井下水平钻液压移动平台在毛公铁矿的应用.pdf

2024年第1期新疆钢铁总第169期井下水平钻液压移动平台在毛公铁矿的应用王爱博（抚顺罕王傲牛矿业股份有限公司毛公分公司，辽宁 抚顺 113125）摘要：为了提高工作效率和减少工作繁琐度，研发了井下水平钻液压移动平台，以响应国家智慧矿山建设的号召。这一新平台解决了在现有井下大规格巷道钻探施工中需要堆砌钻探平台的问题，使得大规格断面井下钻机的架设更加便捷。同时，新平台便于近距离转场和方位角、倾角的转换，从而提升钻探工作效率，达到了改进目的，为钻探工作提供了更好的保障。关键词：水平钻；液压移动平台；毛公铁矿DOI：10.20146/ki.1672-4224.2024.01.059中图分类号：TD85文献标识码：B文章编号：1672-4224（2024）01-0182-03The Application of Hydraulic Mobile Platform for Underground Horizontal Drilling in Maogong Iron MineAibo Wang(Fushun Hanwang Aoniu Mining Co.,Ltd.Maogong Branch,Fushun,Liaoning 113125)Abstract:In order to improve work efficiency and reduce work complexity,a hydraulic mobile platform for underground horizontal drilling has been developed to respond to the call for national smart mining construction.This new platform solves theproblem of stacking drilling platforms in existing large-scale underground tunnel drilling construction,making the installationof large-scale cross section underground drilling machines more convenient.At the same time,the new platform facilitatesclose range field transfer and azimuth and tilt angle conversion,thereby improving drilling efficiency and achieving improvement goals,providing better support for drilling work.Key words:horizontal drill;hydraulic mobile platform;maogong iron mine作者简介：王爱博，男，34岁，本科，中级工程师，抚顺罕王傲牛矿业股份有限公司毛公分公司。E-mail：引言通过对矿山地质钻探技术的不断改进和创新，可以更加准确地了解矿产资源的赋存状态和空间位置，提高资源勘探的效率和成功率。特别是在偏远地区和复杂地质环境下，地质岩心钻探技术的应用可以有效解决开发难度大的问题，推动矿产资源的开发利用和国家经济的发展。在毛公铁矿的实践中，井下水平钻液压移动平台的研究和推广为矿山勘探提供了新的技术支持，为矿山地质钻探技术的进一步创新和发展打下了坚实的基础。1井下水平钻探平台现状在矿山地底下开采主要依托巷道，巷道对矿产的生产建设的全局有重大而深远的影响。