李发长 周兴来 陈富清

（1.山西长治经坊煤业有限公司，山西省长治市，047100；2.浙江中宇实业发展有限公司，浙江省杭州市，310000）

液压伞钻和抓岩机在立井井筒施工中的应用

李发长1周兴来2陈富清1

（1.山西长治经坊煤业有限公司，山西省长治市，047100；2.浙江中宇实业发展有限公司，浙江省杭州市，310000）

山西省长治经坊煤业有限公司回风立井井筒掘进施工配备了最新的YSJZ系列液压伞钻和HZY－6液压回转式抓岩机。介绍了它们的结构特点、机械化配套设备、布置方式和应用情况。经施工实践，在施工中缩短了凿岩和装岩时间，实现了快速施工，同时改善了井下作业环境，节约了能源，取得了良好的经济效益。

HZY－6型液压抓岩机 YSJZ系列液压伞钻 液压泵站 机械化配套设备

1 工程概况

山西省长治经坊煤业有限公司始建于1960年。该矿回风立井井筒深353.86m，其中表土段70m，基岩段283.86m，井筒净直径6m，井口标高＋998m。井筒穿过3＃煤层和15＃煤层，并在两个煤层上分别设计出了单向马头门。井筒表土段采用双层钢筋混凝土，浇注厚度600mm，基岩段采用素混凝土，支护厚度为400mm，混凝土标号为C30。浙江中宇实业发展有限公司承接该井筒施工任务。

2 机械化配套设备及布置

回风立井地质构造较复杂，井筒穿过四层含水层，涌水量在8～28m3/h。根据工程实际情况，与煤炭科学研究总院建井分院合作，完成该工程。工程主要设备为YSJZ系列液压伞钻，由张家口宣化华泰矿冶机械有限公司生产；HZY－6液压中心回转式抓岩机由徐州煤矿机械厂生产。配备的机械化凿井设备见表1，井筒内设备布置示意图见图1。

表1 主要机械化凿井配套设备

图1 井筒内设备布置示意图

3 YSJZ4.8型液压伞钻

3.1 液压伞钻结构特点

YSJZ4.8型液压伞钻由液压凿岩机、推进系统、动臂、调高器、立柱、摆动架、支撑臂、液压水气系统和电气系统9部分组成。

液压系统的工作原理：由地面660V变压器供电，通过两套液压泵将电能转化为液压能，控制液压凿岩机的推进、冲击与回转。

凿岩液压系统为开式系统，它由2台55kW防爆电机、4台柱塞泵（两套两联）、1台容积为520L的油箱、4组三联换向阀、4只推进油缸和4台HYD－200液压凿岩机组成。其中泵站安装于下层吊盘上，通过快速接头、高压油管与钻架连接。

YSJZ4.8型液压伞钻配备B35mm×5500mm钎杆，ø51mm钎头。炮孔直径为55mm。

3.2 液压伞钻的应用

3.2.1 凿岩效率

回风立井井筒净断面直径为6m，面积28.26m2，荒断面直径6.8m，面积36.3m2，井筒基岩段多以中砂岩和细砂岩为主，布置炮眼90个，炮眼深度4.5m。炮眼全部采用YSJZ4.8型液压伞钻钻孔，平均用时90min，凿岩速度达1.2m/min。

3.2.2 工作环境

YSJZ4.8型液压伞钻采用水循环冷却降温，用高压水冲洗孔底岩屑，工作面不出现岩尘，工作面能见度得到提高。液压凿岩机除金属撞击声外，无废气排放声音，噪声比气动凿岩降低10～15dB。

3.3 钻孔高压水冲洗系统改进

回风立井井筒穿过两层砂质泥岩，平均厚度25m。因YSJZ 4.8型液压伞钻采用高压水冲洗孔内岩屑，施工中出现2个问题，一是钎杆孔堵塞，二是炮孔遇水膨胀，这都使得装药困难，影响凿岩进度。针对上述问题，决定采用压风代替静压水冲洗孔内岩屑。炮孔改为压风冲洗后，泵站液压油无法再用水进行冷却，于是在上层吊盘设计一个容积为3m3的水箱，并安装一台5kW的多级离心泵。液压泵站水冷却器进出水口与水箱连接，这样就形成了一个循环水冷却系统。为保证水箱内循环水的温度不超过55℃，在水箱内安装一支测量水温的温度计，确保循环水冷却的效果。经现场施工验证，采用压风代替静压水冲洗钻孔和采用临时水箱形成循环水冷却系统，解决了打眼和装药两个施工环节出现的问题，顺利通过砂质泥岩层。

4 HZY－6液压抓岩机的结构特点

4.1 HZY－6液压抓岩机结构特点

液压抓岩机由提升机构、回转机构、变幅机构、液压抓斗、液压控制系统（含司机室）、吊盘稳固支撑系统6部分组成。机组中各运动执行机构均采用电液驱动形式，由液压伞钻上的一套液压泵站提供动力。

