1. 钻井队八大件六块铁指的是什么
钻井八大件与钻井八大系统
钻井的八大件:天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘
1井架
井架由井架的主体、人字架、天车台、二层台、工作梯、立管平台、钻台和井架底座等几个部分组成，主要用于安放和悬挂天车、游车、大钩、吊环、液气大钳、液压绷扣器、吊钳、吊卡等提升设备与工具。
2天车
天车一般是多个滑轮装在同一根芯轴或两根轴心线一致的芯轴上。现在的天车大都是滑轮通过滚柱轴承装在一根芯轴上。芯轴一般是双支承的，轴的直径较大，芯轴的一端或两端有黄油嘴，芯轴里有润滑油道。润滑脂从黄油嘴注入，以润滑轴承。
3游车
游车的形状为流线型，以防起下时挂碰二层台上的外伸物。同时，游车要保证一定的重量，以便它在空载运行时平稳而垂直地下落。现在，钻机各型游车都是一根芯轴，滑轮在轴上排成一列，其结构与天车相似。
4大钩
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大钩是提升系统的重要设备，它的功用是在正常钻进时悬挂水龙头和钻具，在起下钻时悬挂吊环起下钻具，完成起吊重物、安放设备及起放井架等辅助工作。目前使用的大钩有两大类。一类是单独的大钩，其提环挂在游车的吊环上，可与游车分开拆装，如DG—130型大钩;另一类是将游车和大钩做成一个整体结构的游车大钩，如MC—400型游车大钩。为防止水龙头提环从大钩中脱出，在钩口处装有安全锁体、滑块、拔块、弹簧座及弹簧等构成的安全锁紧装置。为悬挂吊环和提放钻具，钩身压装轴及挂吊环轴用耳环闭锁，用止动板防止两支撑轴移动。钩身与钩杆用轴销连接，钩身可绕轴销转一定角度。
5绞车
绞车是构成提升系统的主要设备，是组成一部钻机的核心部件，是钻机的主要工作机械之一。其功用是:提供几种不同的起升速度和起重量，满足起下钻具和下套管的需要;悬挂钻具，在钻进过程中送钻和控制钻压;利用绞车的猫头机构上、卸钻具螺纹;作为转盘的变速机构和中间传动机构;当采用整体起升式井架时用来起放井架;当绞车带捞砂滚筒时，还担负着提取岩心筒、试油等项工作;帮助安装钻台设备，完成其他辅助工作。 6水龙头
在一部钻机中，水龙头既是旋转系统的设备，又是循环系统的一个部件。它悬挂于大钩之下，上接有水龙带，下接方钻杆。在钻进时，悬挂并承受井内钻柱的全部重量，并将钻柱与水龙带连接起来，构成钻井液循环通道。
7转盘
转盘主要由水平轴、转台、主轴承、壳体、方瓦及方补心等组成，其主要作用是带动钻具旋转钻进和在起下钻过程中悬持钻具、卸开钻具螺纹以及在井下动力钻井时承受螺杆钻具的反向扭矩。转盘的动力经水平轴上法兰或链轮输入，通过锥齿轮转动转台，借助转台通孔中的方瓦和方补心带动方钻杆、钻柱和钻头转动;同时，方补心允许方钻杆轴向自由滑动，实现边旋转边送进。
8泥浆泵
泥浆泵，是指在钻探过程中向钻孔里输送泥浆或水等冲洗液的机械。泥浆泵是钻探设备的重要组成部分。在常用的正循环钻探中,它是将地表冲洗介质??清水)泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下，经过高压软管)水龙头及钻杆柱中心孔直送钻头的底端，以达到冷却钻头、将切削下来的岩屑清除并输送到地表的目的。
常用的泥浆泵是活塞式或柱塞式的，由动力机带动泵的曲轴回转，曲轴通过十字头再带动活塞或柱塞在泵缸中做往复运动。在吸入和排出阀的交替作用下，实现压送与循环冲洗液
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的目的。
钻井作业的八大系统:起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统
1、起升系统
起升系统是必不可少的，一般由井架、绞车、天车、游车、大钩、滚筒和钢丝绳组成。起升系统一般具有以下功能:
1)下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其他井下设备进、出井眼;
2)起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
2、旋转系统
旋转系统由转盘、水龙头、钻头、钻柱组成。其主要功能是保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的旋转扭矩和动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。 3、循环系统
循环系统由泥浆泵、泥浆池(钻机的“心脏”)、立管、水龙带、分离装置组成。其主要功能有以下几点:
1)从井底清楚岩屑;
2)冷却钻头和润滑钻具。
泥浆的功能有以下几点:
1)悬浮和携带钻屑;
2)润滑和冷却钻具;
3)稳定井壁;
4)平衡地层压力;
5)传递水平功率
6)泥浆录井。
泥浆的循环流程:
泥浆泵—地面高压汇管—立管—水龙带—水龙头—钻柱—(方钻杆、钻杆、钻铤)—钻头—环形空间—地面排出管线—固控设备—泥浆池—泥浆泵。
4、驱动与传动系统
驱动与传动系统由动力机、与传动部分组成。动力机一般为柴油机或电动机，传动部分由联轴器、离合器、变速箱、皮带传动及链条传动等装置组成。
驱动与传动系统主要功能是产生动力，并把动力传递给泥浆泵、绞车和转盘。
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5、气控系统
气控系统由控制机构、传输管线、阀门、执行机构(气动离合器等)以及气压及等组成。其主要功能是确保对整个钻机各个工作机构及其部件的准确、迅速控制，使整机协调一致的工作。
驱动与传动系统、气控系统组成了钻井的动力系统。
6、井控系统
井控系统由防喷器组、节流管汇、压井管线以及液、气控制机构组成。其主要功能是控制井内的压力，防止底层流体无控制地流入井中。
防喷器的功能:
1)密封钻具;
2)强行起下钻;
3)悬挂钻具;
4)手动、液动锁紧闸板;
5)用作分液系统;
6)可以剪断钻具。
节流管汇:由一系列特殊的、可远程控制的管线组成，用井口防喷器组关井后，司钻可以通过它释放井底压力，不至于造成井下失控。
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2. KZDB、XD-DB型交流变频电驱动顶驱式岩心钻机
KZ30DB、XD-35DB型交流变频电驱动顶驱式岩心钻机,由中国地质装备总公司和汶川科学钻探工程中心、核工业地质局等单位合作研制,是一种具有我国自主知识产权的新型电动顶驱式岩心钻机。钻探施工能力N口径分别为5000m、3500m。该钻机由工业电网提供动力源,采用模块化交流变频电驱动单元作为提升、回转、送钻、打捞等执行系统,采用全转矩控制、全机械化作业、全数字化操作的工作模式,融合机、电、液、气、电子及信息化技术为一体,服务于孔深3500m的矿产勘探及能源钻采深部钻探作业。
(一)钻机系统设计
1)采用重载K型钻塔,承载1350kN,导轨行程25m,实现18m立根钻进。
2)顶部驱动钻井系统直接在井架上部驱动钻柱,并沿井架内导轨上下移动,通过交流变频绞车实现减压钻进功能,完成回转钻进、钻井液循环、接立根/单根、上卸扣、倒划眼等操作。
3)采用以AC-VFD-AC交流变频方式驱动钻机主要执行部件(绞车、顶驱、绳索卷扬、转盘)的电机。实现顶驱、绞车等部件全程无级调速,取消机械换挡,传动简单、可靠。
4)采用全数字化交流变频控制技术,通过电传系统PLC、触摸屏和气、电、液及仪表参数一体化设计,实现顶驱、绞车、绳索卷扬、转盘等部件的智能化控制,并可实现远程钻进参数的监控。
(二)钻机主要结构
钻机主要结构部件包括K135钻塔、2.0钻井平台、电驱顶驱系统、电驱主绞车(含盘刹)、电驱绳索绞车(含盘刹)、电控系统、司钻房、井口自动化装置、泥浆泵及固控装置等。
1.钻塔、平台
采用K型钻塔,钻塔净空高度31m,最大钩载1350kN(5×6游车绳系),平台高度2.0m,立根盒容量4000m。钻塔结构如图2-14所示。
图2-14 K型钻塔结构示意图
2.顶驱系统
