引言：煤矿钻机操作的重要性与挑战
煤矿钻机是井下作业的核心设备之一，主要用于钻探瓦斯抽放孔、探放水孔、地质勘探孔以及锚杆支护孔等。操作钻机的效率和安全性直接影响整个矿井的生产进度和作业人员的生命安全。对于新手来说，面对复杂的井下环境、精密的操作台以及高强度的作业要求，往往感到无从下手。而高手则能凭借丰富的经验和技巧，轻松应对各种复杂情况，实现高效、安全的作业。
本指南将通过详细的步骤分解、核心技巧分享以及常见错误剖析，帮助你从新手逐步成长为操作高手。无论你是刚入行的新手，还是希望进一步提升技能的操作人员，都能从中获得实用的知识和指导。
第一部分：钻机操作台基础认知
1.1 操作台布局与功能详解
钻机操作台是操作人员与钻机进行交互的“大脑”，熟悉其布局和功能是安全操作的第一步。虽然不同型号的钻机操作台可能存在差异，但基本功能区域大致相同。
1.1.1 主要控制区域
- 动力控制区：通常包括主泵启动/停止按钮、发动机（或电机）启动/停止开关。这是钻机动力的总开关，操作前必须确保该区域正常。
- 行走控制区：由行走手柄或脚踏板组成，用于控制钻机的前进、后退、转向等动作。一般采用液压驱动，手柄的推拉方向对应钻机的移动方向。
- 钻进控制区：这是核心操作区域，包括给进压力调节阀、旋转压力调节阀、立轴（或动力头）前进/后退手柄、卡盘/夹持器控制按钮等。通过这些控制，可以实现钻杆的旋转、推进和固定。
- 辅助功能区：包含照明开关、警示灯、液压系统压力表、油温表、水位表等。这些仪表和开关用于监控钻机状态，确保其在正常参数范围内运行。
1.1.2 仪表盘与指示灯
- 压力表：显示液压系统的工作压力，包括主泵压力、给进压力、旋转压力等。正常工作时，压力值应在设备规定的范围内。如果压力过高，可能导致液压元件损坏；压力过低，则可能无法正常钻进。
- 油温表：监控液压油的温度。液压油最佳工作温度一般在40-60℃之间。油温过高会降低液压油的粘度，导致泄漏增加、效率下降；油温过低则会使液压油粘度过大，动作迟缓。
- 水位/液位指示灯：对于水冷式钻机，需要监控冷却水水位；对于液压油箱，需要监控油位。油位过低可能导致泵吸空，损坏液压泵。
1.2 安全操作规范（重中之重）
在井下操作钻机，安全永远是第一位的。任何操作都必须在确保安全的前提下进行。
- 操作前检查：每次开机前，必须对钻机进行全面检查。包括检查液压管路是否有泄漏、连接是否牢固；检查钻杆、钻头是否完好，有无弯曲或磨损过度；检查操作台各手柄、按钮是否灵活可靠；检查电缆、水管是否吊挂整齐，有无破损。
- 个人防护：操作人员必须佩戴安全帽、防尘口罩、防护眼镜、手套等个人防护用品。在有瓦斯涌出的区域作业时，还需携带瓦斯检测仪，并确保钻机及周围环境瓦斯浓度不超限（一般不超过0.8%）。
- 井下环境确认：作业前，必须检查作业地点的顶板、支护情况，确保安全。清理作业区域的杂物，保证退路畅通。在有水患威胁的区域钻探时，必须先进行探放水，确认安全后方可作业。
- 紧急停机：熟悉紧急停机按钮的位置和使用方法。在遇到顶板冒落、瓦斯超限、钻机异常声响或动作等紧急情况时，应立即按下紧急停机按钮，并切断电源。
- 多人协作：在装卸钻杆、处理事故时，通常需要多人配合。必须有专人指挥，相互照应，确保动作协调，避免误操作伤人。
第二部分：新手入门——基础操作步骤详解
2.1 开机前的准备工作
2.1.1 环境检查与确认
