文章来源：《智能矿山》2022年第7期“技术与装备推广”专栏
作者简介：刘志强，研究员，博士，中国煤炭科工集团有限公司一级首席科学家，现任矿山深井建设技术国家工程研究中心主任
针对煤矿智能开采工作面高效、安全通风要求，为了加快独立采区通风井筒建设，北京中煤矿山工程有限公司利用机械破岩及破岩刀具技术优势，基于复杂地层反井钻进井筒工艺研究成果，组织研制了BMC600型反井钻机。该钻机通过导孔钻进和一次扩孔钻进，形成直径为5.0 m的井筒，并根据地层条件进行不同形式的井筒支护，可快速建成采区的独立进风和回风井筒。相比较于传统的钻爆井筒施工方法，具有占用农田面积小、全部工序地面操作、机械破岩钻进对围岩扰动小、不产生及排放有害气体等优势。BMC600型反井钻机主要技术参数见表1。
BMC600型反井钻机采用倒“T”形钻架结构（图1），可承受高压力和高转矩组合作用且能保持稳定；旋转驱动采用4台具有自由轮功能的液压马达，可实现导孔钻进和扩孔钻进的高效低能耗参数切换；创新了液压滑块卡固钻杆连接结构方式（图2），省去了人工装卸卡瓦环节，可实现钻机钻杆的自动装卸；在控制方面，根据反井钻井工艺，可实现钻杆防反转、自动拧紧、蹩钻保护、安全自锁等功能，双人作业即可完成全部工序。
图1 倒“T”形钻架结构
图2 钻机动力头驱动系统
BMC600型反井钻机研制受到了国家科学技术部科研院所专项资金的资助，并已广泛应用于煤矿采区风井快速建设，在国能包头能源有限责任公司李家壕煤矿的应用中，最大钻井直径达到6 m（图3、图4）。此外，BMC600型反井钻机钻机还推广应用到水力发电、抽水蓄能电站及隧道工程等领域，其中典型工程施工项目多为国家重点工程。在现代化的金沙江白鹤滩水电站建设中，BMC600型反井钻机穿过坚硬的玄武岩地层，钻成直径3.5 m的各种井筒20多个，避免了人工钻爆对围岩的破坏，围岩稳定且无需进行支护，减少了大量材料消耗和辅助工作量；在厦门抽水蓄能电站，配合定向钻进技术，钻成直径2.5 m、斜长400 m、倾角53°的大倾角压力管道斜井，斜井偏斜率小于1.5％；在敦格铁路和八达岭高铁建设中，在花岗岩地层完成直径3.0 m、深度430 m的通风竖井钻进，快速解决了长大隧道独头施工的通风难题，为铁路隧道快速建设发挥了重要作用。BMC600型反井钻机还较好地服务于“一带一路”矿山和地下工程建设，在巴基斯坦、厄瓜多尔、赞比亚等国家成功应用。BMC600型反井钻机的成功研制，为井筒施工向智能化方向转变起到了推动作用。
图3 BMC600型反井钻机主机现场布置（李家壕煤矿井下直径6.0 m通风竖井）
图4 BMC600型反井钻机直径6.0 m扩孔钻头入孔（李家壕煤矿井下直径6.0 m通风竖井）