直驱电驱动高速顶驱作为核心部件(图2-15),具备回转、泥浆循环、加接单根、起下立根、拧卸丝扣等功能。该顶驱获国家发明专利,专利号:ZL201310367876.4。机械部分包括以下3部分:
图2-15 顶驱结构
1)托架-滑车总成,由托架与多组滚子组成。确保顶驱沿着导轨高速运动或者慢速给进的运动限制及抗扭功能。
2)电机-水龙头总成,由变频电机组件与水龙头组件组成。
3)自动摆管装置,由提吊侧摆机构与背钳拧卸机构组成。侧摆机构负责从平台拾取钻杆单根,或从二层台抓取立根;背钳拧卸机构负责单根钻杆或钻杆立根与顶驱主轴之间的丝扣拧卸。
3.主绞车
主绞车采用300kW交流变频电机,通过减速机、卷筒离合器输出扭矩与速度到卷筒,再通过天车、游车实现对顶驱的提升与下放;主卷筒通过电机编码器、制动单元实现能耗制动及零速悬停,通过液压盘刹实现安全制动;通过卷筒编码器可以精确测定顶驱系统在钻塔净空内的运行位置;通过过卷防碰、井架防碰实现对卷筒的安全制动。主绞车结构如图2-16所示。
图2-16 主绞车结构示意图
送钻装置包含:送钻变频电机通过大速比送钻减速机、送钻离合器、减速机、卷筒离合器输出扭矩与转速给主绞车卷筒。
主绞车具有以下特点:
1)传动方式:交流变频电驱动,气胎离合。
2)控制方式:闭环控制,可实现零位悬停。
3)安全模式:过卷防碰,井架钢丝绳防碰,电子防碰。
4)刹车模式:主刹车为液压盘刹,辅助刹车能耗制动。
5)制动形式:驻车制动、工作制动、紧急制动(失电)。
6)送钻控制:小功率变频电机实现自动送钻,可实现3000N调压精度。
7)控制显示:气源、润滑油压力、游车位置与游车速度的显示与报警。
8)互锁功能:主电机与送钻电机启动互锁。
4.绳索取心绞车
绳索取心绞车(图2-17)最大拉力:25000N;最高绳速:200m/min;钢丝绳直径:8mm;容绳量:4000m。该型绞车获国家发明专利,专利号:ZL201310368723.2,其设计特点及功能优势如下。
图2-17 绳索取心绞车
(1)设计特点
1)传动方式:交流变频电驱动,电磁离合器;
2)控制方式:闭环控制,可实现零位悬停;
3)刹车模式:主刹为液压盘刹,辅刹为能耗制动;
4)排列方式:自动排绳、自动换向;
5)控制显示:可检测绳长、绳速、张力。
(2)功能优势
1)具有电磁离合,可实现无动力自由下放;
2)具有液压盘刹,可实现安全制动;
3)具有排绳、张力、绳长等装置,提高打捞成功率。
5.电控系统(AC-VF-AC)
电控系统由动力部分、变频驱动部分以及各执行单元三部分组成。动力装置为网电变压器或柴油发电机组;变频驱动装置为VFD房(Variable-frequency Drive),包含顶驱电机、绞车电机、送钻电机、绳索绞车电机、转盘电机的变频器以及综合控制装置(包含可编程逻辑控制器PLC);执行单元包含各部件的变频电机、传感器、编码器、动力电缆及控制电缆。控制系统布局图如图2-18所示。
6.钻机操作间
钻机操作间是整个钻井现场的“司令部”,如图2-19所示。主要组成部分为电气控制部分和数字化操控界面。除此之外,包含现场多点视频监控、独立检测系统、现场通信装置等。
操作间实现了集中、智能、舒适、安全操控的功能。电气控制部分(元件面板)完成回转、升降转速、扭矩设定,加杆、拧卸、刹车等启停及作业流程;数字化界面包括触摸屏、显示屏等,其功能是在各个人机界面中显示工艺参数及设备运行参数并可进行设定。
7.工作室
除操作间的人机操作界面外,还配有远程监控工作室,设置了钻进参数工控机,可实时监视钻机各个部件的运行状态及主要的钻进工艺参数,包括钻进界面、网络布局、装置布局、趋势图、操作记录、数据记录等,不仅可以实时记录设备运行参数、工艺参数、操作记录等,而且可以存储备份并远程传输。
图2-18 电控系统布局图
图2-19 钻机操作间
8.辅助装置
为配合顶驱取心钻进工艺和单吊卡作业的完整流程,配备了液压吊卡、动力钳、气动卡盘三个机械化井口作业专用辅助装置,以提高作业效率、降低人工劳动强度。
1)液压吊卡(图2-20):用于提吊大直径绳索取心钻杆加接单根、立根,协助起下钻作业,可实现自动开合、自动插销、自动锁紧。该吊卡获国家发明专利,专利号:ZL201310367854.9;
2)动力钳:用于大直径大扭矩绳索钻杆自动拧卸的动力装置;
3)气动卡盘:用于孔口自动夹持大吨位大直径绳索钻杆的装置(图2-21)。
图2-20 液压吊卡
图2-21 气动卡盘
(三)钻机主要技术参数
KZ30DB、XD-35DB型电动顶驱钻机主要技术参数见表2-8。
表2-8 KZ30DB、XD-35DB型电动顶驱钻机主要技术参数
续表
(四)钻机应用实例
XD35DB型钻机,于2012年8月～2013年5月,在江西崇仁相山大型铀矿田为“中国铀矿地质第一科学深钻”提供装备支撑,实现全孔连续取心2818.88m,终孔口径Ф122mm;创造了国内S114大口径绳索取心钻深纪录。
自2012年7月起,KZ30DB型钻机用于设计孔深3350m的四川绵阳汶川科学钻探四号孔(WFSD-4)施工,采用电驱动转盘钻进工艺。
3. 套管钻井与常规钻井的主要区别是什么
套管钻井是一种独特的钻井工艺，其核心特征在于使用套管替代常规钻杆。其工作原理是，套管由顶部驱动装置驱动旋转，通过传递扭矩，带动安装在套管端部的工具组上的钻头进行钻进（套管钻井工具和装备）。
尽管套管钻井的泥浆循环、送钻、取芯方法以及防喷器组与常规钻井基本保持一致，但套管钻井的独特之处在于其简化了结构和降低了钻机高度。由于无需起下立柱，钻机高度可降低至约20米，这使得钻井作业更加高效（简化结构与降低高度）。
由于钻头内径小于套管，不能形成超过套管直径的井眼，因此在钻头上方会配备可伸缩的扩眼器。钻进时，扩眼器打开，扩大井眼直径。泥浆则从套管中进入，通过套管与井眼间的环形空间返回（扩眼与泥浆循环）。钻头固定在工具组前端，通过钢丝绳与绞车相连，更换钻头时，通过绞车和锁定装置进行工具组的起下操作（工具组操作与钻头更换）。
在套管钻井过程中，钻头钻进的同时也完成了下套管的工作。完成钻井后，可以直接开始固井作业，无需像常规钻井那样起出钻头（钻进与固井）。每根套管被逐个打入，不再被提起，显著简化了钻井流程。
套管钻井是指用套管代替钻杆对钻头施加扭矩和钻压，实现钻头旋转与钻进。整个钻井过程不再使用钻杆、钻铤等，钻头是利用钢丝绳投捞，在套管内实现钻头升降，即实现不提钻更换钻头钻具。减少了起下钻和井喷、卡钻等意外事故，提高了钻井安全性，降低了钻井成本。
4. 机械设备包括哪些
矿山设备有哪些及矿山设备用途
新型设备
超细层压自磨机
全截面气升式微泡浮选机
多频脱水筛尾矿干排
矿采作业中会应用都很多的专业性机械设备大致分为采矿设备，选矿设备，和探矿设备。矿山机械是指直接用于矿物开采和富选等作业的机械，包括采矿机械和选矿机械。探矿机械的工作原理和结构与采矿机械大多相同或相似，广义说也是一种矿山机械。矿山作业中还应用大量的起重机、输送机、通风机和排水机械。
采矿设备
掘进的有掘进机/扒矸机/皮带运输机/转载机/破碎机等采煤的
有采煤机滚筒采煤机、刨煤机、弯曲刮板运输机、自移式液压支架、桥式转载机和伸缩胶带运输机/液压支架/刮板输送机等
包括开采金属矿石和非金属矿石的采掘机械；开采石油用的石油钻采机械滚筒采煤机、刨煤机、弯曲刮板运输机、自移式液压支架、桥式转载机和伸缩胶带运输机
选矿设备
按选矿流程可分为破碎机械（圆锥破碎机，鄂式破碎机，箱式破碎机，反击式破碎机等）、粉磨机械、筛分机械、分选（选别）机械和脱水机械，以及各种生产线等。其中分选机械按作用原理分为重力选矿机械、磁选机、浮选机和特殊选矿机械。选矿机械还用于建材、化工、玻璃、陶瓷等其他工业部门。选矿是在所采集的矿物原料中，根据各种矿物物理性质、物理化学性质和化学性质的差异，选出有用矿物的过程。实施这种过程的机械称为选矿机械，选矿机械按选矿流程分为破碎、粉磨、筛分、分选(选别)和脱水机械。
探矿设备
主要有转钻机，回转式立轴钻机，井架（钻塔）、绞车、动力机（电动机、柴油机）和泥浆泵等设备
，以及机械手和拧管机等附属设备。
5. 超深井钻机
