立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法效益分析

《立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法》的效益分析是：

1.节约能源：电动液压系统所需的功率只有气动钻机功率的1/3且功率损失小。

2.凿岩效率高，速度快：在同类岩石和相同孔径的条件下，凿深孔用液压凿岩机比气动凿岩的凿岩速度提高两倍以上，凿岩速度达0.8~1.5米/分钟。

3.钻杆成本低：减少钻杆损坏，钻具和钎杆一般可节约15%~20%。

4.降低凿岩成本：在相同的冲击功率工作时液压凿岩机活塞受力面积小，冲击活塞面积接近钎尾面积，应力传递损失小，受力均匀，寿命高，故障少，故成本费可降低30%左右。

5.改善工作环境：液压凿岩机不排除废气，没有废气所夹杂的油污所造成的对环境的污染，提高了工作面的能见度，改善操作环境，比气动凿岩机噪声降低。

6.可提高施工质量：液压凿岩机能保证钻孔深度和间距的精度，可提高炮孔的施工质量。

《立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法》的环保措施如下：

• 环境目标控制

一、初始环境评审

1.开工前明确使用的相关法律、法规及其他应遵守的要求。

2.评价环境现状与上述要求的符合程序，包括污染物排放、化学品使用、资源能源消耗情况等。

3.所在区域的相关环境背景资料，包括用地使用历史沿革污染物排放管网位置分布、功能区域划分等。

4.相关方提供的报告、记录等背景资料。

二、环境因素调查

识别工程施工过程中可能存在的各种环境因素。

三、确定环境目标

对废水、废气、噪声等进行控制，做到达标排放；对固体废弃物进行控制，做到分类收集，分类处理；对危险品进行有效控制，建立危险品仓库。

四、制定环境管理方案

1.采用电动液压设备，建少废气排放。

2.合理控制化学品使用，禁止直接倾倒化学品和成分不明的液体。

3.废弃的油类应禁止乱倒乱放。

4.设备安装消声装置，施工现场噪声做到不超过85分贝。

• 环境保护措施

一、开工前组织全体干部职工进行环境保护学习，增强环保意识，养成良好的环保习惯。

二、在生产区和生活区修建必要的临时排水渠道，并与永久性排水设施相连，不至引起淤积冲刷。

三、施工废水、废油、生活污水分别进入污水沉淀池和生化处理池，净化处理后排放。生活区及生产区修建水冲式厕所，专人清扫。

四、通风机等选用符合国家标准的低噪声设备，并采取措施，降低噪声污染。

五、机具冲洗物包括水泥浆、淤泥等应引入污水井中，以防止未经处理的排放，还要防止污水、含水泥的废水、淤泥等杂物从工地流至邻近工地上或积累在工地上。

六、派专人定时清理现场空罐子、油筒、包装等环境污染物，并及时清理现场积水。

采用《立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

• 安全管理主要制度

1.建立以项目经理为主要安全责任者的安全生产责任制，做到层层落实，实行下级对上级负责逐级联保制和班组互保制，对现场24小时不失控。对生产中岀现的安全问题，实行跟踪解决并落实措施，杜绝事故的发生。

2.建立健全安全监督检查机构，按照安全质量标准化标准及安全生产重大隐患排查制度的要求，定期组织安全检查，做到警钟长鸣，把安全事故消灭在萌芽状态，达到安全生产的目的。