- 顶板与支护：进入作业地点，首先观察顶板是否完好，锚杆、锚索是否齐全有效，有无松动、掉渣现象。如果顶板破碎，必须先进行临时支护，确保安全后方可作业。
- 通风与瓦斯：检查通风设施是否正常，风量是否充足。使用便携式瓦斯检测仪，在钻机附近、回风流中检测瓦斯浓度。若瓦斯浓度超过0.5%，应加强通风；超过0.8%，必须停止作业，切断电源，进行处理。
- 水电供应：检查供水管路是否畅通，水压是否满足钻机冷却和排渣要求（一般水压不低于0.5MPa）。检查供电电缆是否完好，电压是否稳定。
2.1.2 钻机本体检查
- 油位检查：打开液压油箱加油口，检查油位是否在油标尺的上下限之间。油位过低需添加同型号液压油；油位过高可能导致运行时油温升高过快。
- 管路检查：仔细查看液压胶管、接头有无渗漏、破损。特别是高压胶管，一旦发现鼓包、裂纹，必须立即更换，防止高压油喷出伤人。
- 钻具检查：检查钻杆是否弯曲、丝扣是否完好，钻头是否锋利、水眼是否通畅。对于磨损严重的钻杆和钻头，要及时更换，否则会影响钻进效率，甚至造成卡钻事故。
2.2 标准开机流程
2.2.1 启动动力源
- 送电：合上钻机的电源开关（或按下主泵启动按钮），此时操作台上的指示灯应亮起，仪表盘通电自检。
- 启动主泵：按下主泵启动按钮，仔细倾听电机或发动机的声音，观察其运转方向是否正确（应与标识方向一致）。若方向错误，应立即停机，调整相序。
- 预热与怠速运转：启动后，让钻机在怠速状态下运转3-5分钟。期间观察液压油温表，待油温升至20℃以上，再进行下一步操作。这能让液压油充分循环，减少对液压元件的冲击。
2.2.2 空载试运行
- 行走测试：操作行走手柄，使钻机前后左右移动，检查行走系统是否灵活，制动是否可靠。在井下狭窄空间，要特别注意观察周围环境，避免碰撞。
- 钻进系统测试：操作给进手柄，使动力头（或立轴）前进、后退，观察动作是否平稳，有无卡滞。操作旋转手柄，让动力头低速旋转，检查有无异响。
- 辅助功能测试：测试卡盘、夹持器的夹紧与松开动作，确保其响应迅速、可靠。检查照明、警示灯是否正常工作。
2.3 钻进操作基础步骤
2.3.1 定位与开孔
- 确定钻孔位置：根据设计图纸或现场标记，用卷尺、粉笔等工具准确定出钻孔中心位置。对于探放水孔或瓦斯抽放孔，位置偏差不得超过0.1米。
- 固定钻机：使用钻机的支撑油缸或地脚螺栓，将钻机牢固地固定在底板上。确保钻机在钻进过程中不会发生位移或晃动，否则会导致钻孔歪斜。
- 开孔：首先，将钻头轻轻接触煤岩面，启动旋转（低速），然后缓慢给进。开孔时给进压力要小，转速要低，目的是形成一个稳定的导向槽，防止钻头跑偏。当钻头钻入20-30厘米后，可逐渐加大给进压力和转速。
2.3.2 正常钻进与参数调节
- 参数匹配：钻进参数（给进压力、旋转压力、转速）应根据煤岩的硬度、完整性和钻机型号来确定。
- 软岩或煤层：可采用较高的转速（如钻机额定转速的80%-100%）和中等给进压力。
- 硬岩或破碎带：应降低转速（额定转速的40%-60%），增加给进压力，同时保持压力稳定，避免忽大忽小。
- 排渣：钻进过程中，必须保证有足够的冲洗液（水或风）通过钻杆，将钻屑排出孔外。观察回水（或排渣口）的流量和颜色，如果回水变小或变黑，说明排渣不畅，应停止给进，继续冲洗，或上下串动钻杆，直到排渣正常。
- 加接钻杆：当一根钻杆钻完，需要加接下一根钻杆时，操作步骤如下：
- 停止给进，保持旋转。
- 操作夹持器手柄，将夹持器关闭，卡住钻杆。
- 停止旋转，操作卡盘手柄，松开卡盘。
