ZYJ-1000/2000型鉆機供油系統的改進試驗

胡俊峰

(陜西陜煤韓城礦業有限公司下峪口煤礦，陜西 韓城 715405)

0 引言

煤與瓦斯突出礦井巷道掘進過程中，區域綜合防突措施施工和局部綜合防突措施施工是制約掘進進尺的關鍵因素，從而影響礦井的采掘接續。為了實現“雙突”工作面的安全掘進，首先需要對掘進工作面進行區域綜合防突和局部綜合防突試驗，預測當前工作面是否具有煤與瓦斯突出危險。一般情況下，區域防突需施工3個45 m鉆孔，施工周期為30 m。局部防突需施工3個8 m鉆孔，施工周期為一個圓班。防突鉆孔的施工時間嚴重制約著掘進工作面的單進水平。因此，為了提高韓城礦區掘進工作面的單進效率，必須改進鉆孔施工工藝，為“雙突”礦井的安全高效快速掘進提供保障。

1 礦井概況

下峪口煤礦21218工作面進順沿2#煤層施工，2#煤厚0.2～1.5 m，平均煤厚1.0 m。煤層的上部一般呈粒狀、沫狀光亮型，底部為塊狀，光亮度好。2#煤與下覆3#煤間距12.8～19.5 m，3#煤厚3.5～7.0 m。21218工作面周邊除淺部的4313工作面開采以外，其它區域2#、3#煤層均未開采。2#煤層頂底板起伏變化較大，煤層煤厚變化異常，2-1采區2#煤層掘進期間，區域預測瓦斯含量很大。綜上所述，21218工作面進順按突出危險區域進行管理。

21218工作面進順掘進前首先需要進行區域綜合防突，使用ZYJ420/200型鉆機施工3個前探孔，探明煤層賦存情況，鉆孔布置于煤壁軟分層中，利用其中2個鉆孔，測定工作面前方45 m范圍內的瓦斯含量，判定工作面前方45 m范圍內是否為無突出危險工作面，在無突出危險工作面，可不執行區域防突措施。區域預測有突出危險時，施工區域排放鉆孔，鉆孔布置于煤壁軟分層中沿煤層傾角進行施工，鉆孔孔徑86 mm，孔數12個，鉆孔要求打到巷道輪廓線以外15 m處。區域驗證有突出危險時執行局部綜合防突措施，施工鉆孔數將大量增加，嚴重制約了正規掘進作業循環時間。

2 防突鉆孔關鍵技術改造

試驗鉆機采用額定壓力20 MPa的 ZYJ-1000/200架柱式液壓回轉鉆機。

2.1 試驗過程

使用兩臺鉆機(A鉆機、B鉆機)平行作業進行試驗，試驗前實測掘進機三聯閥額定壓力和開機油溫。

安裝調試：從9∶30開始安裝到10∶31安裝調試完成，鉆機控制系統壓力為23 MPa，A、B鉆機操作臺壓力各為20 MPa，符合1000型鉆機額定壓力。

打鉆：10∶31，A、B兩臺鉆機同時開始施工，12∶22鉆孔施工到位，A鉆機鉆孔深度為51 m、B鉆機鉆孔深度為46 m，中途因鉆機B出現故障影響35 min，用時為76 min，12∶22開始退鉆，13∶23退鉆完成，用時61 min，一個循環共用時137 min，鉆孔采用φ94煤鉆頭，開孔為全煤段。打鉆過程中鉆機壓力正常。

打鉆結束后，將鉆機控制系統切換至掘進狀態，實測掘進機三聯閥額定壓力23 MPa，掘進機油溫從10 ℃上升至45 ℃，油溫正常。

2.2 工作原理

本次試驗兩套系統同時工作，分別給兩臺ZYJ-1000/200架柱式液壓回轉鉆機供油，經過調試兩套系統均達到設計壓力23 MPa，滿足鉆機額定壓力。控制系統通過兩套專用負載敏感閥分別與掘進機的190、130變量泵相連，構成獨立的液壓系統。

190泵出油口P3通過三通分別給A系統和掘進機三聯閥供油，LS3口上接有一個高壓三通球閥C，通過球閥切換信號油，來控制190泵P3口高壓油的去向，當三通球閥手柄處于“打鉆”位置時，鉆機A可以正常工作，當手柄處于“掘進”位置時，掘進機三聯閥可以正常工作，同樣，130泵出油口P2通過三通分別給B系統和掘進機二聯閥供油，LS2口上接有一個高壓三通球閥D，通過球閥切換信號油，來控制130泵P2口高壓油的去向，當三通球閥手柄處于“打鉆”位置時，鉆機B可以正常工作，當手柄處于“掘進”位置時，掘進機二聯閥可以正常工作，系統控制臺如圖1所示。

圖1 系統控制臺

通過流量調節閥E的調節手柄可以調節A鉆機供油流量，從而控制打鉆速度，同樣，流量調節閥E是用來調節B鉆機供油流量的。

本系統與鉆機的供油接口采用高壓快速接頭，打鉆結束后可以將高壓油管直接拔出，接頭自動將液壓油密封在高壓膠管內，每臺鉆機有三根高壓油管與系統連接閥塊相連，分別為主泵接油口、副泵接油口和主回油口，連接閥塊如圖2所示。

圖2 連接閥塊

2.3 試驗結果

通過改進，該系統可同時為兩臺1000型鉆機提供動力源，打1個50 m的孔，從打鉆到退鉆要比同等條件下使用鉆機泵站打孔節約30 min左右，在施工多個鉆孔時效率會更高，表1為與傳統打鉆模式對比表，經比較，可發現該系統具有以下優點。

表1 打鉆時間對比表

降低了工人的勞動強度：當使用傳統兩臺鉆機時，由于增加了一套鉆機主機，需要3個人來移機組裝，由立柱和導軌構成的主機重量只有100多公斤，相比移動600多公斤的泵站來說容易很多。

節約了鉆孔施工時間：以打孔深度50 m為例，掘進機控制系統帶1臺鉆機時，打鉆時間為4 h，要比傳統打鉆時間縮短1 h，而使用兩臺鉆機同時工作時，打兩個孔所需的時間將不足傳統打鉆時間的一半，打鉆效率顯著提高。以韓城地區布置12個瓦斯泄放孔、孔深50 m為例，傳統鉆機用時約為30 h，而采用本系統帶動兩臺鉆機同時工作，施工12個孔用時僅需12 h，節約18 h。

2.4 存在問題

本次試驗掘進機連續工作4 h左右，油溫從10 ℃上升至45 ℃，掘進機最佳工作油溫為50～60 ℃，本次試驗油溫雖未達到最佳油溫，但油溫45 ℃也屬正常。

本次試驗應用了冷卻水，流量約為6 L/min，工作4 h迎頭積水為：6(L/min)×4 h×60(min/h)×=1 440 L，即連續工作4 h后，迎頭積水約為1.5 m3。若設備長期工作，掘進機油箱冷卻水不能及時排出，造成迎頭大量積水，工作時間越長，積水越多，給掘進頭的安全高效生產帶來不利影響。

3 結語

改進ZYJ-1000/200架柱式液壓回轉鉆機供油系統，不僅減少了掘進工作面施工工藝環節，降低了掘進工作面工人的勞動強度，同時也提高了掘進工作面掘進效率和安全程度。