千米大直径反井钻机动力头箱体结构设计

陈 云，余 洋

中煤科工集团宁夏天地奔牛实业集团有限公司 宁夏银川 750001

国外从20世纪60年代开始进行反井钻井技术的研究和应用，目前最大钻孔深度已达 1 000 m，最大钻进直径达到 7.0 m。近年来，国外研究大直径反井钻机的公司陆续推出大型号反井钻机系列，相对于国内目前最大的 BMC 大直径反井钻机，其在硬岩钻进方面的技术参数优势较为明显。现阶段，国内在水电、冶金、矿山等行业内有着大量直径在 7.0 m 以内的斜井与竖井工程，目前采用反井钻机钻凿直径为1.4～3.0 m的导井，再通过 1～ 2 次人工爆破刷大成井，在刷大过程中，安全控制难度大，作业空间小，工作环境恶劣，因此研发 7.0 m 直径反井钻机进行一次扩孔成井，市场需求广阔。

千米大直径智能化反井钻机动力头总功率达到640 kW，与 400 和 600 型反井钻机不同，动力头采用多点变频驱动，动力头箱体采用上下剖分式结构，箱体在钻机架体上沿轨道上下滑动工作，需要承受工作反转矩和导孔拉力以及扩孔推力。箱体材料为ZG30SiMn，采用铸造工艺。笔者以该型动力头箱体为主要研究对象，进行结构设计和强度分析[1-5]。

1 结构设计

千米大直径智能化反井钻机如图 1 所示。反井钻机导孔钻头冷却水从动力头输出空心主轴上端进入，经钻杆到达钻头进行冷却，冷却水具有一定的压力，将钻渣从钻杆和钻孔之间的环形空间反向冲至孔口。反井钻机动力头上的液压马达或变频电动机减速器通过 1 对圆柱齿轮将转矩传递给输出主轴。……