地面瓦斯抽采鉆機的設計與瓦斯抽氣技術研究

摘要：近年來，煤礦區的地面煤層氣抽取技術是我國采用的綜合治理的重大措施之一。但由于現有的裝備在設計上存在一些問題，導致煤礦區的地面煤層抽取技術進展非常緩慢。針對這一現狀，本文就地面瓦斯抽采鉆機車設計的結構和瓦斯抽氣的技術展開合理的分析。

關鍵詞：地面瓦斯抽采鉆機車；機車設計；瓦斯抽氣技術

隨著信息技術和時代的飛速發展，煤礦去瓦斯抽采式鉆機設計的方面也發生了非常大的改變，而現在的瓦斯抽采式鉆機也正朝著網絡化、智能化、便捷化和集成化的方向發展。而通常情況下，機械的設計直接關系到后續的煤層氣抽采技術的發展，所以相關的人員非常重視煤礦區地面鉆機煤層抽采技術的研究。而在整體設計的過程中，一方面要充分重視其使用價值，另外一方面在設計的過程中要充分重視將原有的產品進行更好地改造，以期望能夠在今后的產品中讓其得以更好的運用。

1 地面瓦斯抽采鉆機車的基本結構

1.1 動力頭

所有鉆機中最核心的部分就是其動力頭，而要想讓動力頭的轉速和扭矩一直都處于一個比較理想的狀態，這當然也就不需要相關的設計人員在進行瓦斯抽采式鉆機設計的過程中，更好地進行馬達排量的調節。而也只有通過這樣排量的調節，才能夠使得整體的瓦斯抽取式的鉆機獲得較大范圍和較高轉速的結果。此外，在使用的過程中，一般也會較大程度地采用高速液壓馬達，這樣才能夠使得各種鉆進的方法能夠更加順利地進行。而只有當瓦斯抽采式鉆機機頭更好地與傳動箱相互配合地時候，那么相關馬達輸出地轉速就會更好地被輸送到主軸中去。整體而言，動力頭的結構將會變得更加簡單。

1.2 夾持器

最常用地夾持器的結構呈現復合-浮動地結果，最大地優勢是操作起來非常地靈活方便，且其張口特別大。在需要使用地時候可以將其開孔口非常靈活地進行翻轉，這樣口徑比較粗地鉆具就能夠非常輕松地得以通過。[1]最為重要的是，本身夾持器也存在一定的浮動結構，這樣就可以非常有效地將鉆孔和鉆桿之間的磨損程度進一步地得以降低，進而使得鉆機的使用壽命能夠不斷地得以增強。

2 地面瓦斯抽采鉆機車的技術分析

2.1 目前地面瓦斯抽采鉆機車技術遭遇的問題

雖然現在的煤田鉆機已經全面覆蓋到了煤礦瓦斯地面的抽采系統中，但是當前石油鉆機的作業成本顯得非常高，而且對于井口和道路都會提出非常高的要求，而且又因為多數的煤礦區和丘陵地區的修路成本比較高，所以也就非常難以被運用到地面的瓦斯抽采工作中來。

近幾年來，我國的單位已經從國外進口了幾臺空氣鉆機，其鉆井設備的效率正逐步被提高，而且其實施工程的成本也在逐漸的降低，對煤層的傷害勢必會降到最低。但是隨著鉆孔深度的逐漸加大，我國進口的國外的進口鉆機的能力明顯不足，一旦遇到卡鉆、埋鉆或其他塌孔的事故時，由于鉆具不能夠很好地被提出到孔外去，那么其鉆進就會因此而報廢，這樣就無形之中增加了鉆井的成本。這也會使得我國的瓦斯抽采鉆機車的開采變得更為迫切。

2.2 煤層氣鉆井的深度、施工周期和功率

我國鉆井的特點是深度小、施工周期短以及鉆機搬遷的需要非常頻繁。而為了更好地適應這一需要，地面瓦斯抽采鉆機車一般都會采用車載式的模式，并更好地安裝于10m×6m的專用汽車底盤上面。而為了更好地滿足功率的相關要求并且使得車輛能夠更好地和相關的液壓系統進行匹配，每一臺地面瓦斯抽采鉆機車都會被配置上非常獨立的柴油發動機。

2.3 頂部驅動變速技術

為了更好地滿足不同地層和施工條件鉆進的需要，并用以更好地滿足我國各種類型的井口的需要，可以在頂部安裝相關的驅動裝置，并采用多用的馬達復合驅動技術和硬齒輪的傳動技術來使得地面抽采瓦斯鉆機車的技術變得更好。采用頂部驅動最大的優點就是能夠更好地實現加壓鉆井。而為了使得動力頭的鉆速能夠達到最大，并使得工作的效率變得更好，在動力頭回轉的時候可以由三臺大排量的變量柱塞泵進行聯合的供油，并積極采用負載傳感的技術進行更好地控制，只有這樣才能夠更好地實現動力頭的旋轉變速功能。

2.4 滿足提升力需要的技術

為了讓其在水平井施工的過程中，最大限度地滿足提升力地需要，并且擁有最快的起落速度，便于車輛更好地進行相關的運輸，那么地面瓦斯抽采鉆機車就可以采用油缸驅動伸縮桅桿式井架的方式來更好地進行操作。而所有的桅桿式井架采用的都是全鋼板式的構造。井架在使用的過程中也會自動發生起落的現象，并使得油缸的驅動更好地進行運轉，只有這樣才能夠使得井架在最短的時間內完成一定的起落幅度，而其相應的速度也會因此有所提升。

2.5 起拔以及給進的能力

其實在煤礦的礦井下進行瓦斯抽采的過程中，鉆機上鉆孔的角度一般都比較多變。此外，在施工的過程中，孔內非常容易出現掉塊的情況，這樣其實非常容易引起抽采機事故的發生。此外，在整體施工的過程中，由于施工條件的限制，有些地段的地質條件相對非常復雜，這也就對我國瓦斯抽采機的工作能力提出了進一步的高要求。因為通常是采用加壓鉆井的方式使得其在煤礦井下進行作業，那么鉆機的給進能力和鉆桿的重量之間就不能夠相差太大。

3 結語

以上就是對地面瓦斯抽采鉆機車的介紹。而相信隨著地面瓦斯抽采鉆機車的制造技術在我國不斷地得以提升，那么我國能源開采的技術也會得到進一步的提升。從長遠的利益來看，隨著我國地面瓦斯抽采機技術和構造的不斷更新和提升，我國煤礦企業的市場競爭力也會不斷增強，這不得不說是對我國社會經濟的一種引領作用。

參考文獻：

[1]李劍鋒，王均效，王壽佑，等.圓柱齒輪齒面接觸線法向鋼陣與齒向載荷分布的研究[J].山東工業大學學報，2013（2）：43-46.

作者簡介：李濤濤（1989-），男，漢族，山西晉城人，本科，助理工程師，畢業學校：湘潭大學，主要研究方向：煤礦機械。