- 人工将下一根钻杆与已钻钻杆连接，拧紧丝扣（注意螺纹方向，通常是右旋螺纹，逆时针旋转为卸扣，顺时针旋转为拧紧）。
- 操作卡盘手柄，夹紧新接钻杆。
- 松开夹持器，继续钻进。
2.4 正常停机流程
- 停止给进与旋转：钻进结束后，先停止给进，再停止旋转。
- 提升钻具：操作给进手柄，将钻杆从钻孔中缓慢提出。在提升过程中，保持低速，观察有无卡阻。
- 关闭动力：按下主泵停止按钮，等待电机（或发动机）完全停止运转。
- 切断总电源：拉下电源开关，挂上“有人操作，禁止合闸”的警示牌。
- 清理现场：将钻杆、工具整理好，清理钻机周围的煤泥和杂物，保持作业环境整洁。
第三部分：核心技巧——从熟练到精通
3.1 钻进参数的精细化调节技巧
3.1.1 压力与转速的“黄金配比”
高手操作的核心在于能够根据孔内情况实时调整参数，而不是一成不变地使用固定值。这里的关键是理解“钻速”（钻进速度）与“钻压”（给进压力）、“转速”的关系。
- 最佳钻速点：在给定的煤岩条件下，存在一个最佳的钻压和转速组合，使得机械钻速（单位时间的钻进长度）最大，同时钻具磨损最小。
- 听音辨位：经验丰富的操作手能通过听钻机旋转的声音和感受机身的振动来判断孔内情况。声音沉闷、振动加剧，可能是遇到硬岩或孔内排渣不畅；声音清脆、振动平稳，说明钻进状态良好。
- 压力表的“呼吸”：观察旋转压力表和给进压力表的指针摆动。如果指针在小范围内平稳波动，说明钻进正常。如果指针突然大幅度上升或下降，然后又恢复，可能是钻头遇到了空洞或硬块。如果指针持续上升并超过额定值，必须立即停止给进，防止过载。
3.1.2 排渣的“生命线”意识
排渣不畅是造成卡钻、埋钻、烧钻事故的主要原因。高手会把排渣视为钻进的“生命线”。
- 观察法：始终保持对回水（或排渣口）的观察。回水清澈、流量稳定是最佳状态。如果回水变小、变浑浊，甚至不出水，必须立即处理。
- 串动法：当感觉排渣不畅时，停止给进，保持旋转，上下串动钻杆（提升和下放20-30厘米），利用水流的冲击力将堵塞的钻屑冲出。
- 泵量调节：在条件允许的情况下，尽量增大冲洗液的泵量。对于松软、破碎的岩层，大泵量能有效防止糊钻。
3.2 复杂地层的应对策略
3.2.1 遇到破碎带或采空区
- 现象：钻进速度突然加快，甚至不给进就自动下落，回水变黑或不出水，钻机振动异常。
- 应对：
- 减压钻进：大幅降低给进压力，甚至只靠钻具自重钻进。
- 控制钻速：降低转速，防止钻头过度搅动破碎岩体，造成塌孔。
- 跟管钻进：如果条件允许，采用套管跟进的方式，边钻边下套管，保护孔壁。
- 注浆加固：对于特别破碎的区域，可先进行注浆，待岩体稳定后再钻进。
3.2.2 遇到坚硬岩石或断层
- 现象：钻进速度极慢，钻机振动剧烈，旋转压力表指针顶格，钻头磨损严重。
- 应对：
- 更换钻头：使用金刚石钻头或PDC钻头等适合硬岩的钻头。
- 降低转速，增加压力：采用低转速、高钻压的参数组合，利用钻压破碎岩石。
- 保持冷却：硬岩钻进产热量大，必须保证充足的冲洗液，冷却钻头，防止烧钻。
- 短程钻进：每次钻进20-30厘米后，提钻检查钻头磨损情况，并清理孔底。
3.2.3 遇到涌水层
- 现象：钻进过程中，孔内突然涌出大量水，水压较大，回水流量远大于泵量。
- 应对：
- 立即停钻：停止给进和旋转，但保持冲洗液循环，防止水路堵塞。
- 安装孔口装置：迅速安装孔口止水套管和阀门，控制涌水量。
- 监测水压：通过压力表监测水压变化，根据水压大小调整放水措施。
