謝 超 / 中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司

?

ZDY3500LP型履帶式鉆機(jī)在煤礦井下瓦斯抽采中的應(yīng)用

謝 超 / 中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司

【摘 要】常規(guī)的履帶鉆機(jī)普遍調(diào)角度范圍小，開孔高度調(diào)節(jié)范圍小，在一些煤層較厚的礦區(qū)需施工雙排甚至多排鉆孔，以及進(jìn)行傾角較大的底板穿層瓦斯鉆孔施工時(shí)，普通的履帶鉆機(jī)不能更好地滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司設(shè)計(jì)了一款ZDY3500LP型多變幅調(diào)角履帶式鉆機(jī)，該鉆機(jī)能進(jìn)行跨皮帶作業(yè)，鉆孔傾角全覆蓋，高度調(diào)節(jié)范圍大的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)多個(gè)礦井使用了該鉆機(jī)，取得了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】ZDY3500LP；瓦斯抽采；多變幅；履帶式鉆機(jī)；調(diào)角范圍大

隨著煤礦開采深度的增加，瓦斯涌出量和煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性也不斷增大，瓦斯已成為制約礦井安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效的主要因素，施工鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采是治理瓦斯的有效途徑。近幾年煤礦井下瓦斯抽采用鉆機(jī)逐步實(shí)現(xiàn)了履帶化，大幅度縮短了瓦斯鉆孔施工設(shè)備的搬運(yùn)穩(wěn)固時(shí)間，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，受到廣泛認(rèn)可。但常規(guī)的履帶鉆機(jī)普遍調(diào)角度范圍、開孔高度調(diào)節(jié)范圍較小，對(duì)于煤層較厚的礦區(qū)需施工雙排甚至多排鉆孔，以及進(jìn)行傾角較大的頂?shù)装宕油咚广@孔施工時(shí)，普通的履帶鉆機(jī)不能更好地滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司設(shè)計(jì)了一款ZDY3500LP履帶式鉆機(jī)，可能進(jìn)行跨皮帶作業(yè)，鉆孔傾角全覆蓋，高度調(diào)節(jié)范圍大的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)多個(gè)礦井使用了該鉆機(jī)，取得了良好的效果。

1.鉆機(jī)結(jié)構(gòu)及參數(shù)

ZDY3500LP型多變幅調(diào)角履帶式鉆機(jī)是中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司研制的一款新型履帶鉆機(jī)。該鉆機(jī)采用整體履帶式結(jié)構(gòu)，搬遷移位快捷，施工效率高。整機(jī)自動(dòng)化能力高、變幅調(diào)角系統(tǒng)高效便捷，能夠?qū)崿F(xiàn)多種鉆孔角度及鉆孔高度的調(diào)節(jié)。主要適用于本煤層瓦斯抽采鉆孔、全斷面瓦斯抽采鉆孔、頂?shù)装宕蠼嵌韧咚钩椴摄@孔、探放水鉆孔及其它用途鉆孔施工，鉆機(jī)幾種典型施工姿態(tài)見圖1。

圖1　ZDY3500LP鉆機(jī)幾種典型的施工姿態(tài)

2.鉆孔施工地點(diǎn)概況

施工地點(diǎn)位于貴州某礦K9號(hào)煤層10903工作面回風(fēng)順槽，該巷道為沿K9煤層頂板掘進(jìn)的順層巷道，從開門點(diǎn)往西掘進(jìn)30米后，該巷道從1680專用回風(fēng)石門下穿過，上巷底對(duì)下巷頂高差為9.5米，工作面長(zhǎng)度180m。10903運(yùn)輸順槽開門于1680前運(yùn)輸石門內(nèi)，即6#導(dǎo)線點(diǎn)前5.3m為開門中，按293°方位，開門標(biāo)高為+1683.3T，掘進(jìn)總里程為970m；巷道為梯形斷面，凈寬4.5m，下幫高2.45m，巷道沿K9煤層頂板掘進(jìn)；全斷面采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)；10903運(yùn)輸順槽現(xiàn)已掘進(jìn)至里程379m，標(biāo)高為+1696.1T；采用順層平行鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯的區(qū)域防突措施。

