杜文博

(中煤科工集團西安研究院,陜西西安710077)

1 煤礦井下履帶式全液壓鉆機應用的現(xiàn)狀

隨著煤礦生產規(guī)模擴大,以及“以抽定采”制度的制定,煤礦對瓦斯抽放孔的進尺效率有了更高的要求。由于履帶式全液壓鉆機移動便捷、固定簡單,多應用于巷道斷面大,井下條件較好的煤礦,目前許多煤礦更青睞于履帶式全液壓鉆機。然而,目前大多數(shù)履帶鉆機結構特點是:鉆機主機與鉆機履帶行走方向平行,這使得在鉆孔施工作業(yè)中,鉆機的穩(wěn)固、調角等輔助作業(yè)變得復雜且工作量大,從而,消耗了大量的輔助作業(yè)時間,大大降低了鉆進效率。因此需要一種新型的鉆機結構來滿足現(xiàn)場高效生產的實際需要。本文正是介紹了一種結構改進型鉆機的成功范例。

2 普通履帶式全液壓鉆機簡介

2.1 結構簡介

鉆機為整體式布局,由履帶車體、泵站、主機和操縱臺四大部分組成,主機、泵站、操縱臺之間用高壓膠管連接,共同安裝在履帶車體之上,結構緊湊,便于井下搬遷運輸,而且履帶鉆機的行走方向與主機給進方向是平行的,結構如圖1所示。

2.2 工作特點

圖1 普通履帶式全液壓鉆機結構圖

煤礦井下鉆孔施工中需要進行大量的設備搬運、方向的調整以及穩(wěn)固等準備作業(yè)工序,因此高效的準備作業(yè)有利于提高鉆進效率。普通履帶全液壓鉆機在鉆進準備工作中,需要依次完成搬運——鉆機方向調整——鉆機穩(wěn)固等準備作業(yè),其中鉆機方向調整工序最為復雜和費時,該作業(yè)環(huán)節(jié)目的在于調整鉆機機頭與鉆進方向,并應保證與上一鉆孔一定間距,這決定了該組作業(yè)環(huán)節(jié)必須進行多次反復的調整才能使鉆機調整至預定方向。據(jù)現(xiàn)場實踐,該環(huán)節(jié)一般占準備作業(yè)時間的80%,耗時在1小時30分鐘,嚴重影響了鉆進效率。

3 橫置式ZDY6000L履帶全液壓鉆機簡介

3.1 結構簡介

橫置式ZDY6000L履帶全液壓鉆機是在普通ZDY6000L全液壓鉆機的基礎上,將主機的給進方向調整為與履帶行走方向垂直的一種改造型全液壓鉆機。該鉆機為履帶自行式,便于井下運輸和搬遷。液壓回路經優(yōu)化設計,采用了國際先進的負載敏感系統(tǒng),關鍵元件均采用進口優(yōu)質產品。整機具有鉆進能力大,可靠性高,鉆進效率高,工藝適用性廣及輔助功能齊全等優(yōu)點。主要應用于煤礦井下近水平大直徑瓦斯抽放孔的鉆進。鉆機為整體式布局,由履帶車體、泵站、主機和操縱臺四大部分組成。主機、泵站、操縱臺之間用高壓膠管連接,共同安裝在履帶車體之上,橫置式ZDY6000L履帶全液壓鉆機結構如圖2所示。

圖2 橫置式ZDY6000L履帶全液壓鉆機結構圖

3.2 主要技術參數(shù)

鉆孔深度:600 m

配套鉆桿直徑:73/89 mm

轉矩:6000～1600 N·m

轉速:50～190 r/min

最大給進力/起拔力:180 kN

給進行程:1000 mm

主軸傾角:-10～20°

功率:75 kW

外形尺寸:4500×2655×2115 mm(長×寬×高)

鉆機質量:約7000 kg

最大行走速度:2.5 km/h

最大爬坡能力:20°

接地比壓:0.06 M Pa

3.3 工作特點

該鉆機的結構特點決定了其準備作業(yè)省去了“調整鉆機方向”環(huán)節(jié),只需通過調整鉆機平移就可實現(xiàn)鉆孔的精確定位,大大縮短了準備作業(yè)時間。

4 現(xiàn)場應用

4.1 施工地點地質概況

施工地點位于寺河煤礦3303工作面運輸順槽,鉆進煤層為3#煤,其厚度在6.02～6.98m之間,平均煤層厚度6.50m,以亮煤為主,含夾桿一般為2層,煤層結構簡單,煤層硬度系數(shù)f為1.5左右,屬于穩(wěn)定可采煤層。巷道斷面尺寸為5m寬,3.8m高。

4.2 鉆孔布置

在寺河礦3303工作面運輸順槽,工作面寬225m,在順槽中打雙面交錯對穿孔,孔間距3m,孔深150m。

圖3 3303運輸順槽鉆孔布置平面圖

4.3 鉆孔施工情況

橫置式ZDY6000L履帶全液壓鉆機改造成功后,在寺河煤礦進行了現(xiàn)場試驗,此次試驗,在寺河礦 3303工作面共施工 108個孔,平均孔深153m,總進尺16524m?，F(xiàn)場應用中,該鉆機只需平移履帶至預定鉆孔間距 (3m),簡單穩(wěn)固鉆機支腿后,可開始鉆孔施工,輔助作業(yè)時間不超過30min,較普通履帶鉆機極大地縮短了準備輔助作業(yè)時間。兩種鉆機設備準備輔助時間對比如下表所示。

表1 未改造履帶鉆機與橫置式ZDY6000L鉆機準備輔助作業(yè)時間對比一覽表

4.4 鉆孔施工效果分析

橫置式ZDY6000L全液壓鉆機在寺河礦3303工作面施工,由于準備輔助作業(yè)時間由原來的將近兩個小時縮短到現(xiàn)在的20分鐘,現(xiàn)在抽采隊每班(8小時)可進尺150m,也減輕了工人的勞動強度,施工效率提高近一倍。

5 結論及建議

(1)由于橫置式ZDY6000L全液壓鉆機最大特點即是行走方向與鉆進方向垂直,鉆機行走至施工點不用調整鉆機方向,這樣大大減少了鉆機開鉆前的準備輔助作業(yè)時間。

(2)橫置式ZDY6000L全液壓鉆機可以應用原有相應型號和規(guī)格的鉆進設備和配套鉆具。

(3)橫置式ZDY6000L全液壓鉆機外形尺寸較大,整體質量偏重,只能應用在巷道條件較好的煤礦,建議巷道寬度應在4.2m以上。

(4)此套設備膠管數(shù)量過多,更換不方便,建議使用油路板。

[1] 李世忠.鉆探工藝學 [M].北京:地質出版社,1992.

[2] 石智軍,胡少韻,姚寧平.煤礦井下瓦斯抽采 (放)鉆孔施工新技術 [M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2008.