超深井由于其建井、钻井和完井时间都比较长，而且普遍存在地层结构复杂的问题，因此对钻井设备的要求是：①可靠性高；②过载能力大，能够及时处理井下事故；③同时超深井钻井还有一个特殊性，就是起下钻所用的时间在整个钻井过程中所占的比重非常大，因此钻井效率也是考核钻机的一个非常重要的指标。
1.1.1 国外超深井钻机技术现状
为了适应勘探开发更深地层油气藏的需要，深井石油钻机趋向大型化，要求功率大、性能好、自动化程度高，可满足和适应深井钻井的多种需要。钻机钻深能力已达15000m，最大钩载达12500kN。为了提高起升工作效率，绞车功率有进一步提高的趋势，功率5220kW的绞车已经问世。另外，国外开始将交流变频技术应用于大型超深井钻机。
目前，美国钻机技术水平代表着国际上石油钻机的最高水平，其中以National Oilwell Varco公司为代表，其主要特点是：①钻机趋向大型化、结构型式多样化。如绞车功率可达4477kW，钻井深度可达15000m，泥浆泵的水马力达2350kW，车装式、拖挂式、橇装模块式种类齐全。②电气传动技术的进步使得传动更加简单，特别是广泛使用了交流变频驱动技术。已开发出Wirth和Varco ADS齿轮传动单轴绞车，还可以使用主电机能耗制动取代辅助刹车。③新型的一体化旋升式井架和底座、多节自升式井架的起放更安全，使钻机在钻井过程中更稳定，占用井场面积更小。④盘式刹车、顶部驱动钻井装置、立根自动排放机构、铁钻工装置的使用，使钻井智能化、自动化成为现实，使科学钻井成为可能。⑤钻机移运性能不断提高，快速搬迁能力成为钻机的关键竞争力。⑥注重以人为本，更加适应HSE要求。
挪威MH公司研究开发Ramrig液压驱动石油钻机，钻深15000m，额定载荷为9800kN。此外，前苏联乌拉尔重型机器制造厂、加拿大公司和德国德马克公司等均生产了钻井深度大于12000m的超深井钻机。
（1）美国NOV公司（National Oilwell Varco，国民油井瓦科公司）
早年生产的超深井钻机主要是直流电驱动，其代表产品主要有E3000/E3000-UDBE及4000-UDBE型，绞车功率分别为2237kW和2983kW，名义最大钻深分别可达9144m和12192m，为内变速多速绞车，主刹车有带式刹车和液压盘式刹车，辅助刹车均为电磁涡流刹车。由于受直流调速范围的限制及大功率链传动的结构限制，这种内变速多速绞车的发展有一定的局限性。随着交流变频技术的发展，大功率变频调速技术的成功应用，超深井钻机目前以交流变频驱动为主。
目前，美国NOV公司超深井钻机配置的绞车有单速和双速，基本都是齿轮传动，绞车功率为2983～5220kW，各个级别都有产品，主刹车采用的是主电动机能耗刹车，辅助刹车采用的是液压盘式刹车；配有 P型和 FC型钻井泵，功率均为1641kW，压力51.7MPa；配有的3种转盘；有7350kN、9800kN的大钩、水龙头（工作压力51.7MPa）。
国内进口有多台E3000型电驱动钻机，该钻机的主要技术参数见表1.1（纪人公等，1994）。
表1.1 美国NOV公司E3000型钻机基本参数
（2）美国Rowan公司
美国Rowan公司是一家生产制造大型钻井平台、特深井陆地钻机和海洋陆地钻井服务的上市公司，已生产制造了9 台 9000m和 3 台 12000m陆地特深井钻机，改造了12000m钻机2台。中国石化集团公司决定从Rowan公司购买一台12000m钻机，钻机基本参数见表1.2（孟祥卿等，2006）。
表1.2 美国Rowan公司12000m钻机基本参数
（3）前苏联的乌拉尔机械-15000型钻机
前苏联科拉超深井（СГ-3）于1970年5月开始钻进，其目的任务：①研究科拉半岛地区波罗的地盾太古宙结晶基底和含镍的贝辰加杂岩的深部结构，查明包括成矿作用在内的地质作用的特点；②查明大陆地壳内地震界面的地质性质并取得有关地球内部热状态、深部水溶液和气体的新资料；③获得最充分的有关岩石物质成分及其物理状态的信息，揭露和研究地壳花岗岩层和玄武岩层之间的边界带；④完善现有的和创立新的超深钻进的技术和工艺，以及深部岩石和矿石的综合地球物理研究方法（E.A.科兹洛夫斯基，1989）。
СГ-3井使用涡轮马达和铝合金钻杆，进行超前孔裸眼钻进，第一阶段钻进至7263m井深，采用乌拉尔机械-4З钻机（表1.3），第二阶段从7263m开始采用乌拉尔机械-15000钻机（表1.3）。
表1.3 科拉超深井的钻机技术参数
（4）德国的UTB-1型KTB钻机
联邦德国大陆深钻计划（KTB）是德国第一个国家的大规模地学研究计划，以超深孔的施工为中心，达到“进行关于地壳较深部位的物理、化学状态和过程的基础调查和评价，以了解内陆地壳的结构、成分、动力学和演变”的目的。KTB主孔（设计深度14000m）的钻机的研制、建造和操作运行是由UTB ULTRATIEF钻探股份公司来完成的，该公司由德国深钻有限公司（DEUTAG）、德国建井与深钻有限公司（DST）和国际深钻有限公司（ITAG）组成，钻机的主要技术参数见表1.4。
表1.4 UTB-1型KTB钻机技术参数
（5）德国Herrenknecht GmbH公司的InnovaRig钻机
2007年德国Herrenknecht GmbH公司研制了深部钻进和取心钻机InnovaRig（图1.1），该钻机的主要技术参数如表1.5。
图1.1 InnovaRig钻机
表1.5 InnovaRig钻机技术参数
1.1.2 国内超深井钻机技术现状
经过50年的努力，特别是改革开放后20多年的发展，目前国产石油钻机已形成了比较完整的系列，在品种和质量上基本能够满足在国内不同地区、不同井深和不同环境条件下进行油气资源勘探开发的需要。近年来，还有相当数量的国产钻机在国外承担钻井服务和国内的反承包钻井服务。从钻机设备制造来看，近几年已开发和生产了1000～7000m机械驱动钻机，机电复合驱动钻机和整拖式、轮式半拖挂整体移运式钻机，研制生产了4000～7000m各种型号直流电驱动钻机、交流变频电驱动钻机和3000m以下各种车装及橇装钻机。钻机制造厂家有宝鸡石油机械有限责任公司、兰州兰石国民油井石油工程有限公司、四川宏华石油设备有限公司、河南中原总机厂石油设备有限公司、南阳石油机械厂、中国石化集团江汉石油管理局第四石油机械厂、上海三高石油设备有限公司、胜利油田石油机械厂等。在借鉴国外先进技术的基础上，我国又相继开发和应用了绞车液压盘式刹车系统，集中控制司钻房、组合式液压站、全液压套管扶正机、液压猫头、液压绞车、各种型式的井口吊装装置，数显防碰装置、大功率柴油机、液力偶合器正车箱、直流电机、变频电机等项新技术和新装置。与此同时，各制造厂又结合国际市场的需要，在钻机满足要求方面也采取了新的措施，并在钻井机械化、智能化方面取得了新的进展，从而使国产钻机的设计、制造、配套技术和钻机整机质量有了明显的提高，大大缩短了与国外先进钻机的差距，取得了显著的成绩（华伟棠，2005）。
超深井钻机技术在国内近几年才开始研究，2004年由兰州兰石国民油井石油工程有限公司和美国国民油井公司共同研制的9000m直流电驱动钻机在科威特成套交货，尽管关键件的总体设计和生产制造由美国国民油井公司掌握，但这也是我国在超深井钻机研制方面迈出的第一步。国内由宝鸡石油机械有限责任公司2005年自主研发的首台9000交流变频电驱动钻机目前正在油田进行工业性试验。尽管该项目早在2001年就在国家经贸委立项，但由于受大功率变频控制技术的成熟度和大功率齿轮传动绞车可靠性等因素的影响，长期没有明确的用户，为此宝石机械公司进行了7000m交流变频电驱动、齿轮传动绞车钻机的研制，2003年7月完成工业性试验，为大功率交流变频技术的应用以及自动送钻技术的应用积累了一定的经验。随后，各个油田也看到了交流变频技术的优势，5000m、7000m交流变频电驱动钻机在国内市场的销量大幅增长。随着国际市场油价的升高，国内高难度井开采量的加大，超深井钻机的需求也突现。2004年年底中国石油集团公司组织行业专家对方案进行了评审，同时将9000m交流变频电驱动钻机列为集团公司2005年重点科研项目，至此，9000m交流变频电驱动钻机的研发正式进入实施阶段（罗超等，2007）。
