反井鉆機(jī)選型
1．  反井鉆機(jī)選擇的依據(jù)  

根據(jù)豎井或斜井施工的綜合條件，在確定采用反井鉆井法施工后，即要開始選擇反井鉆機(jī)和配套設(shè)備及工藝選擇。選擇設(shè)備主要依 據(jù)是：  

（1） 工程條件。主要包括工程性質(zhì)、用途、主要技術(shù)參數(shù)（井孔深度、終孔直徑、井孔傾角度等）、相關(guān)工程狀況。根據(jù)施工井筒 的深度和傾角等要求，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備及市場情況確定鉆機(jī)。 

（2） 地質(zhì)條件。包括巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、巖體產(chǎn)狀、主要地質(zhì)構(gòu)造及參數(shù)、水文地質(zhì)條件等。對(duì)于深孔、斜孔，應(yīng)有鉆孔位置的勘探孔資料和地質(zhì)柱狀圖。根據(jù)施工井位的地質(zhì)構(gòu)造及巖性，確定沖 洗液為泥漿或清水，從而選擇用泥漿泵或水泵。 

（3） 施工條件。運(yùn)輸條件，吊裝條件以及供電、供水情況。根據(jù)井位供電、供水、運(yùn)輸及井位下水平巷道開通情況確定鉆機(jī)的類型。

一般在井位處應(yīng)有供電、供水，具有鉆機(jī)工作空間，在下水平巷道開通的情況下，選擇上擴(kuò)法施工，應(yīng)選擇上擴(kuò)類全斷面反井鉆機(jī)。在煤礦多選擇電驅(qū)動(dòng)液壓反井鉆機(jī)。 

2．  可行性分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估  對(duì)工程施工條件進(jìn)行分析，包括上下水平隧道是否形具有運(yùn)輸、 出渣、供水、供電、通風(fēng)等生產(chǎn)系統(tǒng)；  對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行分析，分析圍巖在反井鉆井施工過程中和擴(kuò)孔期間能否穩(wěn)定，不發(fā)生較大的涌水和塌方，造成鉆孔堵塞和下部設(shè)施淹沒。因?yàn)樵诜淳┕て陂g，無法進(jìn)行支護(hù)，若圍巖不能自穩(wěn)，發(fā)生塌 方，將會(huì)堵塞鉆孔，造成事故；  對(duì)施工位置安全狀況進(jìn)行分析，包括交通運(yùn)輸、通風(fēng)、隧道支護(hù)情況及穩(wěn)定情況、洪水、有害氣體等是否對(duì)施工人員和設(shè)備傷害程度。  綜合以上分析，以確定是否具有采用反井鉆機(jī)施工可能。  

3．  反井鉆機(jī)選擇  
3.1 鉆孔參數(shù)的確定  工程本身已確定了鉆孔深度和傾角，還要確定擴(kuò)孔直徑。鉆孔的作用是溜渣、排水、通風(fēng)，因此要有足夠的斷面強(qiáng)。需要再擴(kuò)挖（刷大）的工程，擴(kuò)挖期間不發(fā)生堵塞。擴(kuò)孔直徑太小，除了容易發(fā)生堵塞外，還增加了擴(kuò)挖時(shí)打眼和出渣工作量，降低擴(kuò)挖速度。導(dǎo)井直徑過大，反井鉆井施工成本增加，因此，鉆孔直徑選擇必須合理，一般 鉆孔直徑選擇如表4-1。 

表  4-1  鉆孔直徑選擇參考

 

3.2 選擇破巖滾刀  反井鉆機(jī)靠滾刀對(duì)巖石的擠壓、刮削和剪切破碎巖石，根據(jù)巖石的礦物構(gòu)成、硬度、磨蝕性以及抗壓、抗拉、抗剪等力學(xué)指標(biāo)來確定 滾刀齒形類型，選擇如下： 巖石的磨蝕性：低→中→高； 硬度：軟→中硬→堅(jiān)硬 齒形：楔齒→錐形→復(fù)合型→球形；  滾刀結(jié)構(gòu)：單刃盤形滾刀（無鑲齒）→多刃盤形滾刀（刀刃上鑲 齒）→無刃滾刀（刀體錐面鑲齒）。  反井鉆機(jī)滾刀選擇后，根據(jù)巖石條件在擴(kuò)孔鉆頭合理布置滾刀， 也就可以確定，破碎巖石需要的最大鉆壓。  如在抗壓強(qiáng)度100MPa的巖石中，鉆進(jìn)深度200m、直徑1.4m的鉆孔，在擴(kuò)孔鉆頭上需要布置6把中硬巖滾刀，每把滾刀需要約30kN破巖壓力，整個(gè)鉆頭的破巖鉆壓180kN。  
3.3 鉆桿選擇  鉆桿包括普通鉆桿、穩(wěn)定鉆桿、接頭鉆桿，選擇鉆桿時(shí)要滿足拉力和扭矩共同作用下的強(qiáng)度、剛度要求，同時(shí)要達(dá)到一定的抗疲勞破壞能力，鉆桿連接絲扣要有通用性和互換性。鉆桿選擇完成后，鉆桿的重量是影響鉆機(jī)選擇的因素。如有效長度1.0m、外徑182mm的鉆桿，重量約155kg。穩(wěn)定鉆桿和接頭鉆桿外徑，要予導(dǎo)孔鉆頭外徑匹 配。
3.4 反井鉆機(jī)的選擇  首先根據(jù)鉆孔深度、鉆孔直徑，初步選擇相應(yīng)的反井鉆機(jī)，然后對(duì)鉆 機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算：  實(shí)際工作拉力=動(dòng)力頭重量+擴(kuò)孔鉆頭重量+鉆桿重量+最大鉆壓  實(shí)際工作扭矩=破巖阻力矩+摩擦阻力  如在抗壓強(qiáng)度100MPa的巖石中，鉆進(jìn)深度200m、直徑1.4m的鉆孔，可以初步選擇LM－200型反井鉆機(jī)（其參數(shù)前面以作說明）， 進(jìn)行鉆機(jī)拉力和扭矩驗(yàn)算：  實(shí)際工作拉力＝40kN（動(dòng)力頭及油缸重量）＋25kN（擴(kuò)空鉆頭重量）＋200m×155kg×9.8（重力加速度）/1000＋180kN（鉆壓）＝ 548.8kN  扭矩  一般要求實(shí)際工作拉力不超過鉆機(jī)設(shè)計(jì)最大提升力的60%，扭矩不超過設(shè)計(jì)最大扭矩的60%。在本例中LM－200型反井鉆機(jī)最大拉力為850kN，實(shí)際工作拉力/最大拉力比是64.5％，LM－200型基本上 滿足工程要求，但也可以選擇更大的型號(hào)的反井鉆機(jī)。