ZDY7300LX 造穴鉆機的分析與應(yīng)用

梁 杰

（山西誠正建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，山西 陽泉 045008）

引言

煤與瓦斯突出是在壓力作用下破碎的煤與瓦斯由煤體內(nèi)突然向采掘空間大量噴出，是另一種類型的瓦斯特殊涌出的現(xiàn)象，具有極大的破壞性。因此，對煤與瓦斯突出進行有效防治，是保障煤礦安全生產(chǎn)的工作重點之一。近年來，各大煤礦針對煤與瓦斯突出的威脅現(xiàn)狀，明確了煤與瓦斯的防范重點，采取了一些針對性強的治理措施，其中最為有效的措施是采用較為先進的煤與瓦斯防治的專用設(shè)備，而ZDY7300LX 造穴鉆機最具代表性，它能夠快速完成底（高）抽巷、本煤層掘進工作面施工瓦斯抽采孔、造穴孔的鉆進與造穴，從而使煤與瓦斯突出煤層高效卸壓。

1 ZDY7300LX 造穴鉆機簡介

ZDY7300LX 煤礦用履帶式全液壓坑道鉆機適用于煤與瓦斯突出煤層快速鉆進、高壓旋轉(zhuǎn)機械水力造穴，達到高效卸壓、增透增流的目的，被廣泛應(yīng)用于煤礦井下底（高）抽巷、本煤層掘進工作面施工瓦斯抽采孔、造穴孔的鉆進，是含瓦斯低滲煤層高效瓦斯治理的一體化成套裝備。該鉆機在工作時，通過機械式煤層造穴泄壓裝置在含瓦斯突出煤體中卸出一定量的煤體，在鉆孔周圍形成一個孔洞，為煤體膨脹變形、卸壓、位移提供一定的空間，同時引起煤體裂隙網(wǎng)絡(luò)發(fā)育，煤層透氣性大幅度增高，促進瓦斯被有效抽采，實現(xiàn)對含瓦斯突出煤體卸壓增透區(qū)域的瓦斯治理。造穴裝置前端封閉，具有造穴功能，可實現(xiàn)不退出鉆桿鉆進、造穴一體化。機械造穴裝置正常工作壓力達到16 MPa，對煤層進行造穴后通常形成直徑大于0.5 m、長度1 m 的洞穴空間。

2 ZDY7300LX 鉆機型號含義（見表1）

表1 ZDY7300LX 鉆機型號的含義

3 ZDY7300LX 鉆機適用范圍

ZDY7300LX 煤礦用履帶式全液壓坑道鉆機主要被用于煤礦井下鉆進瓦斯抽（排）放孔、注水滅火孔、煤層注水孔、放頂缷壓孔、地質(zhì)勘探孔等，適用于巖石硬度系數(shù)f≤10 的各種煤層巖層，要求巷道高度大于3.5 m、寬度大于3.5 m。

4 ZDY7300LX 鉆機結(jié)構(gòu)

鉆機整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由履帶底盤總成、立柱組件、導(dǎo)軌組件、油箱組件、操作機構(gòu)、動力頭、夾持器組件、泵動力總成、斜撐組件等組成。

圖1 鉆機整體結(jié)構(gòu)

5 ZDY7300LX 鉆機主要技術(shù)參數(shù)（見下頁表2）

表2 ZDY7300LX 煤礦用履帶式液壓鉆機基本性能參數(shù)

6 ZDY7300LX 鉆機使用環(huán)境條件

1）正常工作溫度10～65 ℃，最高系統(tǒng)溫度70 ℃；

2）使用L-HM 68 抗磨液壓油；

3）工作區(qū)域具有不低于0.6 MPa 的供風(fēng)設(shè)施；

4）工作區(qū)域具有不低于2 MPa 的供水系統(tǒng)。

7 ZDY7300LX 鉆機作業(yè)流程

ZDY7300LX 鉆機作業(yè)流程為：鉆桿、鉆頭安裝到位和對準(zhǔn)孔位→操作操臺上的副泵供油轉(zhuǎn)換閥，使副泵液壓油進入集成多路換向閥組→裝首根鉆桿→鉆進及加接鉆桿→下鉆→撤鉆、移鉆。