目前，国内研制制造超深井钻机的厂家有宝鸡石油机械有限责任公司、兰州兰石国民油井石油工程有限公司、四川宏华石油设备有限公司和上海三高石油设备有限公司等。
1.1.2.1 宝鸡石油机械有限责任公司
研制的ZJ90/6750DB超深井钻机（图1.2；表1.6）于2006年8月13日在新疆油田准噶尔盆地腹部莫索湾的莫深1井（设计井深7380m）开钻使用，一开井径Φ660.4mm。2006年11月22日二开以4463m井深完钻，井径Φ444.5mm；2006年12月1日，顺利下入5000kN重、Φ339.7mm的技术套管4462.02m，一次性成功注入固井水泥300t。2007年3月以Φ311.1mm井径三开开钻，2007年7月24日以6406m井深完钻；2007年7月26日，顺利下入5106kN重、Φ244.5mm技术套管6403.37m。四开井径Φ215.9mm，2007年11月23日顺利钻至设计井深7380m并继续钻进，最后莫深1井加深到7600m。
图1.2 施工莫深1井的ZJ90/6750DB超深井钻机
表1.6 宝鸡石油机械有限责任公司9000m和12000m钻机技术参数
12000m钻机研制被列入国家863计划，ZJ120/9000DB超深井钻机的技术参数见表1.6，2007年11日出厂，在川科1井三开以后投入使用。川科1井位于川西坳陷孝泉构造（四川德阳市孝德镇东利村1组），设计井深8875m，采用五开井身结构，完钻井眼尺寸Φ215.9mm。2007年3月20日使用7000m钻机开钻，一开井径Φ660.4mm、Φ508mm表层套管下深497.08m。二开井径Φ444.5mm，2007年9月7日以3200m井深完钻。二开完钻后，2008年3月12日三开钻进使用国产12000m超深井钻机——ZJ120/9000DB（图1.3）。
图1.3 施工川科1井的ZJ120/9000DB超深井钻机
1.1.2.2 兰州兰石国民油井石油工程有限公司
ZJ90/5850DZ直流电驱动钻机（表1.7）性能特点：
1）采用以柴油机为动力，带动交流发电机，经可控硅整流，由直流电动机驱动绞车、转盘和泥浆泵的传动方式，即AC-SCR-DC传动。
2）电传动系统采用全数字式交流模块和全数字式DC直流模块。PLC逻辑程序控制、触摸显示屏。支持计算机及其打印（运行工况表）功能。电器工程师笔记本电脑和专用软件进行在线测试。系统具有对柴油机、发电机、SCR系统、直流电动机、断路器及其他单元进行检测、故障诊断、保护、运行工况定性和定量的显示和对系统的控制功能。
3）绞车滚筒开槽；主刹车采用液压盘式刹车，刹车力矩大，灵敏可靠。
盘刹操作手柄置于司钻控制房内，改善了司钻的工作环境，减轻了司钻的劳动强度；绞车的辅助刹车为电机能耗制动和电磁涡流刹车；绞车配有过卷阀防碰天车装置与智能游车位置控制系统，防止发生游车“上碰下砸”事故；绞车配有电机自动送钻装置，可实现恒钻压自动送钻以及零速度悬停功能。
表1.7 兰州兰石国民油井石油工程有限公司9000m钻机技术参数
4）转盘独立驱动装置由直流电机经两挡齿轮变速箱驱动转盘；既可由转盘电机经链条箱驱动转盘，又可由绞车电机经链条传动驱动转盘，二者实现互济，提高了钻机的可靠性，充分满足钻井工艺需要。
5）配备大功率三缸单作用泥浆泵，由窄V带驱动。
6）“H”型钢制造的“K”型井架，利用绞车动力整体起升，视野开阔，运输方便。
7）平行四边形整体起升式底座，可实现钻台面设备和井架低位安装，利用绞车动力整体起升。
8）钻机的主要机械部件：天车、游车、大钩、水龙头、转盘、井架、底座均符合API规范，打API会标。
ZJ90/5850DB交流变频电驱动钻机（表1.7）性能特点：
1）钻机采用机、电、数字、通讯一体化设计，应用当代先进成熟的矢量控制技术、交流变频技术、数字控制技术、总线通讯技术。
2）采用先进的全数字交流变频PLC控制技术，通过触摸屏及气、电、液、钻井参数的一体化设计，实现钻机智能化司钻控制。
3）单轴式交流变频齿轮传动绞车及速度数字化闭环控制，可合理利用功率，提高钻井时效。
4）转盘扭矩和泥浆泵泵压的数字化限制控制，实现过扭矩或超泵压保护。
5）智能游车位置控制，防止钻机发生游车“上碰下砸”事故。
6）绞车主刹车采用电机能耗制动，通过计算机定量控制制动扭矩。
7）采用主电机自动送钻，实现钻井给进的自动化；智能化司钻控制操作系统，使钻机的操作由技能型变为智能型；钻机采用网络控制系统，可实现设备信息共享、自动化控制、集中监视、生产管理和设备管理多种功能。
8）钻台设备低位安装，与井架一起整体起升。
9）全液压套管扶正机自动化程度高。
10）钻机的主要部机采用NOV（美国NOV公司）成熟技术并得到世界验证。
1.1.2.3 上海三高石油设备有限公司
上海三高石油设备有限公司研制的9000m钻机技术参数见表1.8。
表1.8 上海三高石油设备有限公司9000m钻机技术参数
6. 什么是钻机自动送钻
通俗点讲，就是你不用另外加力钻机会自动往深里钻。
7. 主要附属设备的选择
(一)升降工序附属设备及机具
升降工序是指起下钻具、套管,投放提升取心内管、测井仪器及其他目的的作业工序。在岩心钻探中,升降工序作业频繁,且作业时间长(占总工时的20%～60%)。升降工序的时间越长,钻探总效率就越低。因此,优选升降工序所用机械和机具,实现升降工序的机械化和自动化是保证安全生产、提高钻探效率的重要措施。
1.钻杆拧卸设备
钻杆拧卸设备是与钻机配套的附属机械,用于代替人力拧卸钻杆或钻具。拧卸设备有机械式、液压式和电动式三种类型。机械式主要与老式立轴式钻机配套,目前已很少生产。目前普遍采用液压式钻杆拧卸设备。
(1)NY-1型拧管机
NY-1型液压拧管机由拧卸机构、冲击机构和液压系统组成(图2-28),用于拧卸直径42mm、50mm、60mm规格的普通锁接头钻杆。当系统液压力为6MPa时,拧管转矩为0.33kN·m;油压达8MPa时,液压缸的卸扣转矩为0.44kN·m,液压缸活塞行程130mm,拧卸钻杆的转速为75r/min。
图2-28 NY-1型液压拧管机
(2)SQ114/8型液压拧管动力钳
SQ114/8型液压拧管动力钳由主钳、前导杆、背钳、后导杆、悬吊杆、吊筒、液压马达、液压换向阀、换挡手柄等组成(图2-29),主要用于绳索取心钻杆及中小直径的地质钻探套管,主要技术参数如表2-17所列。
表2-17 SQ114/8型液压拧管动力钳主要技术参数
图2-29 SQ114/8型液压拧管动力钳
SQ114/8型液压拧管动力钳主要性能特点是:①衔接方便,可与所有地质钻机进行衔接,可单独配套动力站;②可靠夹持并卸扣,夹持钻杆镦粗部分,不打滑、不啃伤钻杆;③主背钳对中性能良好,彼此浮动,整体浮动悬挂,可侧摆移开孔口;④操作简单,换向阀实现拧卸,主背钳同步夹紧、同步松开;⑤两挡设置,可实现高挡位快速拧卸和低挡位大扭矩拧卸,可设定扭矩。
该液压拧管动力钳与液压立轴式钻机和全液压动力头钻机配套使用,已在全国绳索取心钻探中得到广泛应用。
2.孔口夹持装置
孔口夹持装置用于孔口夹持钻杆之用。根据所夹持钻杆的类型不同,分为普通夹持器和绳索取心夹持器。普通夹持器多采用垫叉式,拧卸钻杆时,垫叉直接叉入钻杆切口座在孔口或者拧管机上,使用较为便利。但绳索取心钻杆为内外平钻杆,接头壁薄,无法加切口,只能根据楔面原理采用卡瓦式、卡球式夹持器等,目前常用的有木马夹持器和液压夹持器。
(1)木马夹持器
木马夹持器,又称为脚踏式夹持器,用于夹持绳索取心钻杆。它是利用两个偏心座挤夹卡瓦,靠钻杆的重力实现自动夹紧的。孔内钻杆的质量越大,夹持器产生的夹紧力也越大。卡瓦磨损后应及时更换,以防夹持不牢跑管,木马式夹持器如图2-30所示。
图2-30 木马夹持器
(a)自重木马式;(b)轻型木马式
(2)液压夹持器
液压夹持器极大地改善了工人的劳动强度,并提高了安全生产水平。常见的液压钻杆夹持器如图2-31所示。
在深孔钻探中孔内钻杆质量大,选择孔口夹持装置时一定要注意夹持器有足够强度和夹持能力,以防因夹持力不足打滑造成跑钻事故。钻孔深度≥1000m时应选择自重式木马夹持器和液压、液压/气动夹持器。
图2-31 液压夹持器
