周世強

（晉能控股煤業(yè)集團臨汾宏大勝利煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 041099）

引言

在面對具有一些突出的煤與瓦斯的礦井時，需考慮瓦斯在整個采煤過程中的重要影響，這是提高施工安全性的重中之重。如何消突也成為一項重要且必要的研究課題，有效的解決辦法之一是通過鉆機鉆孔來進(jìn)行瓦斯抽采，因此對鉆孔的孔半徑以及位置也提出了一定的要求。一是，要求鉆孔半徑均勻；二是，要求鉆孔布置于巷道輪廓外的12 m范圍之外。普通型的液壓鉆機操作繁瑣復(fù)雜，行走進(jìn)程為直線型，每鉆一個孔都需要整個設(shè)備向前移動，支柱點需重新定位，這無疑需要加大對孔徑均勻性的控制；而且掘進(jìn)機在該鉆機操作員操作之后，極易發(fā)生安全事故[1]。針對以上普通型液壓鉆機的使用缺陷，某煤礦采用了ZYJ-1000/800架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機，應(yīng)用效果高效且安全，具有廣闊的應(yīng)用前景以及進(jìn)一步的研究價值。

1 工程概況

該工程工作面的工作面積為234 022 m2，煤層的傾角為0～24°，平均角度6°且煤層厚度大概在5.8 m。整個工作面包括里外兩個工作部分，里側(cè)工作部分采取的是已挖掘成功的煤柱外順槽，其走向長大致為360 m，傾斜長為114 m，煤儲量統(tǒng)計數(shù)額為35萬t；外側(cè)工作部分已將頂煤挖掘完成，其走向長大致為1 001 m，傾斜長為160 m，煤儲量統(tǒng)計數(shù)額為134萬t。

通過分析該工程中相鄰工作面涌出的瓦斯量，估計的出涉及此次工程工作中的瓦斯涌出量大致在0.4～1.9 m3/min，瓦斯涌出量預(yù)計為0.4～1 m3/min，發(fā)生于石門掘進(jìn)期間；瓦斯涌出量預(yù)計為1～1.9 m3/min則于煤巷掘進(jìn)操作進(jìn)程中。除此之外，整個施工管理過程需要嚴(yán)格執(zhí)行包括綜合以及局部的各項防突措施[2]。

當(dāng)掘進(jìn)進(jìn)程行進(jìn)于煤底板其最短的垂直距離計量7 m時，開始鉆采抽放瓦斯所需的孔，并且根據(jù)鉆孔要求，鉆孔布置于巷道輪廓外的12 m，按照每個孔之間的間距預(yù)算為5 m。分析得所需布置孔的個數(shù)以及傾斜角如下：布孔數(shù)量設(shè)置為42；傾斜角的范圍為26°～60°；左右偏角的范圍設(shè)置為5°～70°。

2 ZYJ-1000/800架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機的試運行

ZYJ-1000/800架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機作業(yè)于井下煤礦施工，主要應(yīng)用于瓦斯抽放的鉆孔，其主要的技術(shù)參數(shù)見表1、表2。

表1 ZYJ-1000/800架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機基本參數(shù)表

表2 與回轉(zhuǎn)鉆機配套的液壓泵站及操作臺基本參數(shù)

在取得ZYJ-1000/800架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機的基本參數(shù)的基礎(chǔ)上，對該設(shè)備進(jìn)行運行試驗。經(jīng)過短暫的運行操作過程后，操作發(fā)現(xiàn)該設(shè)備缺少加持鉆桿的設(shè)備，將鉆桿裝上或者卸下的過程較為復(fù)雜，不利于工作的高效進(jìn)行[3]。在此之后，對該型號的架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機進(jìn)行改進(jìn)，通過安裝鉆桿夾持器于鉆機跑道前進(jìn)行裝卸鉆桿，應(yīng)用效果良好[4]。

3 應(yīng)用評價

本部分將從應(yīng)用ZYJ-1000/800架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機的組成部分、高效性、精確性、穩(wěn)定性以及安全性對其應(yīng)用效果進(jìn)行評價。

該產(chǎn)品的組成部分以主機和配套泵站為主，立柱為整個鉆機的中心軸，其次還包括副支柱、液壓卡盤以及動力頭，具有較好的解體性，易于安裝與搬運。

高效性：在對ZYJ-1000/800架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機進(jìn)行改進(jìn)后，將此設(shè)備用于鉆孔抽采瓦斯。42個鉆孔工時約7 d左右，比預(yù)計工時17 d提前了10 d左右，并完成鉆孔施工深度大約在1 300 m左右。

精確性：以立柱作為中心軸，鉆機跑道以180°的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行上下左右的旋轉(zhuǎn)方式，鉆機固定臺可精確確定為某一位置，將鉆孔行成橫豎排列一致，可控制出精確的角度，從而實現(xiàn)均勻分布的鉆孔；

穩(wěn)定性：普通的鉆孔機采用點柱的方式作為中心支撐點，當(dāng)施加力較大時，將會產(chǎn)生相對應(yīng)的大反作用力，最終使得鉆機在鉆孔時搖擺不定，產(chǎn)生左右晃動的不穩(wěn)定現(xiàn)象。而該型號與前面描述一致，采用立柱為中心軸，支撐為穩(wěn)定的立柱，可以承載各個方向?qū)ζ涞姆醋饔昧?，表現(xiàn)方式更為穩(wěn)定，確保鉆孔角度符合設(shè)定值，實現(xiàn)了穩(wěn)定性與精確性雙贏的狀態(tài)。

安全性：當(dāng)上山施工時，掉砟、片幫時有發(fā)生，也會噴出煤粉、瓦斯等，不良工作環(huán)境提高了事故的發(fā)生率；當(dāng)下山施工時，則存在水淹鉆機的事故。當(dāng)施工人員所在操作臺的位置安裝于跑道支柱之后，不僅可避免上山施工所造成的砸傷等隱患，還可在下山施工時實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作方式的定時排水，安全系數(shù)穩(wěn)步提升[5]。

整個設(shè)備具有扭矩轉(zhuǎn)速高、鉆孔施工進(jìn)程效率高、性能穩(wěn)定、易于操作以及安全應(yīng)用系數(shù)高等一系列突出的優(yōu)點，經(jīng)過相關(guān)檢測機構(gòu)進(jìn)行驗證得出，將鉆孔布置于巷道輪廓外的12 m范圍之外該鉆孔不僅滿足了瓦斯抽采的要求，且具有均勻的孔半徑，符合相關(guān)要求章程。

4 結(jié)論

該設(shè)備解體性好，易于安裝與搬運；精確性以及穩(wěn)定性主要體現(xiàn)于鉆孔技術(shù)，該設(shè)備能夠鉆孔布置于巷道輪廓外的12 m范圍之外，且具有均勻的孔半徑；安全性則體現(xiàn)于提高了施工環(huán)境以及施工人員的安全性?？偠灾琙YJ-1000/800架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機應(yīng)用效果優(yōu)良，具有一定的推廣意義及進(jìn)一步改進(jìn)的研究價值。