摘 要：为解决大垂高回风巷道施工时间长、工程量大、作业人员多、安全风险高的问题，以龙滩煤电公司+310m运输大巷向+450m运输石门施工回风联络巷为工程背景，提出由LM-120型反井钻机施工两个回风眼代替巷道爆破施工工艺，通过现场工业性试验，两个直径1400mm钻孔从安设到退场总工期为35天，导孔最高日进尺45m，扩孔最高日进尺15m，导孔贯穿误差为1.2m,施工人员为每班2人，大幅降低了系统形成工期，减少用工，提高了安全可靠性，为类似条件施工提供参考。
关键词：LM-120型；反井钻机；大垂深；坚硬岩层；快速施工
1 LM-120型反井钻机简介
LM-120型反井钻机由常州市立鼎煤矿机械有限公司生产研制，由主机和钻具两大部分组成。主机部分包括机架、液压泵及操作控制系统；钻具部分包括稳定钻杆、普通钻杆、导孔钻头和扩孔钻头。主机重8t，运搬尺寸(2290mm×1110mm×1430mm)，主机工作尺寸（2977mm×1422mm×3277mm）；导孔直径244mm、扩孔直径1400mm、钻孔深度120m、液压主电机功率55kW、液压辅电机功率11kW。其工作原理：由主机部分通过钻杆提供钻具部分的破岩刀具强大的工作扭矩和在效工作压力，使破岩刀具作用于岩石上，对岩石进行冲击、挤压和剪切，从而破碎岩石，导孔时破碎的岩渣由钻杆内高压循环水冲洗排出岩层面。钻井主要特点为操作人员少，劳动强度小，操作方便，钻孔进度快，钻机可以在600mm轨距的轨道上行走，安装起来十分方便，不需要其它辅助设备。
2 技术难度分析
龙滩煤电公司需在+450m运输石门回风联络巷由反井钻机施工两个回风眼至+310m运输大巷形成掘进期间的回风系统，回风立眼垂高为130m，该段岩层为二叠系下统栖霞组向茅口组穿层施工，本区地层倾向126°～127°、倾角8°～10°、f=8～10，岩性为浅灰色中厚层状泥晶、粉晶灰岩，夹黑灰色泥质灰岩和沥青质泥岩。。项目实施存在如下技术难点。
（1）钻孔设计深度为130m，岩层为茅口灰岩，岩石坚硬，钻机施工后期返砂困难。
（2）钻杆理论最大深度为120m，超出最大施钻能力后，钻杆的稳定较差，1500mm以内精准贯穿难度较大。
（3）钻机下导孔钻进不得少于30m/天，扩孔不得小于12m/天，反井立眼工期不大于50天，工期短。
（4）钻孔深度超过钻机能力，且岩石坚硬，易发生卡钻及钻头脱落事故，难度系数大。
3 方案论证
LM-120型反井钻机最大施工钻井深度120m。主液压泵为上海玉峰高压油泵有限公司生产斜轴式向柱塞泵，转速1760r/min，压力为56Mpa，副液压泵为恒源液压厂生产25SCY14-1B,压力为31.5Mpa。返水泵电机30kw7级多级泵，扬程为150m，泵管为嘉华公司生产的高压泵管最大供液压力为32Mpa，钻杆有效长度1.0m、外径182mm的钻杆，重量约155kg。扩孔钻头：由钻头体、滚刀组成，甩它作为扩孔的破岩刀具。对于特硬岩石f12(抗压强度1200kg/cm2)。反井钻机主推动液缸直径为100mm。经验技术验证，需将返水泵电机15kw5级多级泵更换为30kw7级多级泵，扬程为150m.主要用于开钻返砂冲洗。原液压泵管更换为采煤工作面高压泵管，承受压力不得小于20Mpa。
4 实施方案
4.1 前期准备
钻机检测：反井钻机的检修，液压系统检测（液压马达、操作台、液压管路），钻杆丝牙磨损的检测，稳定钻杆的加固。
浇注钻机基础：以上口眼孔位置为中心浇注钻机混凝土，其尺寸为：长×宽×厚：3000×2500×400（mm），基础必须水平并在基岩上，而且有足够的强度，砼强度为C20，浇注时在中部留0.2×0.2m的排渣水沟。基础平面距离导轨面0.1m或成平面。
