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凿岩台车钻孔作业常见问题分析及排除方法

发布时间:

2019-10-21

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凿岩台车在钻孔过程中，提前根据岩石情况进行冲击压力、推进压力、防卡保护压力及回转速度的设置与调整，是保证凿岩台车正常掘进的必要条件。

在凿岩台车掘进过程中，即便是各种压力参数设定无误，有时还是会出现钻孔偏差和卡钻问题，不仅影响爆破效果，而且有时还会对钻头、钎杆及凿岩机等使用寿命都具有很大影响。为此，必须分析其原因，及时进行排除，保证钻孔质量和凿岩台车工作安全。

1、凿岩台车钻孔偏差原因分析及排除方法

（1）钻孔偏差的原因

两个显而易见的使钻孔出现偏差的原因：一是钻孔定位不准确，二是钻孔开孔时有误差，第三个不容易控制的钻孔偏差是钻孔过程中，在孔道内产生的偏差。通常是由于被钻岩体地质条件所造成的。例如，钻凿的岩石条件由一层松软岩石和一层较硬岩石构成，钻孔时如果不是沿层面的垂直方向钻孔，就会出现较大的钻孔偏差。

偏差大小取决于钻孔方向与岩石层面的角度，钻凿硬岩时速度过慢或打滑以及钻凿软岩时速度过快等都会造成较大的钻孔偏差。只有操作手清楚软岩与硬岩的分界线，采取适当的措施才能降低或避免偏差出现。为达到预计的爆破效果，有一个前提条件就是实际钻凿的岩孔与预先设计的岩孔一致。

这就意味着开孔位置完全正确，并且钻孔方向正确无误，钻孔深度与钻孔计划吻合。进给装置安装转角指示器和钻孔深度指示器，通过测量、计算所需钻孔的位置、深度、数量，钻进时严格按照预定的位置、规定的深度钻孔就可获得钻凿精度较高的岩孔。这也给在驾驶室操作的操作手提供了良好的工作视角。

（2）影响钻孔偏差的主要因素

　1）岩体地质条件影响

对钻孔偏差最具影响力的因素是实际钻孔过程，尤其是在地质条件复杂（例如：结晶颗粒尺寸变化大、层面叶理破裂程度严重）的岩层中钻孔时。实际钻孔方向在岩石层面接合处成直角，钻孔过程中却背离预定的方向。

显而易见，钻孔长度越长，造成的钻孔偏差也就越大。通常认为钻孔偏差与钻孔深度值是成比例的。经验表明，钻头与岩石层面的钻进角度至关重要，当这一角度小于15度时，钻头钻进方向向着与岩层接合处平面平行的角度倾斜。相反，如果钻凿质地均匀的岩石，如用较小的压力钻凿质地均匀的花岗岩时，钻孔的偏差会很小或没有偏差。

　2）钻头因素

钻头结构和形状同样会对钻孔偏差产生影响。实践表明，用前端扁平或前端中心凹下去的钻头钻孔要比前端凸起的钻头钻孔要更直一些。用各种钻头钻进，要获得最佳的钻孔精确度，钻头必须重新研磨以恢复钻头纽扣形状和金刚石锋利度。修磨纽扣的形状，恢复纽扣离钻头体平地面的凸起高度。

当修磨钻头时，重要的是不仅要恢复纽扣（或镶嵌合金）的原来形状，而且要恢复纽扣离钻头体平面的凸起高度。这意味着，必须把钻头端面整个往下磨，不是仅仅把纽扣根部附近磨掉。如果不是这样做，钻头前部的岩屑流动所需要的空间将被减少，迫使岩屑流速增加。如果需要，钻头体上的冲渣孔和冲渣沟槽必须修磨，恢复其正确的尺寸。

因此，如果经常修磨钻头，进给力将完全作用于钻头外围，即使钻杆弯曲，也会使整个钻头平面充分接触岩石钻进。但是无论如何由于在钻孔过程中会产生岩渣，在岩渣的作用下，钻头受到的进给力仍然会不均匀，迟早都会造成钻孔的偏差。

　3）钻杆因素

　　钻孔时若其它钻进条件都一样，钻杆直径越大，获得的钻孔将越直。此外，大直径钻杆增加钻孔时的抗摆动的安全稳定性。在钻头摆动发生前，将岩渣仔细研磨排除。因此，导管比钻杆直径要大得多，这样可以钻更直的孔。