(a)液压夹持器;(b)气动/液压夹持器
3.钻杆及套管悬吊装置
钻杆及套管提下过程都离不开悬吊装置,悬吊装置主要由游动滑车、提引器、吊卡、夹板等机具构成(图2-32至图2-35),其强度与质量直接关系到作业工人人身安全和孔内安全。
图2-32 游动滑车及游动大钩
图2-33 提引器
(a)切口式;(b)手搓式;(c)球卡式;(d)爬杆式
图2-34 绳索取心吊卡
图2-35 夹板
悬吊装置的配置与选择应注意以下几点:
1)游动滑车有单轮、双轮和多轮。钻孔浅部钻进一般选用单轮和双轮,可提高提下钻速度。钻孔孔深≥1000m后,应根据钻机卷扬系统单股绳提升能力,选用多轮游动滑车,游动滑车承载能力必须大于等于孔深钻具总重力的3倍以上。
2)提引器是连接钻杆与游动滑车的机具。主要类型有手搓式、切口式、爬杆式、球卡式等。切口式多用于带锁接头普通钻杆,手搓式用于绳索取心钻杆。深孔钻探时,为了升降钻杆安全起见,选择钻杆带蘑菇头,用爬杆式或吊卡式提引器。选择提引装置时,其提引能力必须大于等于钻具总重力的2倍以上。
3)吊卡多用于带锁接头钻杆和带大一级接箍的套管提升装置,吊卡强度较高,升降安全系数大。夹板主要用于质量在10t以下的套管升降,其安全性较差,深孔钻探不宜选用。
4.水龙头
水龙头安装在主动钻杆的上端,并用软管和水泵相连。其作用是将泥浆泵排出的冲洗液送入钻杆内孔,送往孔内,而且在主动钻杆转动时保证高压胶管不转动。另外,水龙头还承载悬吊钻杆的作用。
水龙头有多种形式,按其适用孔深不同,分为浅孔用水龙头和深孔用水龙头;按其回转部不同,可分为外转式(壳体转动式)及内转式(心管转动式);按冲洗液及介质的通道数量可分为单通道和双通道形式。
主要水龙头类型如图2-36所示。其中,小直径轻便式水龙头主要适用于小口径1000m以浅钻孔,其特点是水龙头体积小,心管通水面积小,耐水压小,抗拉强度低,适应于高速运转;高压水龙头和提引式高强度水龙头特点是:体积较大,抗拉强度高,密封性能好,耐水压高,适应于深孔使用;双通道水龙头可用于多介质正反循环钻进,相对于常规水龙头,它多一个侧入式循环介质通道,用于反循环钻进时将循环介质导入双壁钻杆内外管之间的环隙。另外,还有用于定向钻进有缆式随钻测量的通缆式水龙头。
图2-36 主要水龙头类型
(a)小直径水龙头;(b)轻便式水龙头;(c)高压水龙头;(d)高强度水龙头;(e)双通道水龙头
5.绞车
钻探现场配置的绞车主要有两种,测井与定向钻进用电缆绞车和绳索取心钻进打捞投放内管(亦可兼用孔内存储式测斜仪输送)用钢缆绞车。如图2-37所示。
图2-37 钻探现场专用绞车
(a)测井绞车;(b)绳索取心绞车
选择钻探现场绞车时应满足如下使用条件:①功率必须满足孔深及工况要求;②绞车轮毂排缆容量应大于工作孔深要求;③绞车尽量设有排绳和孔深计数仪;④要设有升降变速机构。
(二)泥浆净化及制浆设备
深孔钻探施工中必须及时、有效地清除混入钻井液中的大量岩屑等固相物质,以便再次循环使用泥浆,以提高钻进效率、延长孔内机具使用寿命,降低成本,预防事故发生。
可以通过沉淀、机械分离和化学处理三种方法来净化泥浆。常用的是机械分离法,即利用泥浆净化设备强制清除泥浆中的钻屑。泥浆净化设备主要有振动筛、水力旋流除砂器、离心分离机等,泥浆制备设备则是搅拌机(图2-38)。
图2-38 泥浆净化及制浆设备
(a)振动筛;(b)离心机;(c)振动筛与除砂器双作用处理机;(d)搅拌机
1.振动筛
振动筛借助筛面振动,促进浆液与固相颗粒分离以及不同粒级固相颗粒之间的分离,是泥浆净化系统中的第一级净化设备。从钻孔内返出的泥浆,首先通过振动筛,以清除粗粒钻屑(20目左右的固相颗粒)。
振动筛一般由以下部分组成:电动机及皮带传动装置,筛体和筛网、弹性支撑(或悬吊)装置,激振器,底座或框架,溢流槽和储浆箱等。激振器工作后带动筛面做单向或多向振动。当泥浆由溢流槽流向筛面时,浆液和浆液中的固相颗粒与振动的筛面之间产生相对移动和振击,这一运动促进了液体与固相颗粒的分离过程。浆液和小于筛孔的钻屑通过筛面流向下面的储浆箱,而大于筛孔的粗粒钻屑将沿倾斜的筛面向下滑动。如叠合采用多层不同规格的筛网(小目数筛网在上,大目数在下),则会使不同粒径的钻屑得以分离,并沿不同的筛面滑落。
国内使用的振动筛有两种基本类型:一种是单向振动筛,使用双轴对称的激振器,带动筛面沿其长轴方向作单方向振动;另一种是多向振动筛,动力机带动着偏心轴回转,筛体、筛网与偏心轴连接成一体,筛面则作多方向振动。
振动筛筛网通常用不锈钢钢丝编织而成。筛孔尺寸是影响固相清除效果的主要因素,其规格有:30目、40目、60目、80目、100目、120目、140目、160目和200目等多种。筛孔形状有正方形和长方形两种,后者不易堵塞。
2.水力旋流除砂器
水力旋流除砂器(图2-39)借助离心力来分离浆液中的固相颗粒。在泥浆净化系统中,它接在振动筛之后,从泥浆中清除20～30目以细的钻屑(一般清除70～200μm颗粒),实现泥浆的第二级净化。水力旋流除砂器是一个结构简单,无运动件的筒状设备,上部呈圆筒状,下部为一个倒圆锥体。此外,还有切向进浆管、溢流管和底流孔(或称排砂孔)。
图2-39 旋流除砂器原理
(a)旋流式除砂器;(b)双螺旋模型;(c)二维迹线表示各种流态
1—进浆管;2—溢流管;3—圆筒体;4—锥形体;5—排砂嘴;6—短路流;7—循环流;8—内旋流;9—外旋流;10—空气柱;11—轴向零速面;12—排出外旋流
由砂泵压送的具有一定压力的泥浆,经进浆管沿圆筒的切线方向进入旋流器上部,由于液流运动的惯性、圆形筒壁的导向和液体重力作用,泥浆在筒内旋转,并形成不断向下推移的螺旋状液流。液流中的固相颗粒因其质量不同受到大小不等的离心作用力,而从浆液中分离出来,甩向筒壁。并在旋转液流带动及其自重的作用下,按螺旋形轨迹沿筒壁滑落。当螺旋液流降到锥体部分时,由于过流截面不断缩小,液流圆周线速度不断加快。在高速旋流的影响下,筒内空气被集中于轴线附近,并且由于液流的卷吸作用,围绕轴线形成一个似柱状负压区。这样,当螺旋液流到大锥体下部(多数钻屑分离之后,已是比较干净的泥浆),便在轴心负压作用下改变方向,形成一个同向旋转的上升旋流并沿轴线按螺旋形上升,由溢流管排出。依靠旋流器内向下与向上两股旋流运动,实现了浆液和钻屑的有效分离和反向汇集。
旋流除砂器的规格通常以除砂器上部圆筒直径(单位:in,1in=0.0254m)表示,如:2in、3in、4in、5in、6in、7in、8in、10in、12in。一般来说,随旋流器尺寸越大,其分离的固相颗粒粒径和单位时间处理的泥浆量也越大。
除泥器的结构和工作原理和除砂器相同,其区别在于结构尺寸、清除钻屑固相颗粒的粒径和处理泥浆的能力不同。除泥器的尺寸小,通常用于分离15～40μm的固相颗粒,泥浆处理量也小。故常用多个除泥器与除砂器配套使用。
除砂器和除泥器的筒体内壁很容易被固相颗粒的高速液流所磨蚀。为了提高其耐磨性,可采用白口铸铁、内壁衬以耐磨橡胶的碳素钢或其他耐磨材料制造。
3.离心分离机
通过除砂器、除泥器后,如泥浆中的固相含量颗粒还不能满足钻探使用要求,则再将除泥器处理后的泥浆抽入离心机分离,可将泥浆中细小岩屑和砂粒分离出去,一般可以除去2μm以上有害固相,并除去钻井液中多余的胶体,控制泥浆黏度,回收重晶石。
分离机有沉淀式、筛筒式、水力涡轮式、叠片式等多种类型。
一般岩心钻探的泥浆净化设备只包括振动筛、旋流除砂器或除泥器、砂泵和泥浆槽箱即可,较少使用离心机。因为取心钻进过程中产生的钻屑粒度细小,以金刚石取心钻进为例,70%以上的岩屑粒度＜0.1mm,所以通常只使用除砂器或除泥器并辅以适当的化学处理剂(如絮凝剂等)即可满足泥浆净化要求。
4.泥浆搅拌机
制备泥浆的设备主要有泥浆搅拌机及水力搅拌器两种。现场配备的卧式泥浆搅拌机容量一般为0.3～0.5m3,立式为0.5～1m3,搅拌速度一般为80～100r/min。水力搅拌器多用于固井及封孔水泥搅拌。
8. 煤矿机电有哪些主要的基本知识
随着社会经济的发展，煤矿机电设备得到了广泛的应用，机电安全设备直接影响到矿山的安全和经济效益。以下是由我整理的煤矿机电基本知识的内容，希望大家喜欢!
