一 钻机部分

1 用途及使用范围

ZYWL-6000D型煤矿用履带式全液压定向钻机（以下简称钻机）主要用于煤矿井下瓦斯抽（排）放孔、注浆防灭火孔、煤层注水孔、防突卸压孔、地质勘探孔等各类工程定向钻孔的施工。适用于岩石坚固性系数f10的各种煤层、岩层。钻机可独立行走，原地转弯，要求巷道或钻场高度大于3m，宽度大于4m，断面大于12m²。该钻机主要配套产品有孔底马达，随钻测量系统、定向钻杆等。

2 型号含义

Z   Y   W   L ―6000 D

3 主要技术参数

钻进深度(m)                      ＞1000

开孔直径(mm)                     96、113、133、153

终孔直径(mm)                     96、113、133

钻杆直径(mm)                     73(墩粗部位76)

额定输出转速(r/min)              50～200

额定输出转矩(N.m)                6000～1400

给进力(kN)                     160

起拔力(kN)                       160

正常推进速度(m/min)            0～1.5

给进行程(mm)                     1500

行走速度(m/min)                   22

爬坡能力(°)                     20

         外形尺寸(mm)                     3830×2100×1850 (长×宽×高)

         重量(kg)                         约12500(不包含钻具)

电动机：                             YBK2-280M-4（90KW）

油泵：                               90R-075 + ERR-100B + LRR-025C

马达：                               A6V160

    水泵：                               L1122

4 主要结构和工作原理

4.1 整体结构

钻机整体结构如图1所示，主要由油箱、操作台、动力头、机架、夹持器、电机组件、电脑柜、履带车、电控柜、水路系统、锚固立柱及附件等部分组成。该钻机具有回转钻进（动力头主轴和卡盘夹紧钻杆一起回转）和定向钻进（动力头主轴和卡盘夹紧钻杆但不旋转）两种功能。配上定向钻杆、无磁钻杆、定向水辫、孔底马达、随钻测量系统，钻机即可实现定向钻进。

1-夹持器  2-动力头  3-机架  4-油箱  5-泥浆泵组件  6-支撑行走操作台  7-电控柜  8-电脑柜  9-电机组件  10-水路系统  11-钻机操作台  12-照明灯  13-履带车  14-支撑油缸

图1 总体结构图

4.2油箱组件

油箱组件（图2）主要由箱体、空气滤清器、回油滤油器、液位温度计和高压过滤器等部件组成。油箱的有效容积为300L，使用46#抗磨液压油，其作用是存储和过滤液压油，同时具备散热功能。空气滤清器置于油箱顶部，加油时，滤去液压油中气泡和杂质。吸油过滤器置于油箱与滤油器连接管组件之间，用于泵吸油过滤，如出现吸油不畅，应立即清洗过滤器。高压过滤器用于主泵和辅泵出油过滤。液位温度计监测油温和油位。

1-放油管  2-油箱体  3-回油过滤器  4-空气滤清器  5-吸油过滤器  6-高压过滤器  7-滤油器连接管组件  8-溢流阀板  9-回油合流块  10-液位温度计

图2 油箱

4.3 操作台

操作台由钻进操作部分和支撑行走操作部分组成。

钻进操作部分（图3）主要由操作台架、液控手柄及液控阀板、微调阀组、手动换向阀及控制板、压力表、胶管等组成。操作台是通过液控手柄控制主多路阀（PVG120和PVG32），将泵站提供的压力油通过多路换向阀组分配到各液压执行元件，实现钻机的各种功能。液控手柄由7片阀组成，分别控制动力头的正、反转、动力头正常进退及快速进退，卡盘、夹持器和刹车的夹紧或松开，泥浆泵的开和关；微调阀组由3片阀组成，分别控制旋转压力，泥浆泵转速，推进速度；手动换向阀组由3组阀组成，分别控制正常钻进和行走支撑，装钻杆和拆钻杆，正常钻进和上、下钻杆功能的切换（操作示意见图4）。

1-操作台架  2-手动换向阀  3-微调阀组  4-压力表  5-液控手柄及液控阀板

图3 钻进操作台

图4 操作示意图

支撑行走操作部分主要由操作台架、支撑多路阀、行走操作手柄等组成。支撑多路阀由5片阀组成，右边的第1片阀为功能选择阀，控制同一组油缸升降功能切换，其余4片阀的分别控制7根锚固油缸升降；行走操作手柄由2片阀组成，通过液控手柄控制主多路阀，实现履带车前进、后退和转弯。

