ZDY3500LP型履帶式鉆機在煤礦井下瓦斯抽采中的應用

謝 超 / 中煤科工集團西安研究院有限公司

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ZDY3500LP型履帶式鉆機在煤礦井下瓦斯抽采中的應用

謝 超 / 中煤科工集團西安研究院有限公司

【摘 要】常規的履帶鉆機普遍調角度范圍小，開孔高度調節范圍小，在一些煤層較厚的礦區需施工雙排甚至多排鉆孔，以及進行傾角較大的底板穿層瓦斯鉆孔施工時，普通的履帶鉆機不能更好地滿足現場施工要求。中煤科工集團西安研究院有限公司設計了一款ZDY3500LP型多變幅調角履帶式鉆機，該鉆機能進行跨皮帶作業，鉆孔傾角全覆蓋，高度調節范圍大的特點，國內多個礦井使用了該鉆機，取得了良好的效果。

【關鍵詞】ZDY3500LP；瓦斯抽采；多變幅；履帶式鉆機；調角范圍大

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性也不斷增大，瓦斯已成為制約礦井安全生產和高產高效的主要因素，施工鉆孔進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逐步實現了履帶化，大幅度縮短了瓦斯鉆孔施工設備的搬運穩固時間，降低了工人勞動強度，提高了生產效率，受到廣泛認可。但常規的履帶鉆機普遍調角度范圍、開孔高度調節范圍較小，對于煤層較厚的礦區需施工雙排甚至多排鉆孔，以及進行傾角較大的頂底板穿層瓦斯鉆孔施工時，普通的履帶鉆機不能更好地滿足現場施工要求。中煤科工集團西安研究院有限公司設計了一款ZDY3500LP履帶式鉆機，可能進行跨皮帶作業，鉆孔傾角全覆蓋，高度調節范圍大的特點，國內多個礦井使用了該鉆機，取得了良好的效果。

1.鉆機結構及參數

ZDY3500LP型多變幅調角履帶式鉆機是中煤科工集團西安研究院有限公司研制的一款新型履帶鉆機。該鉆機采用整體履帶式結構，搬遷移位快捷，施工效率高。整機自動化能力高、變幅調角系統高效便捷，能夠實現多種鉆孔角度及鉆孔高度的調節。主要適用于本煤層瓦斯抽采鉆孔、全斷面瓦斯抽采鉆孔、頂底板大角度瓦斯抽采鉆孔、探放水鉆孔及其它用途鉆孔施工，鉆機幾種典型施工姿態見圖1。

圖1　ZDY3500LP鉆機幾種典型的施工姿態

2.鉆孔施工地點概況

施工地點位于貴州某礦K9號煤層10903工作面回風順槽，該巷道為沿K9煤層頂板掘進的順層巷道，從開門點往西掘進30米后，該巷道從1680專用回風石門下穿過，上巷底對下巷頂高差為9.5米，工作面長度180m。10903運輸順槽開門于1680前運輸石門內，即6#導線點前5.3m為開門中，按293°方位，開門標高為+1683.3T，掘進總里程為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；全斷面采用錨網噴聯合支護；10903運輸順槽現已掘進至里程379m，標高為+1696.1T；采用順層平行鉆孔預抽區段煤層瓦斯的區域防突措施。

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比標志為B4。煤層頂板巖性為灰色粉砂質粘土巖夾薄層菱鐵礦層，向上淺灰色細砂巖、粉砂巖；底板巖性為深灰色粉砂質粘土巖、細砂巖。K9煤層的破壞類型為Ⅱ～Ⅲ級，堅固性系數（f）為0.36，煤層瓦斯放散初速度（△P）為14，根據K9煤層在埋深為336.1m（標高為1739.9m）處瓦斯含量10.9938m3/t，瓦斯壓力為1.200MPa，經計算，現10903運輸順槽迎頭前方原始瓦斯含量為11.5906m3/t，瓦斯壓力為1.345MPa，煤層突出危險性綜合指標D=1.4408、K=38.9，K9煤層具有突出危險性。

3.鉆孔施工工藝

采用順層平行鉆孔預抽區段煤層瓦斯的區域防突措施，設計從10903回風順槽3#導線點前70m開始，在巷道下幫共施工了3個本煤層瓦斯鉆孔，鉆孔控制到10903運輸順槽下幫輪廓線外20m范圍，設計鉆孔孔深200m，孔徑133mm，方位23°，傾角-18°。

選用ZDY3500LP型履帶式鉆機，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復合片鉆頭施工至孔底，再換用Φ 133/94mm復合片鉆頭擴孔至孔底終孔。施工的3個本煤層鉆孔孔深分別達到202m、210m、206m，通過現場鉆孔施工，鉆機性能穩定、調角方便，能滿足現場施工需要，達到了預期的目標。

4.抽采效果

分別對試驗的3個鉆孔進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.結論

1）ZDY3500LP型履帶式全液壓坑道鉆機傾角（±90°）調節、開孔高度（0.8 ～ 2.75m）調節范圍大，調節過程自動化程度高，只需操縱液壓手柄即可完成，調轉機身方便，只需擰卸卡板兩側螺釘，推動給進裝置轉向180°，再緊固螺釘即可，不需使用吊具，履帶式行走機構搬運方便，大幅度降低勞動強度，減少輔助時間，綜合效率高。

2）ZDY3500LP型履帶式鉆機扭矩大，施工大直徑鉆孔能力強，鉆進效率高，并能有效避免鉆孔孔內事故的發生。

3）ZDY3500LP型履帶式鉆機適用于300m以內的本煤層瓦斯抽采鉆孔、頂底板大傾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，并可進行跨皮帶（向皮帶、背皮帶）鉆孔施工，鉆機適應性強、適應范圍廣。

參考文獻：

[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的研制與應用 [J]，煤炭工程，2014，46(12)：126-128.

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