杜文博

(中煤科工集團(tuán)西安研究院,陜西西安710077)

1 煤礦井下履帶式全液壓鉆機(jī)應(yīng)用的現(xiàn)狀

隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大,以及“以抽定采”制度的制定,煤礦對(duì)瓦斯抽放孔的進(jìn)尺效率有了更高的要求。由于履帶式全液壓鉆機(jī)移動(dòng)便捷、固定簡單,多應(yīng)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(jī)。然而,目前大多數(shù)履帶鉆機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:鉆機(jī)主機(jī)與鉆機(jī)履帶行走方向平行,這使得在鉆孔施工作業(yè)中,鉆機(jī)的穩(wěn)固、調(diào)角等輔助作業(yè)變得復(fù)雜且工作量大,從而,消耗了大量的輔助作業(yè)時(shí)間,大大降低了鉆進(jìn)效率。因此需要一種新型的鉆機(jī)結(jié)構(gòu)來滿足現(xiàn)場(chǎng)高效生產(chǎn)的實(shí)際需要。本文正是介紹了一種結(jié)構(gòu)改進(jìn)型鉆機(jī)的成功范例。

2 普通履帶式全液壓鉆機(jī)簡介

2.1 結(jié)構(gòu)簡介

鉆機(jī)為整體式布局,由履帶車體、泵站、主機(jī)和操縱臺(tái)四大部分組成,主機(jī)、泵站、操縱臺(tái)之間用高壓膠管連接,共同安裝在履帶車體之上,結(jié)構(gòu)緊湊,便于井下搬遷運(yùn)輸,而且履帶鉆機(jī)的行走方向與主機(jī)給進(jìn)方向是平行的,結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 工作特點(diǎn)

圖1 普通履帶式全液壓鉆機(jī)結(jié)構(gòu)圖

煤礦井下鉆孔施工中需要進(jìn)行大量的設(shè)備搬運(yùn)、方向的調(diào)整以及穩(wěn)固等準(zhǔn)備作業(yè)工序,因此高效的準(zhǔn)備作業(yè)有利于提高鉆進(jìn)效率。普通履帶全液壓鉆機(jī)在鉆進(jìn)準(zhǔn)備工作中,需要依次完成搬運(yùn)——鉆機(jī)方向調(diào)整——鉆機(jī)穩(wěn)固等準(zhǔn)備作業(yè),其中鉆機(jī)方向調(diào)整工序最為復(fù)雜和費(fèi)時(shí),該作業(yè)環(huán)節(jié)目的在于調(diào)整鉆機(jī)機(jī)頭與鉆進(jìn)方向,并應(yīng)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(jìn)行多次反復(fù)的調(diào)整才能使鉆機(jī)調(diào)整至預(yù)定方向。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐,該環(huán)節(jié)一般占準(zhǔn)備作業(yè)時(shí)間的80%,耗時(shí)在1小時(shí)30分鐘,嚴(yán)重影響了鉆進(jìn)效率。

3 橫置式ZDY6000L履帶全液壓鉆機(jī)簡介

3.1 結(jié)構(gòu)簡介

橫置式ZDY6000L履帶全液壓鉆機(jī)是在普通ZDY6000L全液壓鉆機(jī)的基礎(chǔ)上,將主機(jī)的給進(jìn)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(jī)。該鉆機(jī)為履帶自行式,便于井下運(yùn)輸和搬遷。液壓回路經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì),采用了國際先進(jìn)的負(fù)載敏感系統(tǒng),關(guān)鍵元件均采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。整機(jī)具有鉆進(jìn)能力大,可靠性高,鉆進(jìn)效率高,工藝適用性廣及輔助功能齊全等優(yōu)點(diǎn)。主要應(yīng)用于煤礦井下近水平大直徑瓦斯抽放孔的鉆進(jìn)。鉆機(jī)為整體式布局,由履帶車體、泵站、主機(jī)和操縱臺(tái)四大部分組成。主機(jī)、泵站、操縱臺(tái)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(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 橫置式ZDY6000L履帶全液壓鉆機(jī)結(jié)構(gòu)圖

3.2 主要技術(shù)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(jìn)力/起拔力:180 kN

給進(jìn)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(jī)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(diǎn)

該鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其準(zhǔn)備作業(yè)省去了“調(diào)整鉆機(jī)方向”環(huán)節(jié),只需通過調(diào)整鉆機(jī)平移就可實(shí)現(xiàn)鉆孔的精確定位,大大縮短了準(zhǔn)備作業(yè)時(shí)間。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1 施工地點(diǎn)地質(zhì)概況

施工地點(diǎn)位于寺河煤礦3303工作面運(yùn)輸順槽,鉆進(jìn)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(gòu)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(yùn)輸順槽,工作面寬225m,在順槽中打雙面交錯(cuò)對(duì)穿孔,孔間距3m,孔深150m。

圖3 3303運(yùn)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(jī)改造成功后,在寺河煤礦進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),此次試驗(yàn),在寺河礦 3303工作面共施工 108個(gè)孔,平均孔深153m,總進(jìn)尺16524m?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中,該鉆機(jī)只需平移履帶至預(yù)定鉆孔間距 (3m),簡單穩(wěn)固鉆機(jī)支腿后,可開始鉆孔施工,輔助作業(yè)時(shí)間不超過30min,較普通履帶鉆機(jī)極大地縮短了準(zhǔn)備輔助作業(yè)時(shí)間。兩種鉆機(jī)設(shè)備準(zhǔn)備輔助時(shí)間對(duì)比如下表所示。

表1 未改造履帶鉆機(jī)與橫置式ZDY6000L鉆機(jī)準(zhǔn)備輔助作業(yè)時(shí)間對(duì)比一覽表

4.4 鉆孔施工效果分析

橫置式ZDY6000L全液壓鉆機(jī)在寺河礦3303工作面施工,由于準(zhǔn)備輔助作業(yè)時(shí)間由原來的將近兩個(gè)小時(shí)縮短到現(xiàn)在的20分鐘,現(xiàn)在抽采隊(duì)每班(8小時(shí))可進(jìn)尺150m,也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)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(jī)最大特點(diǎn)即是行走方向與鉆進(jìn)方向垂直,鉆機(jī)行走至施工點(diǎn)不用調(diào)整鉆機(jī)方向,這樣大大減少了鉆機(jī)開鉆前的準(zhǔn)備輔助作業(yè)時(shí)間。

(2)橫置式ZDY6000L全液壓鉆機(jī)可以應(yīng)用原有相應(yīng)型號(hào)和規(guī)格的鉆進(jìn)設(shè)備和配套鉆具。

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

(4)此套設(shè)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(xué) [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(shù) [M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2008.