巷道不仅关系着矿井的基建工程量、初期投资和建井速度，更重要的是将长期决定矿井的生产条件、技术经济指标。井下实施钻探作业往往受井巷条件限制，因此首先要求钻探设备和工具能够适应狭小空间的运输、搬迁和使用。井下探矿钻机是探矿工程施工中所用到的机械设备，井下探矿钻机需要架设在有轨巷道内，为了保持平衡稳定，需要大量石子堆砌工作平台，避免位置出现偏差。然而，石子铺垫底层难以保证施工面平整和施工的稳定性，且工程结束后需要转移施工场地，过程繁琐，需要多人配合，人力物力投入大，而施工平台高度也难以自行调节，高度不可控。目前井下钻探的钻机液压支撑臂普遍在2-3 m之间，毛公铁矿巷道规格为 4.24 m，如图 1 所示。钻机施工时需要用石子堆砌一个施工平台，将钻机置于石子堆砌的平台上才可以完成钻机架设。需要准备大量石子堆砌，配备装载机，增加多名相关专业工程技术人员参与到平台堆砌工作中。且堆砌好的平台属于临时工程，需要投入大量人力物力。施工结束后还需要拆除堆砌平台，将石子装车转运至地表。长久以往，严重影响井下钻探的施工进度和经济效益。浪费了大量的人力物力财力。182新疆钢铁总第169期2024年第1期图1 井下水平钻施工现场2井下水平钻液压移动平台设计与优势2.1井下水平钻液压移动平台的设计井下水平钻液压移动平台如图 2所示。图中 1机座、2液压系统、3下液压支撑机构、4行走机构、5机架、6水准仪、7支撑立柱、8步进机构、9主液压缸、10顶部支架、11上液压支撑机构、12安装套管、13水平钻、14活动座。机架的内部固定安装有液压系统，液压系统通过管道与下液压支撑机构、上液压支撑机构和主液压缸油路连接。行走机构包括L型结构的安装架，安装架的外侧通过轴承安装有凹槽轮，安装架的内侧固定安装有与凹槽轮传动连接的电动机。顶部支架的底部四角均固定安装有照明灯具，顶部支架和机座的四周均粘贴有反光标识。2.2井下水平钻液压移动平台的优势通过机座、行走机构和液压支撑机构相结合的方式，可以减少工作繁琐度，提高工作效率。利用下液压油缸将平台支撑起，配合水准仪调整四个下液压油缸的伸缩，使得平台处于水平状态并调整平台的高度。同时，通过激光灯下的光束直射确定钻机施工点，指导钻机施工。在平台下端固定完成后，操作人员可以根据巷道顶部环境，通过主液压缸将顶部支架支起，通过定位件、定位轮和半齿轮调整安装套管之间的角度，利用两侧的上液压支撑机构构成与矿井顶部顶升固定的三角支架，将平台牢固地固定在巷道底板上，降低平台在钻进过程中的振动，提高稳定性。不需要利用石子等材料堆砌平台，稳定性得到显著提高。平台依靠四个凹槽轮和电动机在轨道上移动，方便钻机在原有轨道上转场，节省人力资源。图2 井下水平钻液压移动平台3井下水平钻液压移动平台的实施及工作原理3.1井下水平钻液压移动平台的实施井下水平钻轨道移动平台包括机座、机架、支撑立柱、活动座、步进机构、水平钻、下液压支撑机构、主液压缸、顶部支架、安装套管、上液压支撑机构和水准仪等部件。其中，机座底部安装有行走机构，顶部固定安装有机架，机座和机架之间通过支撑立柱连接，支撑立柱外侧安装有可调节的活动座，活动座侧面固定有步进机构和水平钻。此外，支撑立柱的顶部设置有安装槽，安装槽内部安装有主液压缸，主液压缸的顶部固定有顶部支架，顶部支架两侧固定有安装套管，安装套管内部固定有上液压支撑机构。机座的顶部四角均固定有水准仪，水准仪位于下液压支撑机构的轴心线上。机架的内部固定安装有液压系统，液压系统通过管道与下液压支撑机构、上液压支撑机构和主液压缸油路连接，通过液压系统为平台中的液压机构提供动力，带动平台进行升降和固定支撑1。行走机构包括L型结构的安装架，且安装架的外侧通过轴承安装有凹槽轮，安装架的内侧固定安装有与凹槽轮传动连接的电动机，平台依靠四个凹槽轮和电动机在轨道上进行移动，方便钻机在原有轨道上转场，节省人力资源。