8 ZDY7300LX 鉆機的現(xiàn)場應(yīng)用

為了驗證鉆機的能力和實際應(yīng)用情況，中煤科工集團北京華宇工程有限公司與山西晉能控股煤業(yè)集團陽泉西上莊煤礦合作，結(jié)合該礦實際生產(chǎn)情況，于2021 年4 月初，在該煤礦進行了定向鉆機的現(xiàn)場工業(yè)性生產(chǎn)鉆探。

該組鉆孔地位于該礦主力井井底臨時矸倉1 號上倉巷，該巷道凈寬4.6 m，凈高3.9 m。設(shè)計1 號鉆孔位于1 號上倉巷拱部，設(shè)計方位144°，傾角0°，孔深10 m；2 號鉆孔設(shè)計方位147°，鉆孔傾角0°，孔深9.5m；3 號鉆孔設(shè)計方位180°，傾角0，孔深8 m；4號鉆孔方位213°，傾角0°，孔深9.5 m；5 號鉆孔設(shè)計方位216°，傾角0°，孔深10 m；6 號鉆孔設(shè)計方位158，傾角+6°，孔深9.5 m；7 號鉆孔設(shè)計方位159°，傾角+6°，孔深9 m；8 號鉆孔設(shè)計方位172°，傾角+6°，孔深8.5 m；9 號鉆孔設(shè)計方位201°，傾角+6°，孔深9 m；10 號鉆孔設(shè)計方位202°，傾角+6，孔深9.5 m；11 號鉆孔設(shè)計方位170°，傾角+11°，孔深9.5 m；12 號鉆孔設(shè)計方位172°，傾角+11°，孔深9 m；13 號鉆孔設(shè)計方位188°，傾角+11°，孔深8.5 m；14 號鉆孔設(shè)計方位188°，傾角+11°，孔深9 m；15 號鉆孔設(shè)計方位190°，傾角+11°，孔深9.5 m。此次試驗鉆孔15個從巷道迎頭穿出，鉆孔布置如圖2 所示。

圖2 鉆孔斷面圖（單位：m）

該組鉆孔設(shè)計軌跡從1 號上倉巷向15 號煤層方向延伸，屬于穿煤施工，設(shè)計孔深8～10 m。施工完畢該組鉆孔后，經(jīng)過1～2 d 的瓦斯釋放，釋放后通知礦方通風(fēng)部門瓦檢工檢測，檢測巷道迎頭瓦斯?jié)舛仍?.5%以下后，通知掘進隊組恢復(fù)正常掘進作業(yè)。

通過現(xiàn)場鉆探作業(yè)實踐，ZDY7300LX 造穴鉆機已被成功應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)作業(yè)中，并已經(jīng)在山西華陽集團和順泊里礦、壽陽七元礦、晉能控股陽泉西上莊礦得到成功推廣，使用效果良好。

9 結(jié)論

ZDY7300LX 造穴鉆機在煤礦安全生產(chǎn)中的成功應(yīng)用，填補了國內(nèi)近水平定向長鉆孔鉆進技術(shù)關(guān)鍵的空白，為我國煤礦現(xiàn)代化建設(shè)和解決煤礦安全生產(chǎn)突出問題做出了較大的貢獻。通過鉆機現(xiàn)場試驗和實際應(yīng)用表明：

1）鉆機布局合理，技術(shù)先進，機動性強，井下移動穩(wěn)固快速方便；

2）鉆機具備近水平煤層定向鉆孔施工的功能；

3）鉆機液壓系統(tǒng)設(shè)計合理、性能可靠，滿足鉆機工作需求，系統(tǒng)選用的液壓元件性能穩(wěn)定，通用性強，質(zhì)量可靠。