1-台架  2-支撑多路阀  3-行走操作手柄

图5 行走支撑操作台

4.4 动力头

动力头（图6）主要由液压马达、减速箱、卡盘、锁紧机构和过滤器等组成。动力头是将液压能转换成机械能的机构。高压油驱动液压马达旋转，经减速箱减速后带动主轴和钻具旋转，输出转速和转矩。变速箱为两级齿轮传动机构。调节马达上的手轮，可改变马达的排量，实现无级调速。

1-马达  2-减速箱  3-锁紧机构  4-过滤器  5-卡盘

图6 动力头

卡盘主要由壳体、前后端盖、胶套、卡瓦、传扭盘、长短销、弹簧和液控单向阀等零件组成，在液压力的作用下，依靠液控单向阀、胶套、卡瓦、弹簧等零部件共同完成卡盘夹紧、松开功能。夹紧钻杆时，高压油经主轴、卡盘后端盖及其上的液控单向阀注入密封油腔，胶套受到径向的压力而收缩，使卡瓦组向中心移动，夹紧钻杆，此时停止供油，液控单向阀关闭，密封油腔内保持高压，在液压力的作用下，卡盘处于常闭式状态；松开钻杆时，控制油路供油，液控单向阀被打开，密封油腔回油，压力释放，在弹簧力作用下，卡瓦松开。（卡盘装拆过程12.2.1卡盘装拆）

1-连接盘  2-液控单向阀  3-壳体  4-胶套  5-卡瓦  6-端盖  7-传扭盘  8-销

图7  卡盘结构及原理图

锁紧机构(图8)主要由壳体、弹簧、卡瓦和轴等组成，采用油压夹紧，碟簧松开的结构。夹紧时，液压油进入油腔，卡瓦夹紧轴，轴与减速箱第一级传动轴连接（键连接），实现动力头的制动，松开时，液控单向阀松开，在碟簧力的作用下，卡瓦松开，解除锁定。

1-轴  2-壳体  3-卡瓦  4-碟簧

图8  锁紧机构

4.5 机架

机架（图9）主要由机架固定座、给进油缸、导轨、拖板和托轮等组成。油缸往返运动带动拖板，实现动力头的前进、后退，行程为1500mm。动力头用销轴固定在拖板上，机架作用是承受动力头推进力（起拔力）、和动力头旋转产生的力矩。

1-机架固定座  2-导轨  3-拖板  4-油缸  5-托轮

图9  机架

4.6 夹持器

     夹持器（图10）主要由壳体、前后端盖、胶套、卡瓦、弹簧、液控单向阀等组成，结构与工作原理同卡盘类似，高油压进入夹持器壳体后压缩胶套夹紧卡瓦，弹簧回弹带动卡瓦松开，夹持器安装机架的最前端，其作用是夹紧钻杆，防止钻杆从钻孔中滑出，并与卡盘配合，旋紧或松脱钻杆间的连接螺纹（夹持器装拆过程见12.2.2夹持器装拆）。

1-端盖  2-壳体  3-胶套  4-卡瓦  5-传扭盘  6-液控单向阀  7-弹簧  8-底座

图10  夹持器

4.7 电机组件

电机组件（图11）主要由电动机、三联油泵、联轴器、泵进出油组件等部件组成。电机组件是钻机的动力源，将电能转换成液压能(压力油)，电动机通过联轴器带动油泵旋转，油泵从油箱吸油并输出压力油。联轴器采用鼓形齿轮结构，与电动机端平键连接，与泵端花键连接。三联油泵由闭式泵、主泵、辅泵组成。闭式泵提供水泵驱动马达的动力源；主泵输出的高压油供动力头旋转，推进油缸快速进、退，履带车行走马达行走。辅泵输出的压力油供卡盘、夹持器和刹车的开、闭，推进油缸的正常进、退，支撑油缸的支撑、收回等。

1-电动机  2-联轴器  3-闭式泵  4-主泵  5-辅泵

图11 电机组件

4.8 电控部分

电控部分主要有隔爆兼本安型真空磁力启动器、隔爆兼本安型计算机、本安键盘、隔爆型电机、隔爆型矿灯、隔爆型急停按钮及本安型探管等组成(详见电控部分)。

4.9 支撑油缸

支撑油缸（图12）由左前下支撑油缸、左前上支撑油缸、右前下支撑油缸、右前上支撑油缸、左后下支撑油缸、右后上支撑油缸组成。支撑油缸固定在履带车上，根据钻场或巷道高度确定是否使用加长杆。其作用是将钻机锚固在钻场或巷道的顶底板之间。