钻机轨道的铺设：钢轨必须铺设平顺，轨道通过导孔并超前4m，轨面超出基础面200--300mm，由于钻机是靠轨道定位的，因此两钢轨必须对称置于预钻孔两边，此外在钻机车后轮以外钢轨与基础固定（用锚杆与基础固定），并能承受8吨以上的拉力。
4.2 施工工艺
施工顺序：钻机安装→试运行→施钻导孔眼→扩孔→倒钻机→回撤。
钻机的安装：钻机到达施工现场后，按现场条件和安装要求排列好设备，然后按钻孔中心找正钻机位置，保证钻机竖起后的旋转中心与钻孔中心重合，拧紧卡轨器，固定好钻机。然后按如下步骤安装：安装动力电源开关→安装推力油缸管路→起动付泵→慢慢升起推力油缸将钻机竖起→安装斜拉杆→卸下联杆→安装机械手、转盘吊及上、下支撑→安装其余油缸液压管路→调直钻机架并固定（拧紧下支撑螺母，撑紧上支撑，压力为8—10MPa）→安冲洗液胶管和油箱冷却水管等→准备试车。
试运行：钻机安装调好固定后，应全面检查各部件安装是否准确牢固，一切合格后，开动油泵。调节油压并认真观察压力表，主泵0.8—1.2MPa，付泵0.1—0.2MPa，若压力正常，便可反复试动作各油缸，试运转液压马达，一切无误后便可将油压调节到正常装上钻杆、钻头进行开孔钻进。
施钻导孔眼：当用LM—120型反井钻机先由上口钻φ244mm先导孔，每下10根普通钻杆要下1根稳定钻杆至到下口，然后在+310m中回风石门内回风硐室由下口安装φ1400mm扩孔钻头旋转上提切割成孔至上口，完成φ1400mm孔的施工，渣落在下口回风硐室，在硐室口采用木板、稳桩半封闭设置档矸墙，防止渣落入巷道中，+310m中回风石门距回风硐室外20m处安装耙斗机出渣，3T底卸式矿车装车，机车运输至矸仓。
扩孔：当钻机扩穿时，卡瓦将钻杆卡紧，钻杆上口按上起吊环，采用承重量不得小于8T锁链与的钢轨横穿吊环，上升动力水龙头，卸下卡瓦，下放钢轨起吊扩孔器，钻孔口上口采用钢轨和不得小于20mm木板封口。
倒钻机：先在巷顶的起吊葫芦将钻机拉起受力→卸钻盘吊、机械手→卸支撑、脚板→采用葫芦下放主机→卸液管路→卸卡轨器→捆绑完成倒钻机。
回撤：倒钻机成功运开后，拆出封口设施，采用巷顶起吊葫芦将扩孔器提升高于巷道底板，再采用钢轨、木板对钻孔进行封口，确认安全可靠后，提升扩孔器，平板车装车捆绑严实装运至指定地点。
5 现场实施情况
钻孔施工由龙滩煤电公司准备队采用“三八”制组织施工，2019年7月12日在450运输石门回风联络巷内完成反井钻机的安装，13日夜班开始施工反井钻机导孔，16日中班贯穿310中回风石门；由于生产接替影响，24日早班安装扩孔器，中班开始扩孔，8月8日中班扩穿450运输石门回风联络巷。期间，7月13日水泵电机损坏，更换水泵电机；7月26日油管损坏2根，压力泵无油，清理过虑心，漏油，液压马达损坏，更换大密封圈，总影响为2天。另一个钻孔由8月9日开始施工，26日结束。两个钻孔从安设到退场总工期为35天，其中每个导孔施工3天，每个扩孔施工15天,导孔最高日进尺45m，扩孔最高日进尺15m，导孔贯穿误差为1.2m,
6. 结论
（1）施工安全。LM-120型反井钻机实现130m垂高回风立眼施工，与其它工艺相比，工作人员不需进入工作面进行打眼、装药和临时支护等作业，工作环境和安全状况得到保障。
（2）工作效率高。反井钻机施工为机械化连续作业，速度快，比其它施工方法提高工效5－10倍。为后期施工创造了良好的条件，其综合效益显著。
（3）工程质量好。反井钻机采用滚刀机械破岩，对围岩破坏小，井壁光滑，有利于扩挖溜渣、通风。
（4）反井钻机采用液压传动控制，操作简单，用工少、工期短，工人劳动强度低。
作者简介：黄凯（1979-），男，四川大竹人，采矿程师，龙滩煤电公司准备队技术员。大学本科，主要从事煤矿采掘技术工作。