综采工作面液压防突钻机的应用与推广
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总第189期2019年第1期机械管理开发MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENTTotal189No.1,2019实践与应用DOI:10.1砧25<l4-1134/th・2019.01.071综采工作面液压防突钻机的应用与推广王生全（山西新元煤炭有限责任公司，山西晋中045400）摘要：分析了煤矿液压钻机应用实际状况，并在此基础上，分别对综采工作面ZDY4000S型液压防突钻机的参数、特点、结构和液压系统工作原理展开介绍，通过煤矿开采实例应用对钻机的工作效率、可靠性等进行验证，以期为提高煤矿安全生产和瓦斯预抽技术提供一定的理论支持和参考。
关键词：液压防突钻机ZDY4000型综采工作面应用分析中图分类号:TD421.3文献标识码:A文章编号:1003-773X（2019）01-0164-03引言大中型煤矿开采技术在近年来得到了较为充分的发展和应用，然而由于煤层地质结构的复杂性、特殊性以及瓦斯治理技术相对落后等因素，我国煤矿顶板垮落、煤与瓦斯突出以及瓦斯爆炸等问题时有发生。
据此，煤矿企业针对瓦斯抽放问题正在努力探索多样化抽取方式并提升其技术水平，同时有煤矿具备中深孔大直径的瓦斯抽放地质条件。
实践表明，对于中深大孔经瓦斯抽放成孔后安全通道掘进其综合抽采具有成本低、效率高、效果好等优点。
据此,对综采工作面为提高钻机的性价比和适用范围，山西新元煤矿企业及时引入了适用的ZDY4000型液压防突钻机，分别对该钻机的主要参数、结构、工作原理展开详细的分析和介绍，并对其应用效果和可靠性进行实例验证。
1ZDY4000S型液压防突钻机特点ZDY4000型液压防突钻机是一种能够在大孔径中深层瓦斯抽成和救援钻孔的大扭矩、低转速钻机。
该钻机操作省力、技术先进、结构合理、工艺适应性强其主要机构特点为：1）分体式结构。
操纵台、泵站和主机为该钻机的主要组成部件，可按场地实际状况进行进行灵活、简便的设置、阶梯和搬迁。
2）钻具自卸自动拧卸功能。
对不同直经钻具可调节通孔大小进行简便的抽取，不仅提高工作效率而且降低工人劳动强度。
3）推进起拔为单油缸方式。
实践表明采用该方式油缸可显著提高钻机的事故处理能力和安全性能。
4）推进及回转参数独立调节、双泵系统。
由马达和油泵形成的无级调整系统可对钻机的转速和扭矩收稿日期:2018-07-24作者简介:王生全（1989—）,男，本科，毕业于太原理工大学安全工程专业，助理工程师,井下抽采队技术员。
按照实际情况和使用范围进行相应的调整。
5）主机回转器形式为通孔方式。
考虑到较大钻杆具有一定的长度特征，因此对于钻机大小可不必考虑6）机身倾角采用支撑油缸调整具有安全可靠、省力方便的特征。
各执行结构由操纵台操作可远离孔口保证人身安全。
保护装置完备且液压元件通用性强，产品元件性能稳定性高⑴。
2ZDY4000S型液压防突钻机主要参数ZDY4000S型液压防突钻机其钻进条件应与机螺旋杆结构参数相适应，并且在转动过程中螺旋具有一定的刮切作用，因此对于大直径救援孔或瓦斯抽放成孔不仅可使用螺旋钻杆还可使用牙轮钻头或复合片钻头。
在中硬、稳定岩层中终孔直径在153mm 以上且钻深大于350mm的中深孔大直径，为替代倾斜高抽巷并为其他管道铺设提供技术支持和设备保障，利用ZDY4000S型液压防突钻机进行大直径工程孔施工和瓦斯抽放时的主要参数如表I所示。
表1钻机主要技术参数常规钻孔深/m350主轴通孔直径/mm75常规钻井终孔直径/mm150-200钻杆直径/mm73螺旋钻孔深/m50最大给劲力/kN150螺旋钻井终孔直径/mm600机身倾角/（。