- 汇报：立即向矿调度室汇报，启动水害应急预案。
3.3 钻具组合优化技巧
合理的钻具组合能显著提高钻进效率和成孔率。
- 钻杆选择：在深孔钻进时，应使用直径较大、强度较高的钻杆，以减少钻杆的弯曲和振动，保证钻压的有效传递。对于水平孔，可使用螺旋钻杆或三棱钻杆，增强排渣效果。
- 钻头匹配：根据岩性选择钻头。煤层可选三翼钻头、PDC钻头；中硬岩层可选硬质合金钻头；硬岩层必须用金刚石钻头。钻头的水眼大小要与泵量匹配，保证排渣效果。
- 稳定器的使用：在深孔或定向钻进时，在钻杆之间加装稳定器（扶正器），可以减少钻具的摆动，提高钻孔的直线度和精度。
第四部分：常见错误剖析与避免方法
4.1 操作失误类错误
4.1.1 开孔跑偏
- 原因：钻机未固定牢固；开孔时给进压力过大、转速过高；钻头未接触岩面就启动旋转。
- 后果：钻孔歪斜，不符合设计要求，可能需要重新开孔，浪费时间和材料。
- 避免方法：
- 开孔前，用水平尺或铅垂线检查钻机的垂直度（对于垂直孔）或角度（对于倾斜孔）。
- 开孔时，必须“轻压慢转”，待钻头钻入20-30厘米形成稳定导向后，再正常钻进。
- 开孔过程中，暂停钻进，用尺子测量钻孔位置，如有偏差及时纠正。
4.1.2 卡钻与埋钻
- 原因：排渣不畅是最主要原因，此外还有钻孔塌陷、钻杆弯曲、钻头脱落等。
- 后果：钻具被卡在孔内，无法转动或提升，处理起来非常困难，甚至导致钻具报废。
- 避免方法：
- 确保排渣：时刻关注回水，保持冲洗液流量，定期串动钻杆。
- 控制钻速：在破碎带、采空区等易塌孔地层，放慢钻进速度，避免过度扰动孔壁。
- 检查钻具：每次加接钻杆前，检查丝扣是否完好，钻杆是否弯曲，防止因钻具问题导致卡钻。
- 保持孔内清洁：提钻后，用清水或风清理孔内残留钻屑，确保下一次钻进顺畅。
4.1.3 烧钻事故
- 原因：钻进过程中冲洗液中断或流量不足，导致钻头与岩石摩擦产生的热量无法及时带走，钻头温度急剧升高，甚至烧结。
- 后果：钻头报废，钻孔可能报废，严重时钻杆也会粘连在孔内。
- 避免方法：
- 检查水路：开机前检查水泵、水管、水龙头是否通畅，水压是否正常。
- 观察回水：钻进时必须看到回水，如果回水突然停止，立即停止给进，检查水路。
- 防止糊钻：在松软煤层钻进时，适当增加泵量，防止煤粉糊住钻头水眼。
4.2 设备维护类错误
4.2.1 液压油污染
- 原因：加油时未过滤；液压系统密封不严，进入灰尘；长期不更换液压油。
- 后果：液压泵、阀件磨损加剧，系统压力不稳，甚至导致液压元件卡死、失效。
- 避免方法：
- 加油过滤：必须使用过滤器向油箱加油，加油口要清洁。
- 定期换油：根据设备说明书和使用环境，定期更换液压油和滤芯。一般每半年或运行500小时更换一次。
- 保持清洁：保持油箱盖、呼吸器清洁，防止灰尘进入。
4.2.2 忽视日常保养
- 原因：只注重使用，不注重保养，认为保养浪费时间。
- 后果：设备故障率高，使用寿命缩短，作业效率低下。
- 避免方法：
- 执行“十字”作业：清洁、紧固、调整、润滑、防腐。每天清理钻机表面的煤泥、油污；检查并紧固各连接螺栓；调整皮带松紧度、手柄间隙；对各润滑点加注润滑脂；对裸露的金属部件进行防腐处理。
- 填写运行记录：认真记录每次开机时间、钻进参数、故障情况、保养内容，便于分析设备状态，及时发现潜在问题。
第五部分：井下复杂环境的轻松应对策略
5.1 狭窄空间作业技巧
井下巷道空间有限，钻机的摆放和移动是大问题。
