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大孔径卸压履带式钻机基础技术参数确定与施工的技术要点分析[一]、大孔径卸压履带式钻机基础技术参数确定
钻机用途和钻进实际工况决定了基础参数的设计。结合煤矿井下本一1000米煤层强冲击倾向型煤层30米卸压钻孔施工需要，钻机需要具备大扭矩或高转速和大推进与拔起输出能力，高冲击地压极限工作超载的条件；同时，还应能够适用回转钻进与空钻机械排渣兼顾卸压与回煤双重工艺方法，并兼有匹配该两种工艺方法的操作和控制功能。大孔径卸压履带式钻机的基础技术参数主要体现在钻机机身和移动泵站两方面，综合反映了钻机性能与适用工作工艺方式的能力。
(1)钻头转速与截割扭矩
卸压钻机用途和所用的卸压孔工艺要求是确定钻头转速和截割扭矩的决定性因素，履带式螺旋钻机动力头不仅用于驱动钻头旋转截割煤岩同时还兼作机械排渣或钻头空转仅做机械排渣回煤。动力头钻头转速与截割扭矩直接决定了卸压孔成孔率、卸压孔与排渣效率，以及直接影响制成孔卸压效率密切相关。在功率一定的前提下，大直径、深孔钻进时，会出现煤爆为频繁，孔内塌方为严重，为了便于钻杆脱困采用低转速大扭矩孔，同时为了增加排渣效率又需要高转速和低扭矩的悖论，但高转速时钻杆叶片对内壁的扰动变大，会产生孔内增加地质事故的风险，因此，综合考虑各类型钻机钻头转速，钻头的转速不易过快；同时卸压孔钻制时需要通过动力头驱动钻杆叶片机械排渣，若转速过来转速过快，叶片选择的离心力将时渣料外抛之产生搅拌作业无法完成排渣，因此先按钻式采煤机255mm较大截割直径扭矩需求。
因此对于大孔径卸压履带式钻机的全新领域采用类比设计，通过动力头减速器的换，充分考虑以上较小截割扭矩需求以及处理孔内地质事故的扭矩需求。通过工业化实验寻求大孔径卸压履带式钻机钻头转速与截割扭矩合理参数。
(2)推进行程
对于卸压钻机来说，给推进程取决于钻机床体长度和推进速度与制孔效率的需求，同时还与推进执行机构的类型以及推进、回托能力的大小有关。此外还要考虑钻杆解锁预留行程的需要。通过增加推进行程，可以减少钻制过程中的换钻次数缩减辅助时间，对提升钻孔效率具有正向激励作用；但行程增加，增大钻机转弯直径，严重影响钻机移机转场效率，同时床体尺寸与重量增加，将对井下运输系统产生负担，降低卸压钻机适应性，综合所述，卸压钻机推进行程拟定为1800mm钻杆长度1600mm较为合适，提高钻机效率的同时充分顾及井下运输实际，实现钻机紧凑设计。
(3)推进与回托能力
卸压钻机推进能力满足正常卸压钻孔钻进需求，而回托能力除满足正常机械排渣需求之外，还具备在发生煤爆时快速钻杆脱困，与排渣的强力回托处理钻方孔塌、钻杆抱死等突发事故的能力。卸压钻机比钻式采煤机机对回托能力提出了高要求。根据以上功能需求，并结合30米超长写呀钻孔制时，根据初步选型计算确定的推进与回托力均为320kN，推进与回托速度。一1m/min(可调)。
(4)液压系统压力与流量
结合3Om超长距离强冲击倾向型煤层卸压钻孔制需求，通过对钻机液压系统主要参数的泵压和流量分析，液压系统泵站采用丹福斯D1P系列轴向柱塞泵，较大输出排量260m1/r。根据马达特性曲线分析，并结合卸压钻机工艺技术分析以及钻制施工经验，截割马达性能参数较大输出流量400L/min和较大输出压力25MPa时，可满足距离强冲击倾向型煤层30米的制孔要求和经济性要求。
(5)钻机电机功率配套确定钻机电机功率是钻机动力选型的基础，理论上考虑每个执行部件功率的综合要求。但由于现实条件的干扰因素很多，很难做到计算。因此采用大马拉小车的选型原则，充分考虑系数，同时根据钻机动力头输出转矩截割扭矩和钻头转速要求，经过初步选型计算，确定本卸压钻机截割功率为170kW；