3.严格执行一工程一措施的管理制度。工程开工前，将施工顺序、技术要求、操作要点、达到的质量标准及安全注意事项，认真向工人进行交底，切实贯彻落实。

4.经常向职工进行技术、安全教育，提高安全意识和技术水平。对要害工种进行考核，坚持持证上岗制度。

5.建立健全各项管理制度和安全生产岗位责任制，并严格执行。

6.对项目部实行安全承包制度、安全风险抵押金制度、安全奖罚制，并实行安全技能账户及安全目标奖罚制度等，确保工程施工安全。

• 安全管理主要措施

1.液压伞钻上下井必须按照管理规定编制专项安全技术措施。

2.液压伞钻司机必须经培训后上岗，并遵守各项管理规定和服从指挥。

3.液压伞钻的用电必须满足使用要求，并使用漏电保护，用电参数必须有计算说明书。

4.井上下口的防爆插销必须满足使用要求，并按防爆要求管理。

5.液压伞钻送电使用前，瓦检员应检测防爆插销开关及电机周围10米范围内瓦斯浓度，当瓦斯浓度超过1.5%，严禁使用；加强通风，待瓦斯浓度降为1.5%后方可使用。

6.液压伞钻使用过程中，瓦检员应随时检测工作面回风风流中的瓦斯浓度，只有瓦斯浓度低于1.5%方可使用。

7.液压伞钻供电采用专用开关、专用变压器、专用插销，并纳入瓦斯电闭锁控制范围内（瓦斯电闭锁即指一旦瓦斯超限，井下及井口20米范围内所有非本质安全性电气设备必须断电）。

8.液压伞钻使用过程中应派专人负责观察、看护电缆，防止电缆破皮漏电伤人。

9.在井下操作过程中，操作司机注意观察人及物的位置。

10.液压伞钻工作时，支持机构应平稳。

11.液压伞钻每次应用前应清除机器上的浮砰和杂物，然后空车运转，待机器正常后再工作。

12.液压伞钻司机必须经过操作训练，掌握操作技术后方能操作机器。

13.液压伞钻司机离开机器时，必须将操纵阀置于零位，并停掉电源。

14.零件如发现磨损、变形严重或紧固件有松动情况时，应立即停止工作，进行修理或更换新零件，待修复完善后方可继续使用。

15.液压伞钻的提升的钢丝绳应定期检查，必须符合安全规程的要求。

《立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法》的质量控制要求如下：

• 执行标准

该工法执行的主要规范、标准有：

1.《矿山井巷工程施工及验收规范》GBJ 213-90；

2.《煤矿井巷工程质量检验评定标准》MT 5009-94；

3.《煤矿安全规程》（2010年版）。

• 工程质量管理体系

1.明确质量目标，实行目标管理

施工中，根据总体目标要求和各类标准对保证项目、基本项目及允许偏差项目的规定，明确各单位工程和分部分项工程的质量目标，制定切实可行的保证措施，认真贯彻执行。

2.建立质量管理系统，明确职责分工

建立行政、技术和经济管理相结合的质量管理系统，明确各类工作人员的职责，以保证质量目标的实现。

• 质量保证主要措施

1.设备质量的控制：所购设备和配件要尽量保持稳定的货源和稳定的质量。杜绝不合格原材料进场、入库、使用。

2.实行专职质检员对稳钻、钻孔质量进行跟班检查验收制度，不合标准不得进行下一道工序施工，从施工过程控制上保证工程质量。

3.严格按施工图设计、施工组织设计和施工措施组织施工，严格执行相关规范或标准，并做好有关记录。加强施工现场的组织管理，明确各工种操作人员的职责，加强自检互检。

4.严格执行质量管理体系三个层次文件的有关规定，严格按质量管理程序要求进行施工和管理。确保工程质量总体目标的实现。

5.施工检测

施工检测是检查钻孔施工质量好坏的最有效手段，是工期、质量、安全管理体系中的重要一环。在井筒施工钻孔过程中，施工检测是经常、反复甚至是每天都要做的事情。

1）井筒十字中心线及井筒中心线的检测：

井筒开挖后，在封口盘的井筒中心安装井中下线板，用细钢丝配锤球作为井筒施工的中心线。井筒十字中心线要定期检测。

2）井筒施工中高程的检测：在施工至井筒冻结段下部壁座等位置时，将高程导至封口盘，再从封口盘下放一检定过的长钢尺，加上比长、拉力、温度、自重等的改正，将高程传递至井下，以控制相关部位的施工高程。

3）钻孔深度的测量：对数据进行分析，为井筒施工提供可靠数据。

根据《立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法》中的凿岩、提升和运输各个环节相互匹配的要求，使设备综合能力最大限度地得到发挥，取得快速、经济施工的效果。经过实践总结，液压伞钻凿岩主要配套设备选型见表1。

