大直徑滾刀鉆頭壽命和效率創(chuàng)新的記錄

由國土資源部勘探技術(shù)研究所研制的快速、高壽命型瓦斯排放孔用反井系列鉆頭，經(jīng)過對(duì)所用滾刀的切削齒、軸承、密封機(jī)構(gòu)及加工工藝的改進(jìn)及對(duì)鉆頭整體結(jié)構(gòu)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，目前在技術(shù)上有了突破性進(jìn)展。最近在為寧夏工程勘察院等單位成功研制φ1000、1200和1500mm系列反井鉆頭的基礎(chǔ)上，又為江蘇天明機(jī)械集團(tuán)自主研發(fā)的我國第一臺(tái)TMC型全路面大口徑救援鉆機(jī)配套研制了φ850鑲齒滾刀反井?dāng)U孔鉆頭，成功用于中國神華神東煤炭集團(tuán)山西保德煤礦，在較短時(shí)間內(nèi)順利完成了兩個(gè)瓦斯排放孔施工任務(wù)，并創(chuàng)造了施工效率和鉆頭壽命兩項(xiàng)記錄。

該瓦斯排放孔位于保德煤礦劉家堰風(fēng)井處，設(shè)計(jì)鉆孔2個(gè)，單孔孔深304m，下管直徑630mm，要求與井下巷道貫通。施工鉆孔上部地層破碎并有少量滲水并含有大量的中小礫石，下部地層鈣質(zhì)膠結(jié)堅(jiān)硬，屬于典型的復(fù)雜地層鉆進(jìn)，因而對(duì)鉆孔的護(hù)壁及施工效率都提出了新的挑戰(zhàn)，施工中采用了“泥漿鉆進(jìn)與潛孔錘空氣鉆進(jìn)相結(jié)合，潛孔錘正鉆與鑲齒滾刀鉆頭反提相結(jié)合”的施工工藝，在松散層段采用φ450mm鉆頭泥漿鉆進(jìn)工藝施工至基巖，下φ377mm鋼管護(hù)壁后，采用φ314mm潛孔錘空氣鉆進(jìn)工藝施工與井下貫通；拔出φ377mm護(hù)壁管后采用φ780和1200mm鉆頭泥漿鉆進(jìn)逐級(jí)擴(kuò)孔，擴(kuò)孔后下φ1020mm鋼管護(hù)壁；然后采用φ660mm潛孔錘空氣鉆進(jìn)工藝擴(kuò)孔再次與井下貫通；最后采用φ850mm反井鑲齒滾刀鉆頭反提至φ1020mm護(hù)壁管處，完成全孔施工任務(wù)。

施工瓦斯排放孔、煤礦救援孔等工程最基本的要求就是可實(shí)現(xiàn)快速成孔，并要保證準(zhǔn)確無誤的打入港道內(nèi)預(yù)定的位置。因此，不僅對(duì)所用設(shè)備提出了高的要求，對(duì)所采用的施工工藝及鉆具、鉆頭提出了更高的要求?？碧郊夹g(shù)研究所在鉆頭設(shè)計(jì)中本著長壽命高效率的目標(biāo)，對(duì)鉆頭進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，首先對(duì)破巖滾刀進(jìn)行了全新設(shè)計(jì)，對(duì)齒形、齒布局、軸承密封及鎖緊形式進(jìn)行了全面的改進(jìn)，并對(duì)邊刀座的結(jié)構(gòu)及耐磨性進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)。改進(jìn)后的破巖滾刀的壽命及施工效率均比改進(jìn)前有了成倍的提高。

TMC型全路面大口徑救援鉆機(jī)屬于大扭矩高效多功能設(shè)備，施工過程采取的是強(qiáng)力鉆進(jìn)，所配套的鉆頭必須滿足該設(shè)備的要求，φ850型反井鉆頭設(shè)計(jì)為反拉式結(jié)構(gòu)，鉆頭體設(shè)計(jì)為箱式結(jié)構(gòu)，在不過度增加鉆頭重量的同時(shí)增強(qiáng)了鉆頭的整體強(qiáng)度，同時(shí)合理設(shè)計(jì)了漏渣通道使得巖渣排除更容易。擴(kuò)孔鉆頭與全斷面鉆頭相比處于孔底不穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)其導(dǎo)正性及鉆頭的耐磨性提出了更高的要求，φ850鑲齒反井?dāng)U孔鉆頭設(shè)計(jì)了獨(dú)特的扶正防斜裝置，既保證了鉆具的平穩(wěn)鉆進(jìn)，又保證了導(dǎo)正部分的耐磨性。鉆頭及配套鉆具取得了十分滿意的使用效果，在堅(jiān)硬地層中擴(kuò)孔鉆進(jìn)，效率達(dá)到了近3m／h，連續(xù)擴(kuò)孔兩個(gè)鉆孔，擴(kuò)孔長度達(dá)到了近400m，鉆頭及切削具仍完好無損。

據(jù)悉，勘探所將根據(jù)目前煤礦安全生產(chǎn)的需求，與天明機(jī)械集團(tuán)密切合作，力爭(zhēng)在較短的時(shí)間內(nèi)研制出高效潛孔錘、大口徑集束式潛孔錘及反循環(huán)鉆具，以替代同類進(jìn)口產(chǎn)品。