K9煤厚2.8～3.6m，夾矸1～2層，多者為3～5層，夾一層高岑石夾矸為對(duì)比標(biāo)志為B4。煤層頂板巖性為灰色粉砂質(zhì)粘土巖夾薄層菱鐵礦層，向上淺灰色細(xì)砂巖、粉砂巖；底板巖性為深灰色粉砂質(zhì)粘土巖、細(xì)砂巖。K9煤層的破壞類型為Ⅱ～Ⅲ級(jí)，堅(jiān)固性系數(shù)（f）為0.36，煤層瓦斯放散初速度（△P）為14，根據(jù)K9煤層在埋深為336.1m（標(biāo)高為1739.9m）處瓦斯含量10.9938m3/t，瓦斯壓力為1.200MPa，經(jīng)計(jì)算，現(xiàn)10903運(yùn)輸順槽迎頭前方原始瓦斯含量為11.5906m3/t，瓦斯壓力為1.345MPa，煤層突出危險(xiǎn)性綜合指標(biāo)D=1.4408、K=38.9，K9煤層具有突出危險(xiǎn)性。

3.鉆孔施工工藝

采用順層平行鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯的區(qū)域防突措施，設(shè)計(jì)從10903回風(fēng)順槽3#導(dǎo)線點(diǎn)前70m開始，在巷道下幫共施工了3個(gè)本煤層瓦斯鉆孔，鉆孔控制到10903運(yùn)輸順槽下幫輪廓線外20m范圍，設(shè)計(jì)鉆孔孔深200m，孔徑133mm，方位23°，傾角-18°。

選用ZDY3500LP型履帶式鉆機(jī)，Φ 73/63.5寬葉片螺旋鉆桿輔助排渣，采用高壓水排粉的施工工藝，先用Φ 94mm復(fù)合片鉆頭施工至孔底，再換用Φ 133/94mm復(fù)合片鉆頭擴(kuò)孔至孔底終孔。施工的3個(gè)本煤層鉆孔孔深分別達(dá)到202m、210m、206m，通過現(xiàn)場(chǎng)鉆孔施工，鉆機(jī)性能穩(wěn)定、調(diào)角方便，能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

4.抽采效果

分別對(duì)試驗(yàn)的3個(gè)鉆孔進(jìn)行了瓦斯抽采效果分析，抽采效果好，其中1#鉆孔，從2016年1月19日開始抽采，截止2016年4 月1日，抽采73天，平均抽采濃度21%，平均抽采純流量0.22m3/ min。2#鉆孔，從2016年2月4日開始接管道抽采，截止2016年4月1日，抽采58天，平均抽采濃度22%，平均抽采純流量0.24m3/ min。3#鉆孔，從2016年2月6日開始抽采，截止2016年4月1日，抽采55天，平均抽采濃度19%，平均抽采純流量0.27m3/min。各鉆孔瓦斯抽采效果見圖2。

圖2　各鉆孔瓦斯抽采效果圖

5.結(jié)論

1）ZDY3500LP型履帶式全液壓坑道鉆機(jī)傾角（±90°）調(diào)節(jié)、開孔高度（0.8 ～ 2.75m）調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)過程自動(dòng)化程度高，只需操縱液壓手柄即可完成，調(diào)轉(zhuǎn)機(jī)身方便，只需擰卸卡板兩側(cè)螺釘，推動(dòng)給進(jìn)裝置轉(zhuǎn)向180°，再緊固螺釘即可，不需使用吊具，履帶式行走機(jī)構(gòu)搬運(yùn)方便，大幅度降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少輔助時(shí)間，綜合效率高。

2）ZDY3500LP型履帶式鉆機(jī)扭矩大，施工大直徑鉆孔能力強(qiáng)，鉆進(jìn)效率高，并能有效避免鉆孔孔內(nèi)事故的發(fā)生。

3）ZDY3500LP型履帶式鉆機(jī)適用于300m以內(nèi)的本煤層瓦斯抽采鉆孔、頂?shù)装宕髢A角穿層瓦斯抽采鉆孔、全斷面瓦斯抽采鉆孔及其它用途鉆孔施工，并可進(jìn)行跨皮帶（向皮帶、背皮帶）鉆孔施工，鉆機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)、適應(yīng)范圍廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋海濤，劉亦洋，姚亞峰，等.大角度多層孔履帶式全液壓坑道鉆機(jī)的研制與應(yīng)用 [J]，煤炭工程，2014，46(12)：126-128.

[2]李世忠．鉆探工藝學(xué)[M]．北京：地質(zhì)出版社．1992．

[3]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．

[4]程遠(yuǎn)平，俞啟香．中國(guó)煤礦區(qū)域性瓦斯治理技術(shù)的發(fā)展[J]．采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2007，24（4）：383-390．