氣動鉆機在煤礦地質鉆探中的應用

崔廣甲　曹桂寶　張長武

摘 要： 采用井下鉆探的方式進行超前探，是現階段指導煤礦掘進和開采的重要方式方法。隨著煤礦開采深度的增加，現場環境更加復雜化和多樣化，對鉆機可操作性和安全的要求更加高，新型氣動架柱式鉆機在煤礦地質鉆探中的應用為煤礦復雜條件下地質鉆探提供了新的方法。

關鍵詞： 超前探 氣動架柱式 鉆機

前 言

隨著開采的推進，工作面條件越來越復雜，頂板下沉、底板鼓起、局部瓦斯積聚等不利因素對電器的安全要求也越來較高，在以往采用電為動力的液壓坑道鉆機受到很大的局限性，不能滿足特殊條件下的鉆探工作。其體積重量大、需要敷設電纜、布置電器開關、安設排水泵等特點給工作帶來了很大困難，而采用壓縮氣體為動力源的大功率氣動架柱式鉆機彌補了這些缺點。ZQJ-300/6氣動架柱式鉆機的效率高、鉆孔直徑大、深度深、操作簡單、易于轉運、使用安全的特點在探查唐口煤礦1306皮帶順槽T14-1斷層走向中得到了良好的應用。

1. ZQJ-300/6氣動架柱式鉆機的特點

1.1. 結構特點

1.1.1.主機回轉馬達、給進馬達都具有正反轉功能，實現了打孔完成后，主機自動退出鉆具的功能。

1.1.2.實現遠控操作，使操作者可遠離施工地點，極大的提高了施工安全性。

1.1.3.鉆機軌道采用夾板固定，鉆機角度及高度易于調節。

1.1.4.主機可解體為回轉總成、行走總成、導軌總成極大的方便了巷道內的運輸。

1.2. 鉆機結構

ZQJ-300/6氣動架柱式鉆機整機結構如圖1所示。

1-導軌 ；2-回轉器； 3-一級消聲器；

4-內注式液壓支柱；5-操作臺；6-二級消聲器

圖1 ZQJ-300/6氣動架柱式鉆機整機結構示意圖

2.工作面情況

2.1.地質概況

該工作面回采煤層為3上煤，煤層傾角平均2°，厚度在3.0m～6.5m之間，平均厚度為4.8m。

2.1.1.老頂為深灰色細砂巖，平均厚度6.9m，抗壓強度50MPa，屬較穩定頂板。

2.1.2.直接頂為灰黑色泥巖，平均厚度為3.5m，抗壓強度為30MPa，屬不穩定頂板。

2.1.3.直接底為灰黑色泥巖，平均厚度為1.8m，抗壓強度為30MPa左右，屬不穩定底板。

2.1.4.老底為灰白色細砂巖，平均厚度為17m，抗壓強度為50MPa，屬較穩定底板。

2.2. 順槽概況

2.2.1. 1306工作面為唐口煤礦西部130采區第6個工作面，順槽斷面設計為矩形斷面，巷道凈寬4500mm，凈高3800mm，采用錨網索支護。順槽設計長度為1800m，切眼設計長度為150m。

2.2.2. T14-1為三維地震查明斷層，為正斷層，斷層傾角∠56°～64°，落差在0～24m，向工作面延伸，擺動幅度大，局部走向模糊。1306皮帶順槽已掘進至設計位置，軌道順槽在掘進至1000m處揭露T14-1斷層，采取縮面措施將軌道順槽里縮30m另開2號軌道順槽，掘進至1300m處再次揭露T14-1斷層。

3.鉆孔布置及技術參數

3.1.鉆孔布置

鉆孔布置在1306皮帶順槽，自距工作面切眼60m處起，在巷道東幫向軌道順槽方向施工鉆孔，鉆孔間距為20m。

3.2.鉆孔參數

鉆孔呈單排布置，開孔距巷道底板1.5m，孔徑Φ76mm，設計孔深60m（實際深度已見巖石為準），鉆孔傾角根據實際煤層傾角確定。

4.結果分析

根據現場施工的20個鉆孔的施工情況來看，鉆孔揭露斷層較為準確，根據實際揭露位置更加精確的繪制出了T14-1斷層走向，為確定工作面長度及軌道順槽位置提供了可靠的技術資料，部分鉆孔施工情況一覽表。

表2 部分鉆孔施工情況一覽表

孔號 參數 鉆孔直徑 鉆孔深度 鉆孔傾角 巖粉性質 距離切眼長度 總計用時

1號鉆孔 Ф76mm 66m +2° 細砂巖 60m 9h

2號鉆孔 Ф76mm 62m +2° 細砂巖 80m 10h

3號鉆孔 Ф76mm 67m +1° 細砂巖 100m 7h

4號鉆孔 Ф76mm 62m +2° 細砂巖 120m 8h

5號鉆孔 Ф76mm 70m +2° 細砂巖 140m 11h

6號鉆孔 Ф76mm 73m +1° 細砂巖 160m 10h

7號鉆孔 Ф76mm 71m +2° 細砂巖 180m 12h

4.1.根據鉆孔鉆進數據分析，從切眼60m處往外T14-1斷層走向整體向軌道順槽方向擺動。擺動幅度在10m左右，通過鉆孔實際數據較為直觀和具體的說明了T14-1斷層的走向。為軌道順槽確定位置提供了依據。

5.結 論

隨著煤礦開采深度的增加，礦壓顯現加劇，地質條件復、地溫升高和勘探困難等一系列突出問題顯現出來。開采深度的增加也使瓦斯壓力增高，煤與瓦斯突出危險嚴重。而我國深部開采已經成為煤礦生產的必然過程，深部開采遇到的礦壓、地熱、瓦斯等主要技術問題日益增多，因此如何面對深部開采的復雜地質條件和環境，在做好人的主導作用的同時，對設備進行升級改造和更新換代是適應深部開采的又一途徑。氣動架柱式鉆機的優良性能，對深井煤礦開采解決突出問題起到很大作用。ZQJ-300/6氣動架柱式鉆機對高瓦斯區、高應力區、突出危險區適應能力強，它的遠控操作對應對這些復雜環境起到了重大意義。

參考文獻：

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[2] 吳衛榮. 氣動技術[M].徐州：中國輕工業出版社，2005，8

[3].王春來，吳愛祥，劉曉輝. 深井開采技術[M].冶金工業出版社，2011 ，05

作者簡介：

崔廣甲（1984--），男，山東濟寧人，助理工程師，2007年畢業于遼寧工程技術大學，2012年函授畢業于中國礦業大學成教學院采礦工程專業，現在淄礦礦業集團方大工程有限責任公司從事基層管理工作。