图12  上\下支撑油缸

4.10 履带车

履带车（图13）主要由履带底车和安装平台组成。其作用是安装钻机的油箱、操作台、电动机组件、冷却器、机架、电控柜、电脑柜、泥浆泵和支撑立柱等部件。操作行走手柄，钻机在履带车行走马达的驱动下可实现前进、后退和转弯，使钻机在短时间内转移工作场地。

图13  履带车

4.11 水路系统

水路系统（图14）分泥浆泵水路系统和冷却器水路系统，泥浆泵水路系统由过滤器组件、泥浆泵组件、蓄能器组件及流量计组件组成，冷却器水路系统由冷却器和进出水阀块组成。钻进高压水从过滤器组件吸水，液压马达驱动泥浆泵活塞产生高压水，经蓄能器、流量计进入水辫、定向钻杆、螺杆马达。高压水驱动螺杆马达带动钻头旋转切割煤或岩石，高压水的压力和流量通过操作台上的水压力表和流量计显示，蓄能器吸收高压水脉冲，有效保护螺杆马达不受过大的冲击。

1-流量计  2-蓄能器  3-泥浆泵  4-过滤器  5-驱动马达  6-进出水阀块  7-冷却器

图14 水路系统

5 地面调压试车

5.1所有操作人员须经培训合格，并持有上岗证，方可进行操作。

5.2 经空气滤清器油网加入46＃抗磨液压油至油位计上标位，开机试车后油位会下降，应及时补油至上标位。

5.3 泥浆泵在初次使用时请加注20号机械油，并请在第一次使用后1000小时更换一次。

5.4 连接电源，电动机接线电压等级应与电源电压等级相符合，电动机的旋转方向应与油泵标注的箭头方向一致。

5.5 调定工作压力：

所有泵、多路阀在出厂时均已将压力设定为最佳工作压力：主泵28MPa、闭式泵25MPa、副泵25MPa、主多路阀安全压力26MPa、副多路阀安全压力25MPa、动力头马达正转压力25 MPa、反转25 MPa、行走压力25 MPa；快速进退、正常进退、卡盘、夹持器、刹车及支撑压力均为20 MPa。如在工作过程中发现执行元件的最高压力与上述压力不符，可按以下方法调节，压力调节顺序由高到低调节：

a.主多路阀入口安全阀压力调节：先将“钻进/上下钻杆”切换阀换至“钻进”位，将主多路阀各阀片阀芯置于中位，将第二片阀的压力阀锁死，并将第二片阀阀芯换至前位或后位，待油缸抵达最前端或最后端时，调节首片的主安全阀压力至设定压力，再将第二片阀的压力调回原设定值。

b.动力头马达旋转压力调节：将“钻杆功能阀”换至“拆钻杆”位，将主多路阀各阀片阀芯置于中位，将第一片阀的A/B口堵上，将第一片阀的阀芯置于前位或后位，调节该阀片相应的压力阀至设定压力。

c.快速进退压力调节：将“钻进/上下钻杆切换阀”换至“钻进”位，将主多路阀各阀片阀芯置于中位，将第二片阀阀芯换至前位或后位，待推进油缸置于最前端或最后端时，调节该阀片相应的压力阀至设定压力。

d.行走压力调节：将主多路阀各阀片阀芯置于中位，将第三片及第四片阀的A/B口堵上，分别将第三片或第四片阀的阀芯置于前位或后位，调节该阀片相应的压力阀至设定压力。

e.副多路阀安全阀压力调节：将副多路阀各阀片阀芯置于中位，将第一片阀的压力阀锁死，并将第一片阀阀芯换至前位或后位，调节首片的主安全阀压力至设定压力，再将第一片阀的压力调回原设定值。

f.卡盘、夹持器、刹车压力的调节：将副多路阀各阀片阀芯置于中位，将相应阀片（第一、二、三片）的手柄置于前位或后位，调节该阀片相应的压力阀至设定压力。

g.正常进退压力调节：将“钻进/上下钻杆切换阀”换至“钻进”位，将副多路阀各阀片阀芯置于中位，将第四片阀阀芯换至前位或后位，待推进油缸置于最前端或最后端时，调节该阀片相应的压力阀至设定压力。

h.支撑压力调节：先将“钻进/行走支撑切换阀”换至“行走支撑”位，将支撑多路阀压力阀锁死，将副多路阀各阀片阀芯置于中位，将某一上立柱油缸伸出至最高位，调节副多路阀第五片的相应压力阀至设定压力，再将支撑多路阀的压力阀调回原设定值。