才可使液压主泵输出流量与压力匹配，经过选型计算，推进与回托能力与辅助动作动力需求，初步确定辅助部分所需功率为30kW。结合电机设计标准和电器元件防爆设计标准，考虑设备紧凑型和一体化设计，采用单电机带双串联泵的形式布局，因此选用YBK3-355L1-4B35型隔爆电机作为钻机动力源。
[二]、大口径螺旋桩机施工的技术要点分析
1)施工准备的技术要点。①机械的选用。桩机选用需要保证下钻能力，优先选择履带式打桩机，保证雨期施工，地泵需优先考虑采用柴油机的，降低施工用电，保证桩机使用临水临电保证，1台桩机需考虑200k W较大施工用电，地泵需考虑冲水洗泵。②材料准备。所需材料需检测试验，选定合格的原材料产地或供应方后，可进行混合料的配合比试验。③技术准备。施工技术人员熟悉图纸，现场勘查，了解及周围情况，编写施工组织设计，测设控制点，并对施工人员进行培训，对班组进行施工前技术交底。
2) 大口径螺旋桩机主要的施工工艺。①螺杆螺纹桩机干成孔灌注成桩；适用于地下水以上、提钻不塌孔的土层条件；②大口径螺旋桩机孔、管内泵压混合料灌注成桩；适用于粘性土、粉土、砂土、粒径不大于60mm厚度不大于Sm的卵石层，以及对噪声和泥浆污染要求高的；③振动沉管灌注成桩；适用于粘性土、粉土、素填土，对夹有较厚卵石、砂和孔隙比小液性指数较低的粘土层无合理的辅助措施不宜采用，软土地基应通过现场试验确定其适用性；④泥浆护壁钻孔灌注成桩；对遇有较厚卵石、砂和孔隙比小液性指数较低的粘土层以及饱和软土，桩端持力层具有水头很高的承压水，大口径螺旋桩机孔、管内泵压混合料灌注成桩容易发生窜孔，对噪声污染要求严格的，不宜采用前述施工工艺时，可采用该工艺。
3)振动沉管大口径螺旋桩机施工的技术要点。①通过在桩机卷扬系统加动滑轮，调整拔管线速度控制在规范建议的范围；②打桩前、打桩过程中测地表标高，观测地表隆起或下沉量；③通过试成桩，观测地面标高变化和测定新打桩对已打桩的影响，确定合理的施打顺序；④软土中可采用静压振拔技术，沉管过程可不启振动锤、静压沉管，减少对桩间土的扰动，拔管启锤使混合料振密；⑤软土中可采用大直径预制桩尖，以获得较大的端阻力，而保持桩身混合料用量不变。
4)大口径螺旋桩机孔、管内泵压混合料灌注成桩施工要点。①基础埋深较大时，宜在基坑开挖后的工作面上施工，工作面宜高出桩顶标高300-500mm。基坑较浅在地表打桩或部分开挖打桩空孔较长时，应加大保护桩长，并严格控制桩位偏差和垂直度；②软土地基中施工宜通过掺加减水剂、泵送剂制备泵送性能好塌落度较低的混合料，以防止桩体自身塌落发生断桩、或充盈系数过大；③桩体配比碎石较大粒径不宜大于25mm，粉煤灰选用II级或III级细灰，每立方米混合料掺量70-90kg为宜；④严禁先提钻后灌料；⑤桩径400mm时提钻速度宜为2.5-3.5m/min，桩径增大钻头活门断面应相应增大，若桩径增大而钻头活门断面不变时应相应降低提钻速度。
5)清土、剔桩头防断桩和防扰动桩间土的要点。①打桩弃土和预留保护土层可采用人工清 除、或机械人工联合清 除方案。当采用机械人工联合清 除方案时：a.对基坑开挖后打桩的，采用人工预断桩、挖掘机清土。b.在地表打桩后再进行基坑开挖的，由现场试挖确定预留人工开挖，以保证桩的断裂部位高于桩顶标高以上。②截桩头宜用无尺锯在桩顶标高处切深1-2cm的园环，再用两钢钎相对同时敲击断桩。③清土、截桩头后禁止对桩间土产生扰动的施工设备在施工内通行。
6)混合料试块的制作和现场养护。施工过程，应随机选取具有代表性的混合料制作试块并捣实，送实验室前应在现场按标准养护条件对试样进行养护，特别在冬期，不得将试样随意放置在施工现场或工棚里，避免养护条件不标准导致试验结果不能反映桩体的真实强度。
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