摘要：煤炭生产工作对于我国的经济发展有着巨大的影响，地质勘探与瓦斯抽采工作对于推动矿井生产与保证矿井安全有着重大的意义。在煤矿井下钻探作业中，所使用的钻机有多种类型。ZYW－3000煤矿用全液压钻机主要用于煤矿井下钻进瓦斯抽（排）放水孔、注浆灭火孔、煤层注水孔、防突卸压孔、地质勘探孔及其它工程孔。适用于岩石坚固性系数f≤10的各种煤层、岩层。钻机整体结构主要由泵站、操纵台、动力头、机架、底架、夹持器、立柱、钻具等8大部分组成。ZYW-3000钻机在出厂时夹持器固定螺丝孔为半孔，此设计对螺丝的长度、精确度和平常的维护提出了严格的要求。ZYW-3000钻机夹持器固定螺丝孔在机架上用氧焊烧穿，改为穿孔后，孔径大小与夹持器底座孔径大小一样，可大大降低其维修及维护难度，同时可大量减少影响生产进尺时间及人力的使用。
关键字：钻机、夹持器、固定螺丝、改进、提高效率
1.引言
ZYW-3000液压钻机为现中煤新集地勘公司井下钻探工程主力机型，夹持器是ZYW-3000型液压钻机的重要组成部分，它由油缸缸筒、活塞、壳体、卡瓦等组成，安装于机架前端，主要用于夹持钻杆及与动力头配合进行机械拧卸钻杆。使用ZYW-3000液压钻机在出厂时夹持器固定螺丝孔为半圆孔型，此设计对螺丝的长度、精确度和平常的维护的要求十分严格，一旦夹持器和导向套定螺丝出现故障，在井下无法更换，导致钻机不能正常运转，严重制约矿井钻探工程生产进度。本文主要针对该难题展开论述，通过改进将其该处螺丝设定为穿孔型，另一端安装螺帽，从未达到降低维修与维护难度，保证正常生产。
2.ZYW-3000液压钻机出厂时夹持器固定装置设计
2.1夹持器固定装置设计
ZYW-3000液压钻机在出厂时，其夹持器固定于底座上，其固定螺丝孔为半孔型，底座与机身相连，由螺丝连接底座与导向套，螺丝将夹持器固定后，螺丝另一头没于机身内部。
2.2钻机夹持器的故障与维护
钻机长期置于井下，钻机设备在受井下潮湿，高强度运转等因素影响，一方面固定螺丝易锈蚀，第二高强度运转，容易造成设备故障需更换配件，夹持器主要功能是加紧钻杆，通过液压系统带动夹持器带压旋转，卡块加紧钻杆传动动能达到钻进的目的，夹持器是钻机中的重要组成部分，为保证正常安全生产，需定期对其进行维护。夹持器及导向套底座的设计对螺丝的长度、精确度和平常的维护提出了严格的要求。
2.2.1夹持器容易出现的故障及因素
夹持器螺丝过长则无法上紧，螺丝精确度不高或过短，容易造成螺丝或螺丝孔滑丝，平常的维护要经常浸油并松动螺丝，否则就会造成螺丝孔内生锈，使螺丝无法松动或松螺丝时造成断丝。特别是在钻机卸钻杆时，夹持器及导向套晃动力度较大，经常造成螺丝断丝，断丝后导致夹持器无法正常工作。
2.2.2夹持器维护需要的条件
钻机日常维护保养，要经常对该处螺丝浸油，且需要松动螺丝，每天需要专业人员到井下对其进行维护，造成人员的浪费。一旦螺丝出现断丝的情况，断丝的另一头将断入机身内部，在井下无法处理，必须打运升井后，进行大范围的拆卸，方可进行维修，不仅影响生产进尺，而且人员来回搬运钻机，不但浪费大量人力物力，同时大大降低了钻机钻进台效。
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2.3出现故障时对生产的影响
当螺丝出现断丝情况时，对生产的影响是非常巨大的，具体影响情况如下：
（1）一旦螺丝出现断丝，将直接导致当班停止生产；
（2）当班人员汇报队值班后，值班人员安排下班打运及机电人员到施工地点拆卸钻机，并打运升井，此过程至少需要一个小班时间；
（3）钻机升井后，项目部领导安排机电人员在地面对钻机进行维修，导致一个小班无法生产；
（4）钻机维修完成，经检查合格后，打运人员重新将钻机打运至施工地点，并配合机电人员将重新钻机安装好，此过程需要1-2个小班时间；
（5）恢复生产。
由以上流程可以看出，一旦螺丝出现断丝情况，对生产进尺的影响是巨大的，在最理想的情况（即无其他影响打运的因素）下，从出现故障到恢复生产，需要约2个圆班时间，按照现有钻机台效4000米/月计算，约合进尺260米。
2.4出现故障时对安全的影响
夹持器固定螺丝断裂，造成夹持器松动，断裂的同时容易造成夹持器脱落，砸伤现场作业人员，另外当夹持器出现故障时，部分钻孔未施工到位，职工存在侥幸心理，开启故障钻机将就把钻杆起出，增加安全风险。当钻机夹持器固定装置出现故障时，由于需要打运升井进行维修，地面维修频繁拆装钻机夹持器及其他部件、井下打运及安装钻机过程中都会存在不安全的因素，提高了安全事故发生的可能性。
2.5出现故障时造成的经济损失
以上2.3已经说明，因钻机故障需打运钻机设备升井检修，按照设备升井、设备检修、设备打运等三个流程来计算，夹持器螺丝每断裂一次需要投入人工20人次，影响进尺260米。人工按照200元每天结算，进尺按公司验收单价54每米结算，单次设备故障影响造成直接经济损失18040元。
3．改进后的夹持器固定装置
3.1夹持器固定装置改进原理
ZYW-3000型钻机夹持器及导向套底座螺丝孔改进原理：在夹持器和机架上重新打眼上螺丝固定，具体操作如下：在机架上用氧焊焊接一块面积大于机架的铁板，再用氧焊烧穿铁板，使其孔径大小与夹持器底座孔径大小一样，用螺丝对穿夹持器底座与机架，然后用螺帽上紧。
3.2钻机夹持器的故障与维护
由于改进后的设计为螺丝对穿夹持器底座与机架，这样就使固定螺丝孔由半孔变为圆孔型，且螺丝两头均可进行松紧。这样就大大降低了其出现故障的概率，一旦出现故障，只需要更换螺丝即可。
3.3改进后的优点
改进后的夹持器首先安全系数高，由原先的固定半孔螺丝改装为通用圆孔螺丝，出现故障及时更换，减少职工操作有隐患的钻机，大大降低了安全风险。由于改进后的固定装置不易出现故障，且一旦出现故障后，只需要更换一根螺丝即可。由此，就只需要在井下即可完成对钻机的维修，且不需要专门机电人员更换，小班作业人员即可完成。这样，不但大大降低了维修及维护难度，同时大量减少了影响项目部生产进尺时间及人力的使用，为钻机的正常进尺提供了良好的保障。
4．结论
通过对新出厂ZYW-3000型液压钻机夹持器固定装置及改进后钻机夹持器及导向套固定装置的对比，可以得出结论：钻机夹持器及导向套固定螺丝改进后，不但大大降低了其维修与维护的难度，同时也避免了钻孔施工及钻机打运过程中的不安全因素，节省了大量的维修维护时间及人力物力，为地勘公司的正常安全进尺提供了可靠的保障。故该改进值得推广使用。
论文作者:李宜为
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第08期
论文发表时间:2019/7/16
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