参考资料：

立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法适用范围

《立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法》适用于煤炭、有色金属和其他非金属等硬岩矿山立井井筒的施工。适用于井筒净直径5米及以上，岩石的硬度越大效果越明显。

立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法工艺原理

《立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法》的工艺原理叙述如下：

为满足硬岩钻孔的要求，液压凿岩机的扭矩、冲击等参数必须满足使用要求。

为满足通过吊盘喇叭口的要求，伞钻收拢后的外形尺寸和液压站的外形尺寸必须能安全通过吊盘喇叭口。

为满足井筒直径的使用要求，液压伞钻支撑臂外接圆的最小直径不得设计井筒直径。

为满足最小炮眼圈径和最大炮眼圈径的要求，液压伞钻所能造孔的最小圈径不得大于设计炮眼的最小圈径，最大圈径应大于井筒荒径。

为实现快速推进，推进器的推进方式采用油缸一钢丝绳式，类型为导轨式，推进行程满足钻孔5米深的要求。

为满足液压伞钻的液压凿岩机等各种液压动作实现的需要，所配液压站的能力应满足液压伞钻所有动作的速度和压力要求。

为满足操作要求，辅助系统和操作方式应和原气动伞钻的操作习惯和使用要求基本相同。

• 液压凿岩机的选择

凿岩机（钻机）是立井施工中不可缺少的主要施工设备之一。

HYD200型液压凿岩机与传统风动凿岩机械相比极大的提高了生产效率，降低了采掘成本，与中国之外同类机型相比具有极高的性价比。由于液压凿岩机具有钻凿速度快、效率高、安全可靠、污染小、操作方便等优点，使其与传统风动凿岩机械和动辄上几十、上百万的进口凿岩机械相比更符合中国国情，也是截至2009年各矿山提高生产效率、降低采掘成本的首选。

HYD200型液压凿岩机为冲击回转式凿岩机，冲击机构的冲击能为200焦，冲击频率大于33赫兹，工作压力14~16兆帕，工作流量小于45升/分钟，回转机构的额定转矩220牛·米，额定转速200转/分钟，工作压力15兆帕，工作流量小于45升/分钟。经过计算和调研比较，确定在研制的液压伞钻中采用HYD200型液压凿岩机，液压伞钻结构见图1。

• 推进系统

根据HYD200型液压凿岩机的选型，结合井筒技术参数，液压伞钻的钻臂确定为4个，因此推进系统的滑架也为4个。

推进系统由焊接而成的滑架以及导轨构成，上面的两个导轨用作凿岩机导向，下面的两个导轨用于整个滑架与补偿架连成一体的定向或摆动的滑架。滑架的前端设有圆形顶皮，使其在凿岩时始终顶着掌子面，以避免钻孔时移动。

在滑架上安装中扶钎器和前扶钎器，作用是避免打眼时钎杆弯曲，增强钎杆的抗弯强度。

滑架上固定推进油缸的活塞杆，当压力油通过进油口进入油缸的无杆腔，在压力油的作用下产生推力，将推进油缸的缸体向前推进，同时带动凿岩机向前推进。通过油缸一钢丝绳结构的组合，实现凿岩机的推进速度为推进油缸的推进速度的2倍。

• 动臂

液压伞钻的钻臂确定为4个，因此动臂也为4个。

四组动臂均匀分布在立柱周围，每组动臂由动臂体、支臂油缸、倾斜油缸、销轴等主要部件组成。动臂用于把推进器平行移动至井筒底面所需炮眼的极坐标位置，并在各油缸锁死后实现推进器空间位置的固定。