）_45~+45最大扭矩/（N-m）4000液压系统额定压力/MPa21回转器主轴转速Armin-'）5-280发电机功率/kW55液压马达排量/（打・『）46-160巷道适用宽度/m>2.53ZDY4000S型液压防突钻机主要结构为便于设备煤矿井下的搬迁工作，钻机各部分如主机、泵站和主操纵台之间均采用高压胶管链接⑵，其主机结构形式如下页图1所示。
1）动力头。
钻机头的核心部件为动力头,为了保证扭矩和转速的调整区间利用A6V160MA手动调节排量变量马达，对扭矩和转速可通过马达排量的2019年第1期王生全:综采工作面液压防突钻机的应用与推J•165•调节进行控制。
为符合适用于其他钻井方法以及螺旋钻进工艺参数要求,所利用的小扭矩、高转速液压马达其传动箱应为大速比其降速比约为7.88,扭矩和转速动力输出符合相关标准。
空间三轴式为传动箱结构类型，通过两级的增距或降速可将输出的转速传送至主轴.该箱体结构紧凑、加工工艺简单且性能优良。
2）给进装置。
影响钻机质量和给进性能参数的关键性因素和部件为钻机的给进装置。
在钻机两端固定一个110/55的双作用双杆式油缸，拖板上的动力头由油缸带动并完成后退和前进的反复运作，机身受力性能良好且结构简单实用。
3）夹持器。
浮动-符合常闭式为夹持器的构造形式具有操作简单、可变动效果好和张口大等特征，并且在粗径通过时可设定翻转让开口径满足相关要求。
对于钻杆磨损、钻孔跑偏后卡瓦等现象可通过夹持器的左右浮动结构得到有效避免和降低，并因此提高零件的使用寿命和钻机的适应性。
在进行拧卸时可依据液压联动装置自动完成，不仅显著减轻了功能劳动和节约辅助时间，而且对于钻进效率也有很大的提升。
4）机架。
在机架的使用和设计工程中确保钻机的问题是其首要目标和重点内容，在钻进过程中应符合钻机固定的可靠、快捷和省力等原则防止因钻机位移引起的难以下钻、钻孔跑偏等问题，尤其是在进行定向钻进时钻进的位移导致钻孔跑偏的现象经常发生。
考虑到不同煤矿井下巷道的差异和不同，采用可伸缩的加长杆和单体液压支柱的方法表现出较强的适用性与简便性，因此对单体液压支柱采用可拆卸的链接固定装置进行扶正和固定，特殊情况下为保证钻机的可靠稳定还可根据现场实际需要和条件状况选择安装3个或4个固定装置⑷。
5）泵站。
下置式泵站设计具有良好的泵的吸入性和安全防护性。
根据以往设计经验和使用状况，针对回油管和吸油管路可在一定程度上增大其通径，为提高油液的强制冷却和不易发热效果设定并联两片板翘式冷却器作为泵站的冷却结构，系统效能据此可得到显著的提升和改善。
4ZDY4000型液压防突钻机的应用山西新元煤矿一阶段面煤层储存相对稳定，煤层厚度约为3.5-3.7m,煤层倾角为25。
，倾斜长度和走向程度分别为为125m和872m,综合工作结构复杂，顶板和主要顶板分别为泥岩和粉砂岩,老底和直接底主要以中粒砂岩和粉砂岩为主。
先结合替代工作面联络巷道的大直径钻孔利用ZDY4000S型液压防突钻机进行生产试验。
从准备到结束该次生产试验共15d,其中钻机纯工作时间为72h,钻井工艺为二次成孔并且先后钻成4个直径为600mm的钻孔，钻进效率每小时平均为15m,进深累计1125m叫钻机应用过程如下：1）钻孔过程。
结合机械安装前置或后置水辫专门设置水辫供水阀门，并根据煤矿开采的实际需要设定合适的旋转速度。
然后安装钻头，对于前置水辫应将动力头移动至机架后并将卡盘松开放入前置水辫,夹持器在水辫轴被卡盘加紧固定时方可松开，在水辫轴上璇接钻杆并慢慢推进旋转动力头，最后当螺纹推动至夹持器后停止钻杆的旋转和转动，将钻杆旋接在钻杆上并接至上水辫供水管；而对于后置水辫钻孔时应将动力头移至机架后面并松开卡盘，在动力头内放置1根钻杆并保持钻杆螺纹置于动力头前，然后在动力头内旋接钻杆并确保螺纹置于动力头后端.之后操作过程与后置水辫大致相同。
2）开孔过程。
对于开孔处煤岩的修平首先保证钻头的平稳接触，对水辫和冷却器打开阀门并供水，慢慢旋转动力头并推进,在钻具、钻机达到平稳并钻进一定深度时给进正常钻进和旋转速度。
3）钻杆加接过程。