5.6 调节转速

调节马达或泵的排量均可调节钻机的输出转速。

顺时针缓慢旋转马达上的手轮，马达排量逐渐增大，钻机输出转速逐渐减小，逆时针缓慢旋转马达上的手轮，马达排量逐渐减小，钻机输出转速逐渐增大。正常钻进时，只需调节马达上的手轮，就能满足钻孔转速的要求。

注：调节转速时，钻机必须在空载或停止旋转和推进状态下进行。

5.7 试车

5.7.1将“正常钻进/行走支撑”和“正常钻进/上下钻杆”两手动换向阀手柄均置于正常钻进工作位置，操作卡盘手柄，松开卡盘，放入一根钻杆，卡盘夹紧钻杆后再操作旋转手柄，动力头在卡盘夹紧钻杆下分别在高、低速，正、反转状态下分别各运转5 min。操作马达上的手轮，调节旋转转速。

5.7.2操作 “前进/后退”手柄，动力头往复运行10次；操作“推进微调”，调节动力头前进、后退运行速度；操作“快进/快退”手柄，动力头快速往复运行5次。

5.7.3将“卡盘夹紧/松开”手柄置于松开位置，放入一根钻杆，操作手柄，卡盘夹紧、松开5次，卡盘运行应平稳均匀，卡瓦在中空主轴内伸缩平直。卡盘夹紧时应能夹紧钻杆，且夹痕应均匀，卡盘松开时，能轻松放入或取出钻杆。

5.7.4将“夹持器夹紧/松开”手柄置于松开位置，放入一根钻杆，操作夹持器手柄，夹持器夹紧、松开5次，夹持器运行应平稳、均匀，卡瓦伸缩平直。夹持器夹紧时应能夹紧钻杆，夹痕应均匀，夹持器松开时，能轻松放入或取出钻杆。

5.7.5将“刹车制动/解除”手柄置于制动工作位置，操作旋转手柄，刹车制动、解除各3次，刹车制动动力头一级传动轴后，操作旋转手把，压力到25 MPa，动力头主轴不得旋转。

5.7.6 将“泥浆泵开/关”手柄置于打开工作位，泥浆泵马达和泥浆泵均运转正常，出水流量和压力平稳、正常。

5.7.7 试车时观察操作台上压力表压力情况，动力头正、反转压力应小于4 MPa，油缸往复运动压力小于2 MPa，总回油压力小于0.4 MPa，水泵驱动压力小于4 MPa，水压小于3 MPa。各油管连接处不得有泄漏现象；卡盘和夹持器卡瓦伸缩平直，钻杆上的夹痕均匀；各部运转应平稳，不得有异常声响和异常现象，否则应停机检查。

5.7.8 履带车试车

1）履带车行走试车：将“正常钻进/行走支撑”手动换向阀手柄置于行走支撑工作位置。将行走多路阀上左、右侧履带行走手柄同时置于前进位，履带车前进；将左、右侧履带行走手柄同时置于后退位，履带车后退；将左侧履带行走手柄置于前进位，右侧履带行走手柄置于中位或后退位，履带车右转弯（右侧履带控制手把置于中位时转弯半径大）；将右侧履带行走手柄置于前进位，左侧履带行走手柄置于中位或后退位，履带车左转弯。操作人员操作履带车行走、转弯、爬坡时，注意左、右两个履带行走手把的匹配。

2）履带钻机支撑试车：将“正常钻进/行走支撑”手动换向阀手置于行走支撑工作位。操作锚固多路阀手柄，分别控制上下支撑油缸活塞杆升降各3次，看各油缸活塞杆升降是否运动灵活、到位；升出下油缸活塞杆，油缸行程到位后看履带车是否平稳，履带车应离开地面。履带车抬起或下降时，注意各个升降手把的匹配，防止履带车侧翻。

6 下井运输

6.1为了正确完成钻机的拆卸和井下安装，从事该项工作的人员应根据技术文件，熟悉本机结构，详细了解并掌握各连接部位的连接和拆卸方法（建议按4.1所示进行部件拆卸）。

6.2油箱内的液压油放置于干净的容器内，单独运输。

6.3所有外露油管孔要包裹或加帽罩，防止脏物进入元件和胶管内。

6.4钻机运输过程中应避免碰撞和跌落。

6.5当巷道高度受限时，建议使用运送井下液压支架的平板车运送履带钻机。

7 井下安装试车

7.1 钻机安装

7.1.1钻机运输到预定钻场后，安装前，首先清理好钻场，钻场周围的岩层应安全可靠，且具有足够的空间，通风良好。

7.1.2严格按照拆卸程序进行整机安装。

7.1.3 完成钻机各零部件的装配后，根据管路图进行正确连接（详见图15和表1），并注意连接管路过程中清洁各接头。

图15 液压管路图