地面煤層氣抽采鉆井車的研制及應用研究

摘 要：目前，煤礦區的地面煤層氣抽采工作是我國一項用于煤礦區煤層氣綜合治理的重要措施，但由于相關技術和裝備的落后，地面煤層氣的抽采工作進展緩慢。本文以地面煤層氣抽采所用的鉆井車為研究核心，對鉆井車研制中的技術參數和結構特點進行了歸納和介紹，并重點分析了鉆井車對于先進的動力技術、車橋與懸掛技術、低溫技術的應用情況，希望為地面煤層氣的治理提供參考意義。

關鍵詞：地面煤層氣；鉆井車；低溫技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.055

0 引言

近年來，伴隨著煤礦開采深度的持續增加，煤礦區內的地面煤層氣災害愈發嚴重，我國煤炭工作的突破與發展受到了地面煤層氣的嚴重制約。所以，治理地面煤層氣災害就必須要對地面煤層氣進行抽采，從上個世紀九十年代至今，伴隨著國外先進的煤層氣開采技術的傳入，我國地面煤層氣的開采工作有著迅猛的發展，而煤層氣開采所需的鉆井車也不斷經歷改革和完善，并在技術領域擁有了廣泛的應用。

1 地面煤層氣抽采鉆井車的研制

1.1 技術參數

地面煤層氣抽采鉆井車的技術參數如表1所示。

1.2 結構特點

（1）為了能適用于我國煤礦區的道路條件和施工條件，以及煤層氣鉆井深度小、鉆井車頻繁搬遷的狀況，鉆井車一般會安裝10m×6m的專用底盤，這樣會縮短施工周期[1]。

（2）為了能將液壓系統和所要求的功率相匹配，使鉆井車具有較好的動力性、經濟性、低排放的特點，鉆井車需要配備相對獨立的柴油發動機。

（3）為了能夠滿足不同地層下的鉆井需要，石煤機公司對載荷進行了詳細的分析和計算，并借鑒了國外的一些先進的鉆井車頂驅技術，對鉆井車的頂部驅動裝置采用了多馬達復合型驅動技術以及硬齒輪傳動技術，這兩種技術最大的優點就是可以實現鉆井車的加壓鉆進。為了能讓動力頭正常轉速，使施工效率提高，動力頭還采用了負載傳感過程的比例控制技術，從而實現動力頭在旋轉時的無級變速。

（4）為了滿足鉆井車在定向井和水平井中進行施工時對大提升力的需要，鉆井車需要有較快的起落速度，以便于車輛間的運輸。鉆井車采用的井架為依靠油缸驅動進行伸縮的桅桿式井架，這種井架在結構上選取的是全鋼板箱結構，能夠適用于800kN的工作情況，且這種井架是由液壓油缸進行驅動的，其相應速度較快[2]。

2 地面煤層氣抽采鉆井車的技術應用

2.1 先進的動力技術

技術人員在對鉆井車進行動力選型時，要重點考慮鉆井作業的實際需要，而不能單純的考慮行車工況的需要。例如，當選擇的動力較大時，一般要使用CAT系列的發動機，排放標準要符合歐IV或歐Ⅲ的排放標準，少數的情況可以采用Detroit發動機或Cummins發動機。而對于自走式電動鉆井車，則需采用一臺電機作為進行鉆井作業時的動力，采用一臺發動機用于行駛時的動力，而對于中深井的鉆井車，由于單個發動機能提供的動力有限，所以通常使用雙機并車的方式。

2.2 車橋與懸掛技術

目前，以生產鉆井車車橋為主的廠家包括北方奔馳、徐州美馳、鐵馬等，鉆井車的井架在縮回之后仍然很長，會懸伸在車的前面，車在行走時的前橋負荷較大，整車的重心會偏高而影響安全性。為了保障鉆井車的安全，應選用具有較強負荷能力的前橋，并增大前輪距離。例如，3000m拖掛鉆井車共有四軸，前三軸采用的是三聯板簧的懸掛方式，第四軸采用的是隨動轉向空氣的懸掛方式，而4000m的拖掛鉆井車采用的則是五軸結構，第一軸是空氣懸掛，中間的三軸是三聯板簧懸掛，最后一軸是隨動轉向空氣懸掛。

2.3 低溫技術

在我國北部的一些低溫的煤礦區，以及俄羅斯、加拿大等地的煤礦區，對鉆井車的材料和結構有著非常苛刻的要求，鉆井車在這些低溫礦區進行地面煤層氣抽采時，需要選用專用的耐低溫輪胎、車橋、電液管線、傳動件等材料結構，而對于車架之類的結構，則需使用低溫焊接技術。而對于發動機和傳動箱等結構，除了要使用低溫的潤滑油外，還要采取一些保溫措施和加熱措施，以保障鉆井車能夠在這種低溫的環境下可以正常工作[3]。

3 總結

綜上所述，鉆井車憑借其移動迅速、運輸方便、拆裝量較小的特點，同撬裝鉆機相比，在作業上擁有更大的靈活性，在地面煤層氣的抽采工作中有著廣泛的市場。目前，我國的石煤機公司所研制出的鉆井車在性能上已經達到了國外同類鉆井車的水平，但仍存在一些不足之處。今后，技術人員應更加注重對鉆井車的機動性和快速變形方面的研究，使其在地面煤層氣抽采工作中有更為良好的表現。

參考文獻：

[1]牛明遠.鉆機車及其配套設備在阜康煤層氣開發中的應用[J].中國煤層氣，2016，13（02）：40-42.

[2]牟思南.石煤機公司煤層氣鉆機車持續“換代升級”[N].中國能源報，2014（02）：17020.

[3]蔣希文.鉆井事故與復雜問題（2版）[M].北京：石油工業出版社，

2006.

作者簡介：王澤峰（1986-），男，山西晉城人，碩士研究生，主要研究方向：煤礦用千米定向鉆機及地面鉆機。