1832024年第1期新疆钢铁总第169期下液压支撑机构，下液压油缸的底部转动安装有锚定支脚，锚定支脚的侧面设置有钻杆固定孔，下液压油缸的缸体外侧阻尼转安装有下活动环箍，环箍的侧面固定安装有下激光灯，激光灯的光束位于钻杆固定孔的圆心处，在需要将平台固定时，利用下液压油缸将平台支撑起，且配合水准仪调整四个下液压油缸的伸缩，使得平台处于水平状态，通过下激光灯的光束直射确定钻探施工点，指导钻机安装，为提高工作效率提供便利条件。顶部支架，顶板的顶部两侧均固定安装有两个夹板，两个夹板之间通过轴承安装有转动杆，相邻的两个转动杆的外侧之间套接有相互啮合的半齿轮，且安装套管的底端与半齿轮的无齿端固定安装，转动杆的一端固定安装有定位轮，且相邻的两个定位轮之间螺接有定位件。液压支撑机构,包括上液压油缸，上液压油缸的顶部转动安装有上锚定支脚，上锚定支脚的侧面设置有上锚杆固定孔，上液压油缸的缸体外侧阻尼转安装有上活动环箍，且上活动环箍的侧面固定安装有上激光灯，上激光灯的光束位于上锚杆固定孔的圆心处，在需要将平台锚定时，利用上液压油缸带动上锚定支脚向前延伸，进而使其与巷道的顶部接触，通过上激光灯的光束直射确定钻探施工点，指导施工作业，为提高工作效率提供便利条件，将平台上端进行有效固定，降低平台施工时的振动。活动座为环状套筒结构，活动座的外侧螺接有多个紧固螺栓，支撑立柱的外侧设置有多个锁合孔，锁合孔与紧固螺栓相适配，在平台固定后，操作人员可以通过调整活动座的位置和角度，进而调整水平钻的高度和钻进方向，操作简单方便，增加钻进范围。括步进机构,包括支撑滑板，支撑滑板的底部固定安装有转动盘，支撑滑板的内部两侧均转动安装有螺纹丝杠，两个螺纹丝杠的外侧之间螺接有同一个步进座，支撑滑板的一端固定安装有端盖，端盖的内部安装有两个与螺纹丝杠传动连接的步进马达，在钻进作业时，利用转动盘的旋转调节性，调整水平钻与施工面之间的钻进角度，通过步进马达带动两个螺纹丝杠同步转动，进而通过步进座带动水平钻移动，完成钻进作业，操作简单方便。顶部支架的底部四角均固定安装有照明灯具，顶部支架和机座的四周均粘贴有反光标识，在平台应用时，通过安装于顶部支架上的照明灯具，将钻进施工区域进行有效照明，反光标识起警示作用，增加掘进工人安全度。3.2井下水平钻液压移动平台的工作原理使用机座、行走机构和液压支撑机构相结合方式2，可以减少工作繁琐度提高工作效率，利用下液压油缸将平台支撑起，且配合水准仪调整四个下液压油缸的伸缩，使得平台处于水平状态，调整平台的高度。同时，通过下激光灯的光束直射确定钻探施工点，指导施工钻机施工，为提高工作效率提供便利条件。在平台下端固定完成后，操作人员可以根据巷道的顶部环境，通过主液压缸将顶部支架支起，通过定位件、定位轮和半齿轮调整安装套管之间的角度3，利用两侧的上液压支撑机构构成与矿井顶部顶升固定的三角支架，将平台牢牢的固定在巷道底板，降低钻进过程中平台的振动，提高平台使用的稳定性。在此过程中，不需要利用石子等材料堆砌平台，稳定性也能得到显著提高。与此同时，平台依靠四个凹槽轮和电动机在轨道上进行移动，方便了钻机在原有轨道上转场，节省了人力资源，如图3所示。图3 井下水平钻液压移动平台4结论在矿山井下水平钻探领域，井下水平钻液压移动平台的研发与改进势在必行。通过不断实践和改良，平台结构和功能得以优化，工作效率得以提高，施工安全得以保障。这一模式的成功实践为智慧化毛公铁矿的建设提供了重要支撑，为未来的发展奠定了坚实基础。参考文献1 王丰.浅谈煤矿采掘机械液压系统故障分析及维护 J.内燃机与配件，2021（20）：122-123.2 李瑞.综掘巷道自移式超前支护机组关键技术研究 D.中国矿业大学（北京），2021.3 刘新福.隧道二衬拱顶脱空原因分析及防治新技术 J.价值工程，2020，39（16）：129-130.184