煤矿机电基本知识
煤矿机械、电气设备和设施是煤矿生产的基础。井工开采的煤矿机电设备主要包括提升设备、通风设备压风设备、压力设备、排水设备、采掘设备、支护设备、运输设备、供电及电气设备、安全监测监控及瓦斯抽放设备。
一、矿井提升设备的作用是什么?
矿井提升设备是联系地面和井下的“咽喉”，其任务是沿井筒提升煤炭和矸石，升降人员、物料和设备，它是矿井生产系统中重要的机电设备之一。
二、提升设备由那几部分组成?
煤矿提升设备由提升容器(包括罐笼、箕斗、矿车和人车)、提升纲丝绳、天轮、井架、装载设备、卸载设备和提升机(绞车)组成。
三、立井提升系统是如何工作的?
立井普通罐笼提升。其中一个罐笼位于井底车场水平，另一个罐笼位于井口出车平台。提升钢丝绳与一端与罐笼相连，另一端绕过天轮，缠绕并固定在滚筒上，当电动机带动提升机滚筒旋转时，井下的罐笼上升。加一端的罐笼下降，使罐笼在井筒中沿罐道作上下往复运行，进行提升工作。
四、斜井的提升系统是如何工作的?
为目前使用较多的斜井串车提升系统，斜井串车提升用矿车做提升容器，钢丝绳的一端与若干个矿车组串车的连接，另一端绕过天轮缠绕并固定在提升机的滚筒上，滚筒旋转带动串车组在井筒中往复运动，进行提升工作。
串车提升有单钩和双钩之分。按车场形式的不同，又分甩车场和平车场。单钩串车提升，可用于多水平提升，一般采用甩车场。平车场一般多用于双钩串车提升。
五、井口安全门有什么作用?
为防止人员、矿车及其他物品坠落到井下，立井井口、井底和中间运输巷都必须设置安全门。井口安全门与提升信号联锁：安全门未关闭，发不出开车信号;发出开车信号后，安全门打不开;只有罐笼到位并发出停车信号后，安全门才能打开。
六、什么叫防过卷装置?
当提升机运行到正常卸载位置未停车并继续向上提升称为过卷。过卷造成的严重后果是损坏天轮、井架。拉断钢丝绳导致提升容器坠落，撞坏井筒设施，甚至造成人员伤亡。使用双滚筒提升机时，一钩发生过卷时，另一钩则过放，放过则造成蹲罐事故。因此，提升机必须装有防止过卷装置。当提升容器超过正常终端停止位置(或出车平台)0。5米时，必须能自动断电，并能使 保险 闸(即安全闸)发生制动作用。
七、防坠器的作用是什么?
防坠器又称断绳保护器，按规定立井罐笼和斜井人车系统都必须装设。当提升钢丝绳呀连接装置断裂时，罐笼断绳保险器能迅速、自动、准确地使立井罐笼平稳地支撑在罐道(或制动绳)上;斜井人车断绳保险器能迅速使斜井人车制动，防止其继续下滑。
八、通风机的作用是什么?
矿井通风机设备的作用是不断向井下输送足够的新鲜空气，稀释和排出各种有毒、有害入放射性气体和粉尘，调节矿内气候条件，改善工作环境，保证井下工人的安全健康。
九、矿山压气设备由那几部分组成?
矿山压气设备分为固定式压气设备和移动式压气设备。固定式压气设备由空气压缩机、拖动装置、滤风器、风包、管道及冷却系统等组成，空气压缩机由电动机直接拖动或通过皮带拖动。空气进入压缩机前要通过过滤风器过滤，以免灰尘、杂质进入气缸，加速气缸磨损。被压缩后的空气进入风包储存起来，然后从风包通过管道送入井下用气地点。冷却系统供空气压缩机冷却之用。
十、空气压缩机的作用是什么?
矿井生产中使用的各种风动工具，如风镐、风钻和风动凿岩机等，都是以压缩空气(简称气压)作为动力的，突出矿井的压风自救系统也由空气压缩机供气。矿山压气设备是生产和输送压缩空气的设备，产生压缩空气的机器叫空气压缩机(简称空压机或风压机)。
十一、排水设备的作用是什么?
矿井生产过程中，大气降水，地表水、含水层水、断层水和老空水等(统称为矿水)会不断的涌入矿井，影响矿井的 安全生产 ，因此需要把矿水及时地排出。有时井下生产也需要水，如水力采煤等，这就需要供水。无论排水和供水，都由排水设备来完成。
十二、矿井固定排水设备由哪几部分组成?
矿井固定排水设备主要由水泵、电动机、吸水管、排水管和装在管路以及水泵上的附件、仪表等部分组成。
十三、煤矿有哪些类型的运输设备?
目前煤矿在工作面和运输大巷主要采用的运输设备有：刮板运输机、胶带运输机、电机车、柴油机车和矿车。
十四、刮机输送机由哪几部分组成?是怎么工作的?
刮板输送机(又称溜子)由机头部、机身、机尾和辅助设备四部分组成。
机头是输送机的传动装置，包括机头架、电动机、联轴器、减速器、机头主轴和链轮组件等;机身由溜槽和刮板链组成。刮板链由链环和刮板组成。
工作时，电动机通过联轴器、减速器、机头主轴和导链轮，带动刮板在溜槽内运行，将煤输送出来。
十五、胶带输送由哪几部分组成?是怎样工作的?
胶带输送机由胶带、主滚筒、拉紧装置(包括拉紧滚筒)托辊架以及传动装置等部分组成。
工作时，主动滚筒通过与胶带之间的摩擦力带动胶带运行。煤或其他物品装在胶带上与胶带一起运行，完成输送任务。
十六、电动车有哪些类型?
按动力来源的不同，电动车有蓄电池式和架线式两种。此外，还有以柴油为动力的柴油机车。
十七、蓄电池式和架线式电机车有何不同?
蓄电池电机车由本身自带的蓄电池组供电，不需要在整个线路上都设置供电装置;架线式电机车是通过架设在巷道上方的裸线和轨道作为供电回路，所以在行驶过程中，在集电器和架线之间常有火花产生，足以引燃一定浓度的瓦斯、煤尘、产生爆炸，煤与瓦期突出的矿井禁止采用架线式机车运输。此外，无论是蓄电池电机车还是架线式电机车，由于机械冲击等原因，在机车和矿车的车轮和轨道之间，都会有火花产生。因此，选用电机车运输，必须遵守《远程》的相关的规定。
十八、轨道的敷设有什么规定?
主要运输巷道轨道的铺设质量应符合下列要求：
扣件必须齐全、牢固并与轨型相符。轨道的接头的间隙不得大于5毫米，高低和左右错差不得大于2毫米。直线段两条钢轨顶面的高低差，以及曲线段外轨按设计加高后与内轨顶面的高低偏差，都不得大于5毫米。直线段和加宽后的曲线段轨距上偏差为+5毫米，下偏差为-2毫米。在曲线段内应设置轨距拉杆。轨枕的规格及数量应符合标准要求，间距偏差不得超过50毫米。道砟的粒度及铺枕的规格及数量应符合标准要求，轨枕下应捣实。对道床应经常清理，应无杂物、无浮煤、无积水。同一线路必须使用同一型号钢轨。道岔的钢轨型号，不得低于线路的钢轨型号。
十九、采用串串提升的斜井有哪些安全设施?