动臂的左右摆动靠立柱部分的摆动架、摆动油缸、安装架、动臂体及液压操纵阀组成的动臂左右摆动机构来实现，左右摆角各60°。

• 立柱

立柱由吊环、上立柱、下立柱和调高器等组成，上立柱上安装摆动架、支撑臂、下立柱等。顶盘位于立柱顶端，其上安装辅助系统油箱、泵站、液压凿岩机的高压滤油器、气水路接头以及支撑臂等部分。上立柱中部的转臂支架作为安装摆动架的支持体，下立柱安装中央操纵多路阀，气动马达多路阀、气动马达开关阀。调高器在立柱的最下端，与立柱采用螺栓连接。调高器由导向筒、底座、调高油缸组成。

• 支撑臂

支撑臂均匀分布在顶盘上，装有伸缩油缸和升降油缸，撑臂时油缸上斜，收拢时垂直向下或向内倾斜。

• 液压系统

一、辅助动作液压系统

辅助动作液压系统由油箱、油泵装置、操纵台、支撑臂升降油路、支撑臂伸缩油路、摆动油缸油路、动臂支臂缸油路、平动油路、补偿油路、推进器倾斜油路、推进油缸油路、调高缸油路等主要部分组成。操纵台下部四联阀直接控制实现推进器平行移动和倾斜，补偿进给顶紧井底工作面，实现动臂左右摆动。下立柱上六联多路阀直接控制支撑臂的升降和支撑井壁以及调高器的升降，实现立柱在井筒位置的固定，各油路都有液压锁，实现油路自锁定位。

二、凿岩液压系统

凿岩液压系统由动力供应系统即电源（包括高压电缆、变压器、低压电缆和电气开关箱）通过两套四联泵把电能转化成液压能，控制液压凿岩机的推进、冲击和回转。

液压凿岩机的液压系统为开式系统，由防爆电机、齿轮泵、油箱、换向阀、逐步打眼阀、推进油缸和其他液压附件组成，其中泵站安装在吊盘上，通过快速接头、胶管与钻架连接。

凿岩冲击液压回路由主泵、多路换向阀、凿岩机、高压滤油器组成。

钎杆旋转液压回路由主泵、换向阀、转钎马达组成。

凿岩机的推进液压回路由主泵、多路阀、调压阀、逐步打眼阀、推进油缸组成。

立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法施工工艺

《立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

液压伞钻下井前的准备——下井及工作面固定——启动——钻孔——收尾工作。

• 操作要点

一、下井前的准备

1.下井前将各油雾器加满油之后将油盖拧紧。

2.检査各管路部分是否渗漏，发现问题及时处理。

3.操纵推进油缸使凿岩机上下滑动，看其运行是否正常。

4.检査水路是否畅通，钎杆是否直、钻头是否正常。

5.检査吊环部分是否可靠，有无松动现象。

6.检查各操纵手柄是否在“停止”位置，检查机器收拢位置是否正确，注意软管外露部分以及顶盘快速接头处是否符合下井尺寸，以免吊盘喇叭口碰坏管路系统。

7.检査各快速接头是否清洁，必要时清洗后用干净的棉布或塑料将油管口包扎好，以免污物进入管路。

8.用两根钢丝绳分别在推进器上部和下部位置捆紧，防止意外松动。

9.在井底面中心，打一深度400毫米左右的定钻架中心孔，孔径40毫米左右，安放钻座。

10.接通液压站的电源进行空载试验，以确定油泵的旋转方向是否正确。方向不正确时调整接线，正常后方可下井。

二、下井及工作面固定

1-事先同提升机司机、井口、吊盘和工作面信号工联系好，讲明伞钻下落各深度应注意的事项，以便很好配合，确保安全操作。

2.伞钻上下井转换挂钩时，井盖门必须关上。

3.伞钻通过吊盘喇叭口时，应停下由信号工连接快速接头，并仔细检查是否有突岀部分碰吊盘后继续下放，注意伞钻与吊盘间距离应小于9米，以免拉断管路。

4.下放伞钻离井底300毫米时，停止下放，放好底座。应将伞钻移至井筒中央，坐于底座上，此时用夺钩绳将伞钻吊正，随后由信号工接通吊盘上的总风管（先用小风吹净管口内污物）。