液压控制系统是由液压泵站、溢流阀、液压回转接头、多路阀、先导阀、控油阀、单向截流阀、压力表、油路系统及操作机构等组成。

液压泵站与伞钻共用，液压回转接头的上半部安装在回转支座上，下半部安装在回转体上，其作用是将泵站输出的高压油输送到随回转体与主机架转动的各运动机构（提升、变幅、抓岩）的执行元件上，并将工作后的低压油返回油箱。多路阀安装在主机架上部，控制压力油进入各执行元件。先导阀和操纵机构安装在司机室，先导阀用来控制多路阀，操纵机构由左右两个操作手柄和两组通往先导阀的单向阀组成，每个手柄控制4个一组的单向阀。当手柄分别向前后左右拉动时，即可开通相应机构的进出油路，使该机构运转；当手柄处于中间垂直位置时，相应机构运动停止。

4.2 液压抓岩机的应用

4.2.1 凿岩效率

回风立井井筒爆破进尺为4.2m，每个循环爆破岩石体积为245m3，出渣班日常正规循环出渣220m3，清底班出渣30m3，抓岩机抓斗容积为0.6 m3，吊桶容积为3m3。平均每小时排矸15吊桶，出渣班循环时间仅需6h，装岩效率得到提高。

抓岩机采用液压驱动，各系统运行准确、平稳，液压抓斗在抓岩过程中明显感觉平稳有力。

4.2.2 工作环境

液压抓岩机采用液压驱动，无废气排出；抓岩过程中，除液压泵站运转噪声外，无其他噪声；噪声比气动抓岩机降低5～10dB，有利于工作面人员与抓岩机司机的信号传递。

5 与传统风动设备比较

5.1 液压伞钻与风动伞钻比较

（1）节约能源。采用SJZ6.9型气动伞钻凿岩，地面需开2台排气量40m3/min的空压机，电机功率为500kW。而液压泵站仅需要2台55kW的电机，电机功率为110kW。

（2）凿岩效率高，速度快。回风立井井筒施工中有一段7.5m厚的白砂岩，岩石硬度系数为10～14，采用液压伞钻钻凿此处岩石时，速度较风动伞钻提高一倍。

（3）钻杆成本低。HYD200型液压凿岩机凿岩参数可调，分低速长冲程、中速中冲程、高速短冲程。在遇到砂质泥岩等中软岩石时，凿岩参数调为中速中冲程。遇到白砂岩等硬岩石时，凿岩参数调为高速短冲程。液压冲击力平缓，传递效率高，受力均匀，液压伞钻配备ø35mm锰钢钎杆，钎杆寿命高。回风立井井筒掘进完毕，共计损耗钎杆7根。

（4）工作环境得到改善。液压伞钻采用水冲洗炮孔岩屑，工作面的能见度提高，噪声也比气动凿岩降低10～15dB。

5.2 液压抓岩机与风动抓岩机比较

（1）节约能源。如果采用HZ－6型气动抓岩机装岩，地面需开1台电机功率为250kW、排气量为40m3/min的空压机。而液压泵站只需要开1台功率为55kW的电机。

（2）工作环境得到改善。液压抓岩机采用液压驱动，没有废气及油污造成的环境污染。液压抓岩机除吊盘上液压泵站运转噪声外，无废气排放声音，噪声比气动凿岩降低5～10dB。

［1］ 魏忠诚等.立井机械化配套优质快速施工［J］.建井技术，2009（2）

［2］ 史天生.深立井井筒装备［J］.中国煤炭，1994（11）

Application of hydraulic umbrella driller and grab loader to vertical shaft construction

Li Fachang1，Zhou Xinglai2，Chen Fuqing1
（1.Shanxi Changzhi Square Mining Company Ltd.，Changzhi，Shanxi 047100，China；2.Zhejiang Zhongyu Industrial Development Company Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310000，China）

The latest YSJZ－series hydraulic umbrella driller and HZY－6center rotary hydraulic grab loader was equipped in the air return shaft of Changzhi Square Mining Company Ltd.during the excavation construction.Their construction features，mechanical equipments，arrangement as well as application situation were introduced.The engineering practice proved less time for rock drilling and muck loading during the construction and the improved underground working environment，achieving energy conservation and good economic returns.

HZY－6－type hydraulic grab loader，YSJZ－series hydraulic umbrella driller，hydraulic pump，mechanical equipment

TD262

A

李发长（1963－），男，山西长治人，1988年毕业于山西矿院煤矿机电专业，机电高级工程师，中国煤炭机械工业协会专家委员会专家，发表论文多篇。

（责任编辑 张毅玲）