(1) 跑车防护装置：安装在斜巷内，能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住。
(2) 阻车器：在上部平车场入口、上部平车场接近变坡点处、各车场装设。防止矿车误入车场或是未挂上钩滑入井内。
(3) 挡车栏：在变坡点下方略大于1列车长度的地点装设，防止未连挂的车辆继续下跑。
(4) 信号装置：各车场安设甩车时能发出警号的信号装置。
上述挡车装置必须经常关闭，放车时方准打开。兼作行驶人车的斜井巷，在提升人员时，井巷中的挡车装置和跑车防护装置必须是常开状态，并可靠地锁住。
二十、掘进设备有哪些类型?
煤矿巷道掘进有两种 方法 ：综掘法和钻爆法。综合掘进法适合于煤及半煤岩巷道掘进，其掘进速度和效率高、劳动强度低、生产安全和技术经济效益好，通常采用掘进机、转载机、胶带输送机等设备;钻爆法主要用于硬岩巷道掘进，是目前我国在煤矿巷道掘进中采用的主要方法，其主要采用的设备是凿岩机、耙斗装岩机、蟹爪式装岩机等。由于耙斗式装岩机工作时易与岩(煤)块碰撞产生火花，因此，禁止在有高瓦斯的掘进巷道中使用钢丝绳牵引的耙斗式装岩机。
二十一、风动凿岩机由哪几部分组成?各有何作用?
我国目前凿岩设备以风动凿岩机为主。气腿式风动凿岩外貌。凿岩机由配气、转钎、推进、排粉、润滑的操纵机构等组成。钎子1的尾端插在凿岩机机头的钎套内，注油器3连在压气管5上，使润滑油混合在压缩空气中呈雾状，带入凿岩机内润滑各运动件，冲洗炮眼用的压力水由水管从凿岩机尾部送入，经插在机器内的水针直至钎子的中心孔。气腿6支承凿岩机并给以推进力。
二十二、机械化采煤工作面的设备是如何配套的?
机械化采煤工作面，按其机械化程度来分，可分为普通机械化的工作面(简称普采)和综合机械化工作面(简称综采)普通机械化采煤工作面的设备由单滚筒采煤机与可弯曲刮板输送机、单体液压支柱或摩擦支柱、铰接顶梁配套;综合机械化采煤工作面的设备则由双滚筒采煤机与可弯曲刮机输送机和整体自移式液压支架配套。除滚筒式采煤机外，还常常采用刨煤作为机械化采煤工作面落煤设备。
二十三、链式截煤机是如何工作的?
链式截煤机适用于一般中、小型煤矿井下缓倾斜极薄复合煤层采煤工作面开切底槽，便于掏槽落煤，是中、小型煤矿可以选用的一种机械采煤方式。
链式截煤机由牵引部、电动部、截煤部组成。电动机为专用的防爆电机，置于机器中部，两端分别伸出轴带动牵引部和截割部工作。
电动机一端连牵引部，通过减速器减速后，带动绳筒旋转，缠绕钢丝绳拖动整机沿煤壁方向移动。
电动机另一端连接截割部，通过减速传动，带动五星链轮、链条转动，在链轮的作用下链条绕截盘导向槽旋转，带动截齿伸入煤壁内并截割煤炭。
二十四、矿用电气设备如何分类?
矿用一般型电气设备是指专为煤矿井下使用的不防爆的电气设备，具用坚固的外壳，能够防止任何人员从外部直接接触带电体;有良好的封闭性，能防止水滴垂直滴入，有耐潮性能;有电缆引入装置，并能防止电缆扭转，拔脱和损伤;开关手柄和门盖之间有机械联锁，同时在设备外壳的明显处有接地装置，并标有接地符号。这种电气设备，在其外壳的明显处，均有清晰的永久性金属凸纹红色标志“KY)，只能用于井下无瓦斯煤尘爆炸危险的场所。
二十五、什么叫矿用防爆型电气设备?
按照国家标准GB3836。1-200生产的专供煤矿井下使用的防爆电气设备称为矿用防爆型电气设备。该类型电气设备适用于煤矿低瓦斯、高瓦斯和有煤尘与瓦斯突出、喷出的区域。
二十六、矿用防爆型电气设备有哪些类型?什么标志?
各类矿用防爆电气设备型式及防爆标志如表所示。
二十七、矿井主要有哪些供电设备?
矿井供电设备包括变压器、高压开关、低压开关、高低压电缆及种类保护装置
二十八、矿井供电的电源有什么要求?
矿井应有两回路电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。年产6万吨以下的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源;备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。
矿井的两回咱电源线路上都不得分接任何负荷。
二十九、矿用变压器有哪些类型?
变压器分为电力变压器和特种变压器。电力变压器又分为油浸式和干式两种。而矿用油浸式变压器和矿用隔爆干式变压器是为了适应煤矿生产变压器结构提出特殊要求的特种变压器。矿用油浸式变压器，是矿用一般型电气设备，它用于低瓦斯矿井或高瓦斯矿井使用架线电机车运输的巷道中及沿该巷道的机电设备硐室内;对负荷量较小的乡镇煤矿，一般安装于地面向井下供电，而矿用隔爆干式变压器适应于有瓦斯爆炸危险环境的矿井。
三十、矿井高压开关有哪些类型?有何特点?
高压开关可作为配电开关或控制保护变压器、高压电动机或高压线路。高压开关分为两种，即矿用一般型和隔爆型。矿用一般型适用于低瓦斯矿井，装备在井底车场的变电所内。矿用隔爆型适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险矿井的所有采区变电所适应于有瓦斯爆炸危险环境的矿井。
三十一、什么叫矿用低压隔爆馈电开关?
这种开关主要用于井下低压配电三线路，设在变压器出口的一侧，作为1140伏及660伏或380伏低压电肉总配(馈)电开关。开关内有自动保护装置，在线路中出现电流和漏电故障时，能自动跳闸切断故障电源。这种开关适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井。
三十二、矿用电缆有哪些类型?
井下常用电缆分为三大类，即铠装电缆、塑料电缆和矿用橡套软电缆。铠装电缆和塑料电缆主要用于井下干线式供电或负固定、半固定设备供电，矿用橡套软电缆主要用于移动设备供电。井下必须选用取得煤矿矿用新产品安全标志的阻燃电缆。
三十三、井下是否可以使用铝芯及铝包电缆?
铝芯电缆价格低，在地面已广泛使用。但由于是活泼金属，高温时极易燃烧，特别是发生短路故障时，其电弧灼烧瓦斯、煤尘，引起燃烧爆炸，所以极不安全。故井下严禁采用铝包电缆，限制使用铝芯电缆：井下低压电缆禁止使用铝芯电缆。
三十四、什么是“鸡爪子”、“羊尾巴”、“明接头”?
“鸡爪子”是指三相接头分别缠以绝缘胶布，没有统包绝缘，犹如鸡的爪子一般。这样做潮气极易侵入，使绝缘电阻降低。“羊尾巴”是指不连接电气设备的末端，三相分别胡乱包以绝缘胶布，再统包绝缘胶布，吊在巷道边上，犹如绵羊的尾巴。“明接头”就更加危险，三相芯线互相搭接后，连绝缘胶布都不包在井下供电电网中，应坚决消灭“鸡爪子”“羊尾巴”和“明接头”。
三十四、什么叫电气设备的隔爆?
隔爆，就是当电气设备外壳内部的爆炸性气体发生爆炸时，不会引起外壳周围的爆炸性气体发生爆炸，凡是具用这种隔爆外壳的电气设备就叫隔爆型电气设备。
为了实现隔爆外壳耐爆和隔爆性能，对隔爆外壳的形状、材料、容积、结构等均有特殊的要求。
三十五、井下电气设备失爆的主要原因有哪些?
(1) 由于隔爆结合面严重锈蚀，有较大的机械伤痕，连接螺钉没有压紧而使隔爆面间隙超过规定而造成失爆?
(2) 由于外力作用，如砸、压、挤、碰等原因，使隔烛外壳变形或损坏;隔爆外壳上的盖板、连接嘴、接线盒的连接螺钉折断、螺纹损坏;连接螺钉不齐全，使机械强度达不到规定而失爆。
(3) 连接电缆没有使用合格的密封圈或没有密封圈，不用的电缆线孔没有使用合格的封堵挡板或没有挡板而失爆。
(4) 接线柱、绝缘套管烧毁，使两个空腔连通，外壳内部爆炸时产生的高压使隔爆外壳失爆。
三十六、什么叫井下电网的三大瓮中保护?
煤矿井下电网“三大保护”是指：漏电保护、过流保护和接地保护。这是我国煤矿井下电气设备和线路普遍具备和使用的三种保护类型。
三十七、什么叫漏电保护?