5.接通球阀，启动气动马达使油泵工作，供给压力油。操作立柱油路阀升起支撑臂，伸出支撑爪，撑住井筒壁，整个伞钻垂直固定后放松稳绳少许使之拉住伞钻，确保安全。

6.支撑臂支撑位置要避开升降人员、吊桶及吊泵等设备位置，以免碰坏。同时，在支撑臂撑住井壁后不可开动调高油缸，以免折断支撑臂。

7.立柱固定时要求垂直井底面，以避免炮眼偏斜和产生卡钎现象。

三、启动

1.启动前先接通电源。

2.吊盘信号工启动电动机时，先点动数次，一是观察电动机的旋转方向是否按箭头指示方向（或面向电动机后端盖排风扇顺时针旋转），二是给液压系统充满液压油。

3.钻机启动前先检查各手柄，应均处于中间位置上。

4.水泵电机接通前应检查水路是否接通，打开泵头上的螺堵直到稳定的水流流出。点动数次，观察电动机的旋转方向是否按箭头指示方向旋转。

四、钻孔

1.操纵三联换向阀动作，将钻臂推进器放到要钻孔的位置的轴线方向。

2.操纵定位补偿阀，将滑架与工作面定好位置。

3.打开注水节门给凿岩机供水冲洗炮孔。

4.操纵转钎阀，使钎杆回转（逆时针为凿岩作业，顺时针为卸钎杆）。

5.操纵凿岩推进手柄，使凿岩作业前进或后退。

6.推动逐步打眼阀手柄，先慢速小冲击凿岩，当钎头进入岩石后推进力升高，冲击阀自动换向工作。

7.当钎头充分进入岩石，确定不会有偏斜危险时，将逐步打眼阀手柄推到底，正式进行凿岩工作。

8.当推进行程达到终点时，拉回冲击与回转手柄，停止冲击与回转。

9.拉回逐步打眼阀手柄，回到原位。

10.拉回凿岩推进手柄使凿岩机向上退回原位。

11.将推进器移到下一个孔位继续凿岩作业。

12.钻孔时注意事项：打眼过程中，辅助提升上下人和输送工具时，信号工应特别注意，防止碰伤支撑臂、动臂或挤压伤人；动臂移动开新眼位，补偿油缸动作，使顶尖缓缓顶紧井筒底面。凿岩过程中，推进器必须在工作面上，不能离地吊打；摆动动臂回转角度时，应注意防止互相碰撞。如一臂遇故障不能工作时，可由相邻臂帮助继续完成；钻孔时水冲洗炮孔应正常流出，如发现水不流出时，应立即退钻检查处理；钻进时严禁反转（从上向下看为顺时针）凿岩机蓄能器充氮气压力正常为6兆帕；钻进速度一经调定合适后，一般不应变动，如需变动时应按要求进行调整。

五、收尾工作

1-所有炮眼打完后，先将各动臂收拢，停在专一的位置上，卸下钎杆，将凿岩机放到最低位置，确保收拢尺寸。

2.适当地提紧夺钩绳，收拢4个支撑臂后再收回调高油缸，使夺钩绳受力，防止伞钻倾倒，用钢丝绳上下捆紧。

3.停止供气供水，打开吊盘上的快速接头并封堵好，准备提升到井口安全放置。

4.提升打钻人员到地面，然后提升伞钻到地面，并用电动葫芦倒到伞钻放置处。

六、钎杆和钻头的试验和改进

冲击旋转凿岩是最常用的钻眼方法，根据炮孔的深度可分为两种，深孔凿岩和浅孔凿岩。炮孔深度小于5米的一般为浅孔，常用单支钎杆，而炮孔深度大于5米的一般划为深孔，在国外发达国家，浅孔凿岩一般采用台车钎杆或整体钎杆，而在中国绝大部分采用锥形连接钎具。