在钻杆需要加接时应先停止推进，然后再停止旋转并关闭排渣水;对夹持器换向把进行操作控制并确保钻杆的加紧；对进退手把进行后拉操作并处于浮动位置，反转动力头待钻杆与水辫轴正常脱离后将进退手把推拉至正常后退位并确保动力头正常；在进行快速后退操作时应停止旋转并将手把置于中位，在手把后拉至快速位置时使得动力头移至机架后面。
然后在前一根钻杆上加接新的钻杆.动力头变前进变旋转并在新加接钻杆锥螺纹与水辫轴梯形锥螺纹旋接沟松开夹持器并最终实现钻杆加接。
加接后打开供水阀门并向钻孔供水，在钻孔出现水流后进行正常的钻进操作间。
4）钻杆拆卸。
待动力头转至合适位置时关闭水辫供水阀门，在钻杆加紧时将进退手把拉退至浮动位，反转动力头使得第一根钻杆与水辫轴分离至一定距离，在进退手把推进正常后退位时满足油缸正机械管理开发jxglkfbjb@m•166■第34卷常后退条件要求。
卡盘松开并取下钻杆与前置或后置水辫,在能加住钻杆时使动力头停止前进,钻杆加紧松开夹持器并正转动力头使其后退至适当位置时停止旋转。
最后松开卡盘可取下第一根钻杆,以此类推重复上述操作步骤可以此卸下各个钻杆并最终完成拆卸工作。
5结论在中硬、稳定的岩层中ZDY4000S型液压防突钻机可利用牙轮钻头或复合片钻头进行中深孔、大直径的钻井。
利用该设备进行瓦斯抽放和工程钻孔施工的成功试验，不仅为煤矿走向巷道抽放瓦斯积累了丰富的经验，而且为定向受控技术的应用奠定了理论基础。
试验表明.该项新的技术设备不仅可降低巷道掘进成本，而且可有效缓解工作面接替紧张的状况。
参考文献［1］姚克.殷新胜,姚宁平.等.ZDY4000S型全液压钻机的设计与应用［J3.煤炭工程,2006(2):77-79.［2］韩广德.中国煤炭工业钻探工程学［M］.北京:煤炭工业出版社，2000.［3］石智军，胡少韵,姚宁平.煤矿井下瓦斯抽采(放)钻孔施工新技术［M］.北京:煤炭工业出版社,2008.［4］姚宁平，殷新胜，姚克.ZDY4000S型全液压钻机及救援钻孔配套钻具的研制［J］.煤炭科学技术,2005(4)：70-72.［5］李世忠.钻探工艺学［M］.北京:地质出版社,1989.(编辑:李媛)Application and Popularization of Hydraulic Anti-outburst DrillingMachine in Fully Mechanized Mining FaceWang Shengquan(Shanxi Xinyuan Coal Co.,Ltd.,Jinzhong Shanxi045400) Abstract：This paper analyzes the actual application of hydraulic drilling rig in coal mine,and on this basis, introduces the parameters,characteristics,structure and working principle of ZDY4000S hydraulic outburst drill in fully mechanized mining face,respectively.The work efficiency and reliability of drilling rig are verified by coal mining examples in order to provide certain theoretical support and reference for improving coal mine safety production and gas pre-drainage technology.Key words：hydraulic anti-outburst drill;ZDY4000type;fully mechanized mining face;application and analysis(上接第90页)面生产的安全性和高效性。