- 选择合适的钻机型号：在狭窄巷道，优先选择履带式、结构紧凑的钻机，其机动性强，能适应复杂地形。
- 分段移动：如果钻机需要长距离移动，可采用“分段推进”的方式，即移动一段距离后，调整钻机姿态，再继续移动，避免一次性移动过长导致碰撞。
- 利用巷道支护：在必要时，可利用巷道的顶板或侧壁作为支撑点，辅助固定钻机，但必须确保支护牢固可靠。
- 人工辅助：在钻机无法到达的死角，可使用人工搬运小型钻机或钻杆，配合主钻机作业。
5.2 瓦斯与粉尘环境的应对
5.2.1 瓦斯管理
- 实时监测：作业时，必须将便携式瓦斯检测仪悬挂在钻机附近（距顶板300mm以内，距帮200mm以内），实时监测瓦斯浓度。
- 风电闭锁：确保钻机的供电与局部通风机实现风电闭锁，即通风机停止运转时，钻机自动断电。
- 防爆设备：所有电气设备必须是防爆型，严禁使用非防爆设备。
- 瓦斯超限处理：一旦瓦斯浓度达到0.8%，立即停止作业，切断电源，撤出人员，进行处理。只有瓦斯浓度降至0.5%以下，方可恢复作业。
5.2.2 粉尘控制
- 湿式钻进：必须采用湿式钻进，利用水雾捕获粉尘。如果水源不足，可使用孔口捕尘装置。
- 个体防护：操作人员必须佩戴防尘口罩（最好是KN95或更高级别），减少粉尘吸入。
- 喷雾降尘：在钻机作业地点，可设置喷雾装置，对作业区域进行喷雾降尘。
5.3 复杂地质条件的综合应对
5.3.1 突出煤层钻进
- 区域验证：在突出煤层钻进前，必须进行区域验证（如钻屑瓦斯解吸指标测定），确认无突出危险后方可作业。
- 远距离操作：对于有突出危险的煤层，应采用远距离操作，人员撤离到安全地点。
- 限员限时：严格控制作业人数和作业时间，减少人员在危险区域的暴露时间。
5.3.2 高应力区钻进
- 现象：钻进时，孔壁易出现缩径、塌孔，甚至发生岩爆。
- 应对：
- 加强支护：作业前，对作业地点的顶板和帮壁进行加强支护。
- 快速钻进：采用高转速、中等给进压力，快速通过高应力区，减少孔壁暴露时间。
- 跟管护壁：使用套管跟进钻进，边钻边下套管，防止孔壁变形。
第六部分：总结与进阶建议
6.1 新手到高手的成长路径
- 新手阶段（1-3个月）：重点是熟悉设备、掌握基本操作流程、牢记安全规范。做到“会操作、会保养、会排除一般故障”。
- 熟练阶段（3-12个月）：积累不同地层的钻进经验，能够独立处理常见事故（如卡钻、排渣不畅）。做到“参数调节合理、事故处理及时”。
- 高手阶段（1年以上）：精通各种复杂地层的钻进技巧，能够优化钻具组合，预防事故发生，具备一定的设备故障诊断能力。做到“应对自如、高效安全”。
6.2 持续学习与经验积累
- 多观察：多向经验丰富的老师傅请教，观察他们的操作手法和故障处理方式。
- 多记录：详细记录每次作业的参数、地层情况、遇到的问题及解决方法，形成自己的“操作数据库”。
- 多分析：定期回顾自己的操作记录，分析哪些操作是高效的，哪些是失误的，不断总结改进。
- 参加培训：积极参加矿上组织的技能培训和安全培训，学习最新的操作技术和安全知识。
6.3 安全永远是第一
无论技术多么娴熟，安全意识不能松懈。每一次操作前，都要问自己：环境安全吗？设备完好吗？措施到位吗？只有将安全融入每一个操作细节，才能真正做到“轻松应对井下复杂环境”，从新手成长为受人尊敬的高手。
通过本指南的学习，相信你对煤矿钻机的操作有了更深入的理解。理论结合实践，不断总结经验，你一定能成为一名优秀的钻机操作手。祝你在井下作业中安全、高效、顺利！