螺纹连接钎杆是指钎杆的两头具有螺纹的钎杆，根据螺纹的直径与杆体外径的关系，钎杆包括接杆钎杆、轻型接杆钎杆、钻车钎杆和MF钎杆等。这类钎杆的特点是通过杆体上的螺纹将钎尾、钎杆、套管、钎头连接成一个凿岩钎具组。钎具组对连接螺纹的基本要求是：连接紧密、能量传递效果好、耐磨性强及拆卸方便等。截至2009年，常用的螺纹形式有波形螺纹和梯形螺纹两种。

钎头是凿岩钎具组中直接对岩石作功的部件。根据冲击碎岩原理，对合金钎头的要求是：破岩有效、排粉效果好、几何形状稳定、坚固耐磨、凿岩速度快、钻孔圆直以及连接可靠和拆卸方便七而钎头的几何结构、使用寿命、凿岩速率和生产成本，则是钎头生产中主要的技术、质量和经济指标。

钎头从头部的合金分布形式主要分为_字形钎头、十字形钎头和球齿形钎头三类，一字形钎头由于价廉物美而应用广泛，十字形和球齿形钎头用于一些特定的如片状页岩、岩石特硬、岩石磨蚀性强等场所。

钎杆和钎头是凿岩机的配套消耗品，因此选择钎杆和钎头必须与所使用的凿岩机相匹配，同时还必须与所凿岩石的软硬及磨蚀性相匹配，这样才能减少消耗品的消耗，提高工作效率。实践证明，钎具的使用寿命是由钎具的内在质量、科学的选择、正确的使用三方面决定的。

一般的选择匹配原则为：大功率的凿岩机选用横面积大的钎杆，选用优质的单位面积抗冲击力强的钎杆，选用厚片、高片的硬质合金钎头或十字形钎头（增加硬质合金的体积，降低单位体积承受的冲击力），软岩选择高硬度硬质合金提高工作效率，硬岩选择高强度的硬质合金减少碎片的可能性，磨蚀性强的岩石应选择抗磨性好的硬质合金。

根据液压伞钻所选配的HYD-200液压凿岩机的性能，结合岩石完整性好、硬度大的地层特点，钎杆选用波形螺纹连接的六方钎杆，型号为B35，螺纹直径为32毫米，长度为5.5米；选用直径为51毫米和57毫米（应用于岩石破碎地层）的钻头。在使用时，钻孔深度5米，炮眼数为67个，采用段高为3.6米整体下行金属模板，每次爆破进尺为3.8~4.0米，爆破率达到80%，B35钎杆不仅可以满足使用要求，而且不会像B25钎杆那样易于变形和折断。根据岩石的特性，在钻头的使用中根据岩石的变化，及时改变钻头规格型号可使造孔速度提高50%，爆破效率提高50%。

《立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法》的工法特点是：

液压伞钻的各项技术参数，满足立井机械化配套的要求；伞钻的操作与原风动伞钻相似，作业人员不需长时间培训；伞钻配套的钻杆和钻头能满足硬岩打眼的需要，但消耗量小于气动伞钻的消耗量；液压系统安装维修简单，管线连接简便；液压站的结构合理，既能满足液压伞钻的使用要求，又考虑了井下吊盘的空间；液压伞钻的钻孔深度和炮眼圈径与硬岩的爆破参数相适配。

液压凿岩机与气动凿岩机相比有如下优点：

（1）节约能源：对一定钻进能力的钻机来说，电动液压系统所需的功率只有气动钻机功率的1/3，功率损失小，故可节约能源。

（2）凿岩效率高，速度快：经试验对比，在同类岩石和相同孔径的条件下，凿深孔用液压凿岩机比气动凿岩的凿岩速度提高2倍以上，凿岩速度可达0.8~1.5米/分钟。

（3）钻杆成本低：由于液压凿岩机的转速、压力等参数可调整，因此能在不同岩石条件下选择最优的凿岩参数，以此可以使钻杆适应不同的岩层条件，减少钻杆损坏。又由于液压凿岩冲击应力波平缓，传递效率高，因此钻具和钎杆一般可节约15%~20%。

（4）降低凿岩成本：由于液压压力比气动压力高10倍左右，因此在相同的冲击功率工作时液压凿岩机活塞受力面积小，冲击活塞面积接近钎尾面积，应力传递损失小，受力均匀，寿命高，故障少，故成本费可降低30%左右。