　　一个完整的带导管的钻杆在地下向下钻孔时，获得充分的冲洗能力是非常必要的。一般是将导管连接到钻头，充分利用导杆的大直径，与普通的钻杆相比，这样可以降低钻头晃动的幅度。同时，导管与钻头的连接浑然一体，通过延长导杆的长度尽可能减小钻头摆动角度。另一种减少钻头摆动的方法是使用中间凹槽环状裙边钻头。裙边直径与钻头头部直径一致，最大限度增加导杆直径而导杆长度却短而有效。中间凹槽环状裙边钻头主要针对钻进条件复杂、钻孔方向容易受干扰的岩石钻进。产生的碎片、杂质通过钻头裙边凹槽被冲洗水从岩孔冲出，并且裙边尾部在每一个凹槽之间都有切削刃，起到切削岩石的作用。虽然，中间凹槽环状裙边钻头与裙边远远小于钻头直径的标准钻头钻孔时差不多都不会摆动，但是中间凹槽环状裙边钻头是在标准钻头基础上经过改良，可以钻更直的孔。即便这样，使用导管作业时仍然要比使用中间凹槽环状裙边钻头钻孔要直。

　4）其它因素

　　除了岩体的地质条件，其它因素对钻孔偏差造成的影响不是太明显，比如冲击器规格和条件以及钻头、钻杆的设计和条件等，如表所示：各种影响钻孔偏差的因素。

（3）避免钻孔偏差的方法

　　实际上，有很多方法和手段来避免钻孔的偏差，由上可知：

　　1）使用硬且直的钻杆，并且确保钻孔直径与钻杆直径尽量接近；

　　2）在钻头后使用新型的TDS导管，提高冲洗效果，降低断杆折钎的危险；

　　3）使用钻孔更精确的ITH凿岩设备，降低钻孔偏差；

　　4）降低进给力，增加旋转速度可以降低钻孔偏差；

　　5）凿岩设备操作手通过分段钻较浅的孔可降低钻孔出现的偏差。

2、凿岩台车钻孔时卡钻原因分析及排除方法

（1）卡钻的原因

凿岩台车掘进过程中，最常见的故障现象就是卡钻，造成凿岩台车卡钻的原因主要为以下几方面：　　

1）防卡压力设定值有误

　　防卡装置的防卡压力设定值过高，卡钻就会频繁发生。只有当卡钻压力大于防卡装置压力设定值，防卡装置才会在卡钻出现时作出反应，使凿岩机实现反向进给，将钻头拉出，解除卡钻。

　　2）钻头损坏

　　钻头损坏也会造成卡钻。一般新钻头或新修磨钻头从头向尾有锥度。在磨蚀性岩石（石英含量高）中钻孔时，钻头周边磨损逐渐使正锥成为倒锥，钻头损坏严重，倒钩在岩孔内无法回撤，造成卡钻。

　　3）岩石有裂缝

　　岩石有裂缝也较易造成卡钻。钻头一旦钻入岩石裂缝，很容易被夹住，回转阻力上升，造成卡钻。

　　4）钻孔冲洗不良

　　冲洗水压力太低就有可能造成岩孔冲洗效果不良、存留大量岩渣，增加钻头钻进时的摩擦力，从而导致回转阻力上升，钻头就有可能在岩孔中卡住。

　　5）液压油选用不当

　　液压油选用不当也会造成卡钻。由液压油粘温性知：温度越高，液压油粘度越小；温度越低，液压油粘度越大。在环境温度较低的情况下，液压油温度也会较低，此时液压油粘度增大，就可能使回转阻力超过正常钻进时的回转压力，造成卡钻。

（2）卡钻的排除方法

　　主要采取以下几种方法排除卡钻问题：

　　1）如果钻孔过程中卡钻现象频繁出现，首先考虑调整防卡装置的压力设定值。防卡装置动作的回转压力（此时切换推进方向）应设定为比正常钻孔推进回转压力值高15个标准大气压。防卡压力的设定一定要准确，不能太高也不能太低，太高、卡钻就会频繁发生，太低、凿岩台车就无法正常工作（此时防卡压力小于凿岩台车正常工作压力，台车还没达到正常工作压力，防卡装置就已动作，使凿岩机反向进给，凿岩台车无法正常钻进）。

　　2）在无裂隙岩体中，卡钻现象频繁出现，如果不是防卡压力设定值问题，那就是要进行修磨钻头的信号，特别强调要进行周边的修磨以恢复锥度。钻头由于磨损变钝，势必影响凿岩效率，增大钻进时的回转阻力，回转阻力若超过正常钻进回转压力，就会卡钻。另外在最大推进压力情况下，回转压力的降低也是钻头需要修磨的一个迹象，应修磨钮扣的形状，恢复钮扣离钻头体平面的凸起高度。因此，定期修磨钻头、恢复钻头锥度非常重要。

　　3）若钻头卡在岩石缝隙，防卡装置不能排除卡钻，可将回转压力调高，把推进手柄置于反向进给的位置，将钎杆、钻头拉出。

　　4）如果岩孔内岩渣冲洗不良，首先应该检查冲洗水压力，适当调高冲洗水水压，提高冲渣效果。

　　5）若防卡压力设定正确、岩石无裂缝、钻头锥度合适、冲洗效果较好，但仍有卡钻现象，就须考虑液压油的粘度是否正确，若油温太低，则采取适当措施升高油温，必要时更换粘度合适的液压油。

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