ZDY系列钻机讲义

2.1 ZDY系列钻机的发展历程
• 钻探研究所是煤炭系统唯一从事钻探技术研究
的专业研究所
• 1966年～1976年，与有关煤机厂、勘探队合作
研制了500m转盘钻机和300m、 500m油压立柱 式钻机，开始阶段
• 1978年～1989年，集中力量研制煤矿坑道钻机，
研制成功了MK-300、 MK-100、 MK-50、 MK-150四种型号的全液压钻机，形成系列并 小批量生产，在煤矿井下推广应用。该系列钻 机被列为煤炭行业“八五”期间重点推广的 100项新技术之一
起拔速度 m/min 0.1-5.2
起拔能力 kN
33
功 率 kW 15
第二章 ZDY系列全液压钻机的 组成结构和液压系统原理
• 三部分组成：主机、泵站、操纵台，主
机的机械结构较复杂，泵站、操纵台是 液压元件布置较集中的地方
• MK-2、MK-3型 • MKG-4、 MK-4、 MKG-5（A）、
机械拧卸钻杆，自动化程度高 5) 液压步履机构，搬迁省力
3.2 应用实例
•MK-6 国家计委“九五”攻关项目的子专题“岩
石 长钻孔成孔设备及工艺的研究” 的主要成果。
1998年底在阳泉煤业集团一矿在砂岩顶板 中完成508m和603m大直径近水平钻孔（直径 153mm—193mm）各一个，钻孔实际轨迹和 设计轨迹的偏差小于孔深的1%，创造了全国 水平定向钻孔的最高记录，为以岩石大钻孔 代替走向高抽巷创造了有利条件。
2001 年10 月晋城无烟煤矿业集团公司利 用MK—6型钻机在寺河矿东二盘区10201s巷 道，施工三个钻孔，在煤层中钻进，最大孔深 519.5m ，终孔直径94mm，累计进尺1163.53m。 创造了当时在全煤层中近水平定向钻孔深度的 最高纪录。
•MK-7 国家科技部专项资金项目“坑道大直径水平深孔 钻机及定向钻进钻具的研究”，研制了MK-7型全 液压坑道钻机及配套钻具。2002年12月在铜川矿
瓦斯预抽放技术”2004年获得煤炭工业科技进 步一等奖
2.4 ZDY系列钻机的一般特征 和规格型号
• 一般特征 1) 采用全液压传动，无级调速，工艺适应性强 2) 机械拧卸钻杆，可减轻劳动强度，具有起下钻
联动功能，可减少起下钻时间，提高工作效率
3) 分体布局，解体性好，现场摆布灵活 4) 通孔式结构，钻杆长度不受行程限制 5) 系列化、标准化、通用化程度高 • 规格型号 （功率、孔深、孔径） • 配套钻杆：42、50、63.5、73、89。
给进能力 kN
30
14
起拔能力 kN
43
23
功 率 kW 15
7.5
硬质合金钻进 复合片钻进 冲击回转钻进
MK-4 型全液压钻机
主要技术参数
机型 钻孔深度 m 终孔直径 mm 钻杆直径 mm 钻孔倾角 º 回转速度 r/min 最大扭矩 N·m 给进能力 kN 起拔能力 kN 功 率 kw
MK—4 MKG—4
• 第一代产品被列为煤炭行业“八五”期间重点
推广的100项新技术之一
• 研究项目“坑道钻机及近水平孔定向钻进技术
的研究”1999年获得煤炭工业科技进步一等奖， 2000年获得国家科技进步二等奖
• MK系列全液压钻机为国家科委审定的国家级
重点新产品并获得煤炭工业安全标志证书
• 研究项目“800m强力坑道钻机与大直径长钻孔
MK-5 型全液压钻机
主要技术参数
机型
MK—5
钻孔深度 m
400
终孔直径
mm 75
钻杆直径 mm 50
钻孔倾角 º
0~±90
回转速度 r/min 10~300
最大扭矩 N·m 1900
给进/起拔能力 kN 50
功率
kW 30
MK-5型体积小,扭矩大,行程 长,可用于孔径150mm以下深30m 以内的土层锚杆孔施工; 也可用于 孔径165mm以下深度在100m以内 的岩石锚索孔的施工; 还可用于复
MK-5（D）、 MKD-5、 MKD-5S型
• MK-6、MK-7型
1 MK-2 、 MK-3型
1.1 组成及特点
• 组成 • 特点 1) 体积小、重量轻，搬运方便，用于浅孔钻进 2) 适应于硬质合金钻进、复合片钻进，也可配
用潜孔锤进行冲击—回转钻进 3) 具有起下钻联动功能，起下钻具快且省力
• 用途：瓦斯抽放、地质勘探、探放水、注浆、
灭火等
• 特点：对防爆、外形尺寸、重量等有特殊要求
• 常见类型：立轴式钻机是最早使用的钻机，目
前在浅孔钻机中仍占有一定比例。全液压钻机 在煤矿的应用越来越多，已成为我国坑道钻机 的主导机型
• 规格：钻孔深度在150m以内的钻机类型较多，
200m ～ 400m以内的成熟产品很少，500m以上 至1000m的国产钻机只有西安分院一家能够生 产，其余均为进口设备
2.2 ZDY系列钻机的应用情况
• 应用领域：煤矿、有色、水电、铁道、
建筑、核工业、地矿等系统
• 覆盖范围：分布在25个省市和自治区的
150多个单位，其中各大矿务局（煤业集 团） 均有使用；并出口伊朗、巴基斯坦
Biblioteka Baidu• 销售数量：累计销售1500余台，其中近
三年销售数量大幅度增长.
