ZGYX-460潜孔钻在复杂地质穿孔研究

2021-01-25

世界有色金属 2020年20期

（江西铜业股份有限公司城门山铜矿，江西九江 332000）

城门山铜矿矿区三面环湖，矿岩松软、破碎，地表水体发育、地下涌水量大，工程、水文地质条件复杂。矿区矿物达70种以上，其中含铜矿物10余种，氧化—混合矿石中则以次生硫化铜矿物为主；硫矿物以含铜黄铁矿为主。矿石构造以块状、浸染状、细脉浸染状为主，大致分为褐铁矿、含铜黄铁矿、单硫、斑岩矿、辉铜矿，泥夹石、高粘土、风化岩，其丰富的地表水、地下涌水和复杂的地质环境是造成成孔困难的症结问题，实际穿孔过程中易造成卡钻、不成孔、塌孔现象，穿孔难度不言而喻。

1 潜孔钻设备参数

图1 钻机现场作业情况

目前采区使用的穿孔设备为ZGYX-460为高压一体式液压潜孔钻，使用卡特彼勒C-11发动机，英格索兰22m2/min，工作压力14.5巴低压和24巴高压。回转钻孔转矩4045Nmm，转速105RPP，行驶速度3Km/h，钻机重量23t。ZGYX460高压一体式露天潜孔钻车多方位大角度钻臂功能，可在复杂地面上自由调整，达到预定孔位，完成钻孔作业。先进的履带自动张紧系统和自动调平系统，使得钻车能适应各种复杂路面的同时确保钻车行走时履带始终紧贴地面，大大提高了钻车行走可靠性及良好的越野性和爬坡能力。

2 穿孔工作参数

通过对潜孔钻在各种地质条件下穿孔，摸索出了一套“先进操作法”，此法根据矿岩类型、岩石硬度系数、孔径大小、涌水量等，通过ZGYX460潜孔钻机的合理轴压力、回转速度、回转扭矩、合理的排碴风量等经验公式；

回转转速：

回转扭矩：

数理统计公式计算，KM为力矩系数，KM=0.8～1.2，一般取KM=1.0，PH=(30～35)Df，PH为合理的轴压力，单位为N。D为钻孔直径，单位为cm。f为岩石普氏硬度系数。

表1 不同矿床类型穿孔参数

3 先进操作法具体步骤

ZGYX460潜孔钻机穿孔时钻架垂直摆正90°，钻架顶针贴紧地面（固定钻架避免滑动倾斜），利用补偿油缸下放，使行走履带板抬起2.5cm左右。

将钻杆下放，钻头接触地面，再利用扶钎器扶住钻杆，保持扶钎器卡爪与钻杆距离1.5cm左右，避免钻孔时钻具摆动范围过大，破坏孔壁，造成塌孔。

开孔是钻孔的重要环节，打开注水开关，采用低风压（1.4MPa）、低转速（60rpm）、低推进（2.5MPa～3MPa）工作参数。待风压上来时冲击器工作，方可开动回转，避免钻头与地面干磨造成钻头磨损。

操作推进手柄向前推进，压力值保持在2.5MPa～3MPa。压力过大会使钻具产生剧烈振动，还会加速钻头硬质合金磨损，甚至引起合金崩角或断裂，造成钻头过早损坏。

将钻杆钻进0.8m～1.5m左右深度，可根据岩层硬度而定：硬岩层取小数值，软岩层取大数值。

关水关风并将钻头完全提出孔口，钻头与孔口高度在15cm以上（主要是因为爆破超深，工作面会有1.5m左右的松动岩层。关风是为了孔壁孔口不被破坏，以利于排渣。完全提出钻头是便于附在钻杆的松动石块掉入孔内，避免石块夹住钻杆）。ZGYX460潜孔钻机做好开孔程序是保证穿孔质量的关键。

在穿孔作业中时刻注意排出岩渣量的多少，根据岩渣多少确定钻杆提起洗孔次数，一般钻进1米左右或不排渣需提升钻杆、洗孔3米左右需将钻杆完全提起，若钻主杆可做开孔动作程序（若排渣效果差需反复进行）。

钻完一根主杆后还必须做一次开孔程序，若发现主杆下放不到孔底（岩渣积聚过多会造成岩渣抱住钻具，钻头重复碾磨会加剧磨损，摩擦阻力过大造成卡钻现象），还需再次做开孔程序，必须保证主杆岩渣排干净后方可接第二根杆继续作业。

图2 复杂区域穿孔图

4 取得成效

通过以上操作，炮孔成孔角度、深度达标，孔壁光滑利用装药，减少了卡钻次数，确保穿孔质量、提高穿孔效率。据统计，从2010年至2015年期间，ZGYX460去潜孔钻机卡钻次数达110余次，平均每年有22次左右，经过培训并在全工段推广此项“徐式ZGYX460潜孔钻机先进操作法”后，钻机卡钻频次大幅度下降，从2015年至2019年期间，仅出现15次，平均每年仅5次，2015年至2019年平均穿孔合格率从原先的58%提高至71.3%，穿孔效率从原先30.5m/h提高至35.6m/h，爆破根底率从原先5.26%降低至3.26%。