，设计钻井深度为460m，后改为456m。其中表土层厚401.22m，基岩段为59.78m。

张北煤矿西进风井采用Φ4.0m超前钻和Φ7.1m、Φ9.0m和Φ10.8m三级扩孔钻进的方案。 AS-9/500钻机施工。最大切割带面积28.0 m2。

Φ4.0m超前孔钻进从2006年5月26日至2006年10月26日钻进到设计深度461m。历时153天，破岩效率37.8 m3/天，钻孔偏斜0.261‰。

Φ7.1m钻进于2006年10月29日至2007年3月14日结束，钻进到设计深度456.93m，历时136天，破岩效率90.76 m3/天，钻孔偏斜0.355‰。

Φ9.0m钻进于2007年3月20日至2007年8月8日，钻进到设计深度456.273m，历时141天，破岩体积10956.6m3，破岩效率77.7 m3/天，钻孔偏斜0.49‰。

Φ10.8m钻进于2007年8月25日至2008年3月16日，钻进到设计深度455.653m，历时203天，破岩效率62.8 m3/天，钻孔偏斜0.471‰。

张北煤矿西进风井施工时间（自开钻至壁后充填结束）：2006年5月26日～2008年5月8日。计23.9月，综合成井速度19.08m/月。

五、分析

综上工程应用情况分析，AD130/1000型动力头钻机在钻进能力上大大提高，实现了并级钻进，特别是超前钻加大到6.0m，充分发挥了钻机的能力，改变了其他钻机能力分配不均，超前钻能力富裕，扩孔能力不足的情况。从钻进分级应用情况来看，其设计分级能力分配基本均衡，但在应用时没有严格按能力均衡原则分配，造成其实际效率与AS-9/500钻机相比提高不大。另从其可移动功能可减少占用井口时间实现了井口外安装拆除较其他钻机先进。但从操作性能上，操作工序多辅助作业时间长，是造成其效率低的主要原因之一。

作者简介：蔡鑫（1972- ）男，河南永城人，高级工程师，硕士。主要从事煤矿井筒特殊凿井施工技术的研究。