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(chǎn)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(jié)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(diào)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(jié)構來滿足現(xiàn)場高效生產(chǎn)的實際需要。本文正是介紹了一種結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(diào)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(diào)整——鉆機穩(wěn)固等準備作業(yè),其中鉆機方向調(diào)整工序最為復雜和費時,該作業(yè)環(huán)節(jié)目的在于調(diào)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(diào)整才能使鉆機調(diào)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(jié)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(diào)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(jīng)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(zhì)產(chǎn)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(jié)構如圖2所示。

圖2 橫置式ZDY6000L履帶全液壓鉆機結(jié)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(zhuǎn)矩:6000～1600 N·m

轉(zhuǎn)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(zhì)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(jié)構特點決定了其準備作業(yè)省去了“調(diào)整鉆機方向”環(huán)節(jié),只需通過調(diào)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(zhì)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(jié)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(jié)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(diào)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(zhì)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(zhì)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.