（5）改善工作环境：由于液压凿岩机不排除废气，因而没有废气所夹杂的油污所造成的对环境的污染，提高了工作面的能见度，改善操作环境。液压凿岩除金属撞击声外，无废气排放声音，故比气动凿岩机噪声降低。

（6）采用液压凿岩机施工可提高施工质量：由于液压凿岩机能保证钻孔深度和间距的精度，故可提高炮孔的施工质量。

截至2009年，矿山立井机械化快速施工工法中的破岩方式主要为钻爆法施工，而造孔普遍采用以压风为动力的伞型钻机，这种钻机一般有5~9台风动凿岩机同时作业，每次钻孔深度4~5米。但这种钻机存在如下几种不足：（1）噪声大。每台凿岩机噪声达130分贝以上，而多台凿岩机同时作业时，其共鸣、共振的声频、声压强度已超出2009年前市场在用声级仪的测量范围，对作业人员身心伤害巨大。（2）钻进能力有限。在普通地层中钻进，其钻进速度比较理想，但在坚硬岩层中应用时，其钻进能力明显不足。（3）能耗高。由6部风动凿岩机组成的1台伞钻，其耗风量可达80立方米/分钟，这种高耗风量的风动设备，其能耗远远大于电动设备。

为提高立井的施工速度，解决凿岩问题是最主要的方向。借鉴岩石平巷施工所采用的液压凿岩台车的应用情况，革新凿岩机具，采用电动液压伞钻代替风动伞钻，提高了立井硬岩凿岩的工作效率，并解决了立井凿岩工序中的噪声和高能耗问题。

矿山建设项目中，岩石硬度大（岩石普式硬度系数多大于10，有的甚至超过20）是制约矿山建设速度的重要因素之一。立井基岩段钻爆法施工中，截至2009年，采用的是伞钻造孔、煤矿许用炸药爆破、中心回转抓岩机装砰、凿井提升机挂砰石吊桶提升、整体金属下行模板砌壁、底卸式吊桶下混凝土，机械化程度相对较高。该种施工方法中，伞钻造孔是施工过程中十分重要的一个工序，截至2009年，在施工中常用的伞钻是以压缩空气为动力，配用YGZ55型或YGZ70型风动凿岩机。风动伞钻主要由立柱、支撑臂、动臂、推进器、液压系统、风水系统、风动凿岩机等7个部分组成。操作使用主要由伞钻挂钩、伞钻下井、伞钻固定、打眼、停机收钻、提钻上井等步骤构成。

截至2009年，中国国内普遍使用的风动伞钻配YGZ70型凿岩钻，使用B25毫米钻杆和ф55毫米十字钻头。该风动凿岩机的工作压力、额定转矩均不能满足硬岩造孔的要求，在硬岩地层中使用时普遍出现造孔时间长、断钎杆、掉钻头、卡钻等现象。公司在山东会宝岭铁矿主井井筒施工中，使用普通伞钻每茬炮要损耗20-26个钻头，损耗16-20根钻杆，且造孔时间均在10个小时以上；公司在梁北煤矿混合井井筒施工中，遇到硬度极高的二叠系上统石千峰组（俗称“平顶山砂岩”，岩石普式硬度系数为15左右），造孔时间平均超过15小时，断钎杆、掉钻头、卡钻现象普遍。

为了适应硬岩岩层的立井施工需要，提高硬岩的凿井速度，同时达到节能降耗的目的，中煤第五建设有限公司三处根据施工需要提出了改进硬岩地层造孔机具的研究课题，以提高硬岩钻孔速度。

该研究的具体内容为：（1）液压伞钻主要技术参数的优化与设计；（2）根据设计参数制作液压伞钻；（3）根据液压伞钻的现场试用情况研究伞钻的使用和维修方法；（4）液压伞钻配套钎杆及钻头的选择、试验与改进；（5）液压伞钻与原气动伞钻的不同之处是增加液压站，液压站固定在吊盘上，故研究内容还包括液压站上下井的方法和吊盘固定方法以及电力电缆的敷设、液压管路的连接方法的确定与实施。通过以上研究与应用，形成了《立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法》。