2.3 ZDY系列钻机的获奖情况
杂地层隧道掘进中的大管棚施工。
MK-6 型全液压钻机
MK-6型近水平长钻孔钻机是国家“九五”攻关项目的
最新科研成果,可用于大直径瓦斯抽放钻孔和大直径近水平工 程钻孔及非开挖工程施工.
主要技术参数
钻孔深度 m
600/800
回转速度 r/min
10~200
钻杆直径 mm
89/73
钻孔倾角 º
0 ~ ±10
2.1 ZDY系列钻机的发展历程
•1990年开始第二代产品的研制，在这一代产品 的开发规划中对钻机的基本参数作了重新调整， 使之分级更为合理，并扩大了系列范围，钻进 能力由30 m～ 1000m。至1996年，新系列的 MKG-5、MK-3、MKD-5、MKG-4、MK-2、 MKG-5A、MK-5、MK-5D、MK-4、MKD-5S 等型号的钻机先后研制成功。1996年根据生产 需要开始研制大直径深孔钻机，先后研制成功 了MK-6、MK-7两种近水平 大直径深孔钻机， 填补了国内空白。另外还研制了几种工程施工 钻机。
• 钻机的分类 • 煤矿坑道用钻机的现状 • 表征钻机性能的参数
1.1 钻机的分类
• 按传动方式分：机械式钻机、液压式钻
机、风动式钻机
• 按回转器结构型式分：立轴式钻机、动
力头式钻机、转盘式钻机
• 按破碎岩石钻具的运动方式分：冲击式
钻机、回转式钻机、振动式钻机、复合 式多功能钻机
1.2 煤矿坑道用钻机的现状
务局陈家山矿平均厚度10m的煤层中完成两个钻 孔，总进尺1667.5m，其中一个钻孔孔深865m。 该钻孔开孔倾角5º，开孔孔径300mm，终孔孔径 150mm，是我国目前煤矿井下最深的大直径全煤 层近水平定向钻孔。两个试验孔于12月19日连孔 抽放瓦斯，混合流量70m³/min,平均混合浓度 28%，最大孔口瓦斯浓度89%。截止2003年2月 13日，两个长钻孔累计抽放纯瓦斯量110万m³， 获得了良好的经济与社会效益。该项目已于2003 年7月通过国家科技部组织的专家验收，成果达 到国际先进水平。
主要技术参数
钻孔深度 m
800/1000
回转速度 r/min
10~200
钻杆直径 mm
89/73
钻孔倾角 º
0 ~ ±10
终孔直径 mm
150 ~200/160
输出扭矩 N·m 8000/10000
给进/起拔能力 kN 250
给进行程 mm
1000
功 率 kW
90
l 目前国内钻进能力最大的近水平坑道钻机
1.2 回转器及卡盘的结构及原理
MK-3型钻机回转器及卡盘结构示意图
1.3 液压系统原理
1.4 应用实例
•枣庄矿务局柴里煤矿 MK-2 •鹤壁矿务局九矿 MK-2 •六枝矿务局 MK-3 •太原西峪煤矿 MK-3
2 MKD-5S型
2.1 组成及特点
• 组成 • 特点 1) 钻进能力大，钻进深度在100m ～ 350m 2) 双泵系统，给进压力独立调节，调节范围大 3) 双变量调速系统，转速范围宽，扭矩大 4) 具有起下钻联动、夹转联动等多种联动功能，
900
给进/起拔能力 kN 50
功 率 kW 30
MKD-5S 全液压钻机
主要技术参数
钻孔深度 m 终孔直径 mm 钻杆直径 mm 钻孔倾角 °
回转速度 r/min 回转扭矩 N·m 给进能力 kN 起拔能力 kN 功 率 kW
100/350 200/94 73/63.5 0~±90 10~300 1900 115 79 37
ZDY系列全液压钻机及钻探技 术培训讲义 （钻机篇）
煤炭科学研究总院西安研究院 钻探技术与装备研发中心
钻机理论部分的学习内容
• 钻机概论 • ZDY系列全液压钻机的组成结构和
液压系统原理
• ZDY系列全液压钻机的维护与保养
