快速扩孔下反井钻机拼装式扩孔刀盘支承箱防松技术.pdf

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1、52煤矿支护2014年第2期石家庄中煤杯参评论文快速扩孔下反井钻机拼装式扩孔刀盘支承箱防松技术曹年宝[煤炭科学研究总院南京研究所，江苏南京210018]摘要针对反井钻机拼装式扩孔刀盘在施工中曾出现的连接螺栓松动乃至断裂的问题，介绍了拼装式扩孔刀盘的结构形式，分析了刀盘螺栓松脱现象的主要原因和机理，提出了解决方案及预防措施。关键词反井钻机拼装式扩孔刀盘支承箱振动防松即吾—_●_反井钻机是钻凿通风井、充填井的立井施工装备，还可以结合深孑L爆破法掘进大断《面反井、溜井、煤仓及井筒延伸等工程。随着我国煤矿建设的发展，大型深井反井钻机-_得到广泛的应用。产

2、品的应用过程也是一个＼＼；{、j发现问题、解决问题和完善产品的过程。煤一、：}炭科学研究总院南京研究所研制的；、：-，，v●ZFYD25O0型反井钻机在重庆松藻渝阳煤矿N3602溜煤眼施工过程中，曾出现过在快卜芷刀；2一芯轴；3一中心刀；速扩孔状态下扩孑L刀盘支承箱与刀盘主体连4一边刀；5一刀盘体；6一支承箱接螺栓松动乃至断裂的问题，本文就此问题图1拼装式扩孔刀盘结构示意图进行了分析与研究，并提出了解决方案。2螺栓松脱现象1刀盘结构形式ZFYD2500反井钻机在重庆松藻渝阳煤大直径扩孔刀盘由于其直径较大，在煤矿施工一口直径2．5m、井深71m的溜

3、煤矿罐笼运输条件的限制下，必须做成拼接结眼，施工方式如图2所示。构，各拼接部件分别运到井下施工点后再进扩孔过程中，遇到一段硅质灰岩围岩，行组装。以ZFYD2500型钻机的扩孔刀盘其普氏硬度f值为1O。虽然岩石硬度不算最为例，其结构如图1所示。刀盘体与芯轴固高，但其韧性很大，极不易破碎，在慢速扩装，四周安装有4个支承箱体。井下运输时孔情况下扩孔进度极其缓慢。改用快速扩拆下支承箱，扩孔时在现场装上支承箱，采孔，快速扩孔较慢速扩孑L其扭矩减小一半，用销孔定位螺栓方式连接。这种连接方式结转速却加大一倍，使其增加了同样时间内滚构简单，操作方便，给钻机的运输

4、安装带来刀和岩石接触的次数，因而增加了磨削的次方便。数。在遇到极不易破碎的岩石情况下，快速2014年第2期煤矿支护53图中：o：螺栓无问题；◎：螺栓已松动；0：无螺栓；●：螺栓已断：Q：滚刀座螺栓完好0；滚刀座螺栓松动图3支承箱连接螺栓损坏示意图刀盘振动较大，螺栓一直处于低频振动状态，最终导致螺栓松扣乃至脱落。(2)支承箱与刀盘体连接面接触不良图2施工示意图支承箱与刀盘主体为大平面接触，通过扩孔较慢速扩孔进尺稍有提高，但由于螺栓的预紧力使两接合面贴合。快速扩孔该岩石的韧性大而不易破碎性，扩孔速度依时，冲击振动会导致螺栓的预紧力产生松然很慢，每小班

5、进尺约300～700mm。在扩动，导致接触面之间出现相对滑动，如果松到联络巷处时，发现支承箱与刀盘主体连接动螺栓未能得到及时紧固，螺栓的塑性变形的螺栓有的断掉，有的松动，破坏情况如图乃至剪断就不可避免。3所示。(3)连接螺栓未达到规定预紧力装配时，连接螺栓预紧力往往相差较3松脱的原因分析大，在受到冲击时，预紧力不足的螺栓就会出现松动。(1)扩孔过程中的振动或冲击(4)螺栓重复使用，螺纹损伤严重。反井钻机的破岩滚刀在滚压破岩过程中存在有冲击破碎、剪切碾碎的复合运动，钻4解决方案及预防措施机带动刀盘以一定转速旋转，并将轴压力通过滚刀施加于岩层，对岩石

6、进行有规律的挤对扩孔刀盘实体观察和使用情况分析认压剪切破碎；因岩层地质构造和大块岩石崩为，刀盘体和支承箱体本身的刚性和强度足落引起瞬间震荡冲击，会频繁地对刀盘产生够，接合面处没有发生变形，刀盘和支承箱冲击，这些振动和冲击改变了螺栓的预紧体的错位主要是由于刀盘和连接结构不够完力，导致螺栓与被连接件的松动。善，刀盘的防松应该从优化结构、螺纹紧固渝阳矿N3602溜煤眼的地质构造情况系统两方面来考虑，有以下几个措施：较为复杂，尽管硬度系数不是很高，但韧性(1)提高接触面平面度很大，滚刀破岩进尺很小，在快速扩孔下，在大平面连接结构中，提高接触面的平54煤矿

7、支护2014年第2期面度，可提高两接触面之间的贴合程度，有助于螺栓的预紧力均匀分布，防止螺栓5结束语松脱。(2)改变连接结构形式以ZFYD2500拼装式扩孑L刀盘的结构刀盘工作时受力复杂，除承受较大负荷形式为例，指出了支承箱与扩孔刀盘的连接的推力、扭矩、剪切力外，还要承受因岩层螺栓在快速扩孔状态下松动和剪断的现象，地质构造和大块岩石崩落引起的瞬间震荡冲分析了螺栓松脱的原因，进而提出了解决方击，因此从结构上优化才能从根本上防止和案和预防措施。其实最大的预防措施就是慢减少螺栓松脱的可能。(低)速扩孔，除特殊情况外，正常情况下由于防止快速扩孔下因共振而

8、引起的螺严禁快(高)速扩孔。ZFYD2500钻机在全栓松动，在刀盘主体上加强了一些筋板。另国多个煤矿的施工经验表明，慢(低)速扩外，在支