《立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法》的应用实例如下：

• 应用实例1：山东临沂会宝岭铁矿主井

2008年4月，中煤五公司第三工程处中标山东临沂会宝岭铁矿主井井筒掘砌工程，该矿井位于山东省苍山县，设计能力300万吨/年，采用立井开拓方式，工业广场内设计4个立井，分别为主井、副井、中央风井和回风井。主井井深701米，净直径5.3米。单层素混凝土井壁，壁厚300毫米。井筒采用普通钻爆法施工。井筒岩石硬度ρ值超过17，最大达21.3。

井筒施工初期采用风动伞钻凿岩，之后采用液压伞钻凿岩。通过两种设备应用的经济效益分析利用液压伞钻施工，从节电、施工工期、材料节约等三方面的直接效益为189.9万元，

该立井在单钩、硬岩条件下，基岩段平均月成井达90米。

• 应用实例2：安徽开发矿业有限公司李楼铁矿南风井

安徽开发矿业有限公司李楼铁矿设计年产铁矿石500万吨，采用立井开拓。南风井井筒净直径5.5米，井筒设计深度601.0米，井筒表土及风化基岩段采用冻结法施工，表土层厚度121.5米，冻结深度193米，基岩段采用普通钻爆法施工。

采用“立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩技术”有效的解决了高硬度岩石的造孔问题，提高了造孔效率，节约了施工成本。与风动伞钻相比，缩短井筒正规循环时候，工作面环境得到了改善。提高了井筒的施工质量，缩短了建井工期。

• 应用实例3：中钢集团刘塘坊铁矿北风井

刘塘坊矿业位于安徽省霍邱县周集镇境内，设计年产铁矿石150万吨，采用立井开拓，其中北风井井筒净直径5.0米，井筒深度525米，表土段及风化基岩段采用冻结法施工，表土层厚度302米，冻结深度310米，基岩段采用普通钻爆法施工。

采用“立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩技术”解决了高硬度岩石的造孔问题，提高了造孔效率，节约了施工成本。与风动伞钻相比，缩短了造孔时间，钎杆、钻头消耗量大幅减少，节约施工成本。同时降低了工作面噪声，保障了职工的职业健康安全，减少对环境的污染。

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《立井施工硬岩爆破液压伞钻凿岩施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B

硬岩劲钻产品系列

硬岩劲钻品牌产品：旋挖截齿系列，公路铣刨齿系列，煤截齿系列 。

硬岩劲钻产品特点

真空钎焊及高端热处理工艺，冷挤压精锻毛坯 。

硬岩劲钻适用领域

楼房地基，桥梁建设，道路施工钻孔挖掘工程，煤矿开采及巷道，隧道，地面开沟等工程的掘进，沥青路面铣刨，水泥道路铣刨 。

主要由主机架、伸缩钻臂、推进器、导状式凿岩机、液压和气动系统及操纵系统等组成。主机架包括中心立柱和伸缩支撑臂，立柱中空，内腔为液压油箱，支撑臂位于立柱上部径向布置，用液压缸可从竖直收拢位置摆至水平以上10°-15°位置、钻臂设置在毛柱周围，由液压缸推动伸缩和呈伞状开合径向移动，手动绕立柱中心摆动。推进器有由液压马达或气马达驱动的丝杠、链条和钢绳式，装有气动或液压导轨式凿岩机。主开关和液压泵设在立柱项部，操作盘设在下部，凿岩机和推进器操作集中在推进器前部。工作时，钻架用地面绞车从井口经吊盘喇叭口下放到井底工作面，立柱顶在井中心，支臂撑紧井壁，装有阶岩机和推进器的钻臂伸缩并呈伞状开合达到工作面任意位置对准孔位，然后启动机器钻凿下向炮孔。钻孔结束后，收拢支撑臂和钻臂。将钻架提升到地面存放 。