第一章 钻机概论
• 钻机的一般知识 • ZDY系列全液压钻机介绍
1 钻机的一般知识
GY-15 型工程钻机
该钻机可用于高层建筑立交桥等大口径灌注桩施工， 以反循环钻进为主，在第四纪和坚硬岩石中均可高速钻进 底座采用步履和转向机构，移动方便对孔迅速，工作可靠， 运输方便。
最大钻深 50 m 最大孔径 1.5 m 最大提升力 100 kN 最大扭矩 7500,15000 N ·m 功 率 30 kW
2.7 应用实例
•北京矿务局大台煤矿 MKG-4 •北京矿务局大安山煤矿 MKG-5 •阳泉矿务局 MKD-5、MKD-5S •抚顺矿务局 淮北矿务局 MKD-5S •北京矿务局 MK-5 •淮南矿务局 神华集团神东公司 MK-4
3 MK-6、MK-7型
3.1 组成及特点
• 组成 • 特点 1) 钻进能力大，用于钻进大直径近水平长钻孔 2) 双泵系统，给进压力独立调节，调节范围大 3) 双变量调速系统，转速范围宽，扭矩大 4) 具有起下钻联动、夹转联动等多种联动功能，
1.3 表征钻机性能的参数
• 钻孔深度、钻杆直径、钻孔倾角 • 钻杆直径、给进行程 • 回转速度、输出扭矩 • 起拔能力、给进能力 • 电机功率、外形尺寸及重量
2 ZDY系列全液压钻机介绍
• ZDY系列钻机的发展历程 • ZDY系列钻机的应用情况 • ZDY系列钻机的获奖情况 • ZDY系列钻机的一般特征和规格型号
200/300
75
75/60
50/42
71/55.5
0°~ ± 90°
10~300 10~700
1300
600
38
54
22
MKG-5 型全液压钻机
主要技术参数
钻孔深度 m
300/400
终孔直径 mm
75/60
钻杆直径 mm
71/55.5
钻孔倾角
0 ~ ±90 º
回转速度 r/min 10~800
最大扭矩 N·m
机械拧卸钻杆，自动化程度高
2.2 回转器结构
MKD-5S型钻机回转器结构示意图
2.3 卡盘结构
胶囊式卡盘结构示意图
2.4 夹持器结构及工作原理
MKD-5S型钻机夹持器结构示意图
2.5 液压系统原理
MKD-5S型钻机液压系统原理图
2.6 分析液压系统的方法
• 系统—回路—元件 • 两个主要回路 • 联动回路 • 液压元件的作用
4 钻探工艺参数的调整
• 三个调节参数：转速、扭矩、给进压力
终孔直径 mm
150/94
输出扭矩 N·m 1700 ~ 5900
给进能力 kN
210
起拔能力 kN
210
功 率 kW
75
l 角度调整范围可根据用户要求设计
（该型钻机在阳泉矿务局岩层中钻成终孔直径153mm,深度603.5m
的钻孔）
MK-7 型全液压钻机
MK-7型近水平长钻孔钻机是1999年度科研院所技术开 发研究专项资金项目的最新科研成果,可用于大直径瓦斯抽放 钻孔和大直径近水平工程钻孔及非开挖工程施工.
MK-3 型全液压钻机 MK-2 型全液压钻机
主要技术参数
机型
MK-3
MK-2
钻孔深度 m 150/100
75
终孔直径 mm
75
75
钻杆直径 mm 42/50
42
钻孔倾角 º
0 ~ ±90
回转速度 r/min 10~280/10~140 10~155/10~75
回转扭矩 N·m 290/590
220/450
GX-1 型 旋 喷 钻 机
GX-1大功率多功能旋喷钻机，既可用单管旋喷，也可 用Ф73二重管和Ф89三重管旋喷或摆喷。主要用于地基加固 和地质灾害治理。适宜于黄土层、粘土层及回填土层，配潜
孔锤可用于卵砾石层钻进。
钻孔深度 m
30
钻杆直径 mm 50/42
回转扭矩 N ·m 765 /2435
回转速度 r/min 10-112 10-38