漏电是指井下电气设备或电缆绝缘下降或局部绝缘损坏，使电流经绝缘损坏处流入大地或经过设备外壳流入大地的现象。漏电可能引起人员触电伤亡事故，可能引起电气火灾，可能引起瓦斯、煤尘爆炸事故。漏电保护是当电网绝缘能力降低或有人触电时，立即动作，切断电源开关，以保证安全。
三十八、什么叫过流?
过流是指电路发生短路、过负荷或断相时，流过电气设备或电缆线路的电流值超过它们的额定电流睥现象。过流可能造成电缆着火、烧毁电气设备，引起火灾，还可能引起瓦斯爆炸。过流保护是当系统发生过流现象时，依靠过流保护装置迅速动作，切断故障电路，以保证安全。
三十九、什么叫保护接地?
保护接地就是用导线把电气设备正常情况下不带电，但当绝缘损坏时可能带电的金属与埋在地下的接地极连接起来的保护装置。保护接地的作用主要是防止因设备漏电使外壳带电而发生人身触电事故。
四十、煤电钻综合保护器有什么作用?
煤电钻是煤矿广泛使用的钻孔工具。煤电钻综合保护器向煤电钻提供交流电源，有载、短路、检漏和远方停送电功能。煤电钻不工作时，负荷电缆不带电。
煤矿机电的安全问题
随着煤矿生产机械化程度的提高，机电设备在煤矿生产中的重要性也日益突出。
机电设备的使用操作或管理不当，往往会导致机电设备损坏，甚至引起瓦斯、煤尘爆炸，井下火灾等造成人身伤亡的重大恶性事故。因此，搞好煤矿机电安全工作是确保煤矿安全生产极其重要的一环。
煤矿电气控制电路检修的方法和技术
煤矿电气控制电路故障的查找是一项技术性较强的工作，也是实际工作中一项十分重要的工作。具体故障的查找方法，不仅因人而异、因时而异，而且不同故障、不同的控制系统查找方法也不同。当控制系统出了故障后，如果一时难以弄清是什么地方出了问题，就需要进行故障点的查找，而故障点的查找又有一定的规律可循。
一、煤矿电气设备电路故障的调查
电路出现故障，切忌盲目乱动，在检修前应对故障发生情况进行可能详细的调查。
(一)望：首先弄清电路的型号、组成及功能。例如输入信号是什么?输出信号是什么?什么元器件受命令?什么元器件检测?什么元件执行?各部分在什么地方?操作方法有哪些等。这样可以根据以往的 经验 ，将系统按原理和结构分成几部分，再根据控制元件的型号如接触器、时间继电器，大概分析其工作原理。触头是否烧蚀、熔毁;线圈是否发热、烧焦，熔体是否熔断、脱扣器是否脱口等;其他电子元件是否烧坏、发热、断线，导致连接螺钉是否松动、电动机的转速是否正常。然后对系统故障进行初步检查。检查内容包括：系统外观有无明显操作损伤，各部分连线是否正常，控制柜内元件有无损坏、烧焦，导致有无松脱等。
(二)问和摸：询问操作人员故障发生前后电路和设备的运行状
况，故障发生时的迹象，如有无异烟、火花及异常振动;故障发生前后有无频繁起动、制动、正反转、过载等现象，询问系统的主要功能、操作方法、故障现象、故障过程、内部结构， 其它 异常情况、有无故障先兆等，通过询问，往往能得到一些很有用的信息。刚切开电源后，尽快触摸检查线圈、触头等容易发热的部分、看温升是否正常。
(三)闻和听：听一下电路工作时有无异常响动，如振动声、摩擦声、放电声以及其他声音。用嗅觉器官检查有无电气元件发热和烧焦的异味。这对确定电路故障范围十分有用。在电路和设备还能勉强运转而又不致于扩大故障的前提下，可通电起动运行，倾听有无异响，如有应尽快判断异响的部位后迅速关闭电源。
(四)切：即检查电路。
二、煤矿电气控制电路原理结构分析及检查
(一)根据电路设备和结构及工作原理查找故障范围
弄清楚被检修电路、设备的结构和工作原理，是循序渐进、避免盲目检修的前提。检修故障时，先从主电路入手，看拖动该设备的几个电动机是否正常，然后逆着电流方向检查主电路的触头系统、热元件、熔断器、隔离开关及线路本身是否有故障，接着根据主电路与控制电路的控制关系，检查控制回路的线路接头、自锁或连锁触点、电磁线圈是否正常，检查制动装置、传动机构中工作不正常的范围，从而找出故障部位。如能通过直观检查发现故障点，如线圈脱落、触头(点)、线圈烧毁等，则检修速度更快。
(二)从控制电路动作程序检查故障范围
通过直观观察无法找到故障点，断电检查仍未找到故障时，可对电气设备进行通电检查。通电检查前要先切断主电路，让电动机停转，尽量使电动机和其所传动的机械部分脱开，将控制器和转换开关置于零位，行程开关还原到正常位置，然后用万用表检查电源电压是否正常，有没有缺相或严重不平衡。进行通电检查的顺序为先检查控制电路，后查主电路;先检查辅助系统，后检查主传动系统;先检查交流系统、后检查直流系统;先检查升关电路，后检查调整系统。通电检查控制电路的动作顺序，观察各元件的动作情况，或断开所有开关，取下所有熔断器，然后按顺序逐一插入要检查部位的熔断器，合上开关，观察各电气元件是否按要求动作。
(三)利用仪表检查
在煤矿电气 修理 中，对于电路的通断，电动机绕组、电磁线圈的直流电阻，触头(点)的接触电阻等是否正常，可用万用表相应的电阻挡检查;对电动机三相空载电流、负载电流是否平衡，大小是否正常，可用钳型电流表或其他电流表检查;对于三相电压是否正常、是否一致，对于工作电压、线路部分电压等可用万用表检查;对线路、绕阻的有关绝缘电阻，可用兆欧表检查。利用仪表检查电路或电器的故障有速度快，判断准确，故障参数可量化等优点，因此，在电器维修中应充分发挥仪表检查故障的作用。
(四)机械故障的检查
在煤矿电气控制线路中，有些动作是由电信号发出指令，由机械机构执行驱动的。如果机械部分的连锁机构、传动装置及其他动作部分发生故障，即使电路完全正常，设备也不能正常运行。在检修中，应注意机构故障的特征和表现，探索故障发生的规律，找出故障点，并排除故障。在煤矿电气控制线路中，可能发生故障的线路和电器较多。有的明显，有的隐蔽;有的简单，易于排除;有的复杂，难于检查。在检修故障时，应灵活使用上述修理方法，及时排除故障，确保生产的正常进行。检修中注意书面记录，积累有关资料，不断 总结 经验，提高修理能力。
三、煤矿电气控制电路检修的常用方法
(一)经验法
1、弹压活动部件法：主要用于活动部件，如接触器的衔铁、行程开关的滑轮臂飞按钮、开关等。通过反复弹压活动部件，使活动部件灵活，同时也是一些接触不良的触头达到磨擦，达到接触导通的目的。
2、元件替换法:对于值得怀疑的元件，可采用替换的方法进行验证。如果故障依旧，说明故障点怀疑不准，可能该元件没有问题。但如果故障排除，则与该元件相关的电路部分存在故障，应加以确认。
此外，还有电路敲击法，黑暗观察法，非接触测温法，对比法，交换法，加热法及分割法等，在实际维修中，根据具体情况，选择合适的方法。
(二)检测法
检测法是指采用仪器仪表作为辅助工具对煤矿电气线路故障进行判断的检修方法。由于仪器仪表种类很多，且有日新月异之势，故检测法发展很快，准确率大大提高，手段也日益增多。例如目前市场上出现的电路板测试仪，在不知道电路原理的情况下，可以由仪器对线路板进行检测，据有关部门提供的数据，故障查找率在90%以上。但比较常用、比较实用的方法仍为利用欧姆表、电压表和电流表对电路进行测试。
1、电阻法：电阻法测量的原理为在被测线路两端加一特定电源，则在被测线路中有电流通过。被测线路的电阻越大，流过的电流就越小。反之，被测电阻越小，流过的电流就越大。这样在测量电路中，串接电流表，就可以根据电流表电流的指示换算出电阻的大小。由于换算中，电流和电阻是一一对应关系，故可直接在电流表的刻度盘上标出电阻的大小。
2、电压法：电路在加电时，不同点之间的电压也不同。如果在电压不同的两点之间接入一个电阻不为无穷大的支路时，支路中就会有电流通过，通过串接在支路中的电流表的读数，就可推知此时的电压值。一般直接在刻度盘北标出电压值。
3、电流法：电路在正常工作时，导线中有电流流过，其大小反映了电路的工作状态。为了测量电路中的电流，常在电路中串接电流表，然后通过电流表读出电路的电流。
综上所述，我们即可准确的检修煤矿电气控制系统电路，并排除故障，使系统正常工作。