黃 巖 王慶斌 張 雷

（恒源煤電股份有限公司五溝煤礦，安徽 淮北 235000）

1 引言

目前五溝煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，井下經(jīng)常需要施工各類鉆孔，其中水文鉆孔和工作面底板加固注漿鉆孔，這兩類鉆孔一般都在鉆場(chǎng)內(nèi)集中布置，每個(gè)鉆孔參數(shù)均不相同。這些鉆孔成孔速度快且成孔率要求較高，鉆機(jī)搬遷、固定鉆機(jī)等輔助工作占用的時(shí)間對(duì)鉆尺產(chǎn)生很大影響。

ZDY系列煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)是一種低轉(zhuǎn)速，大扭矩的深孔鉆機(jī)。主要適用于煤礦井下水文孔、地板注漿孔等施工作業(yè)。該鉆機(jī)采用全液壓動(dòng)力頭鉆進(jìn)方式，具有技術(shù)、性能先進(jìn)。適應(yīng)性強(qiáng)，搬運(yùn)、移動(dòng)方便等優(yōu)點(diǎn)，是煤礦安全生產(chǎn)的必備機(jī)具。

2 ZDY3200S型煤礦用全液壓鉆機(jī)的主要特點(diǎn)

2.1 液壓系統(tǒng)

2.1.1 液壓系統(tǒng)為雙油泵系統(tǒng),回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速和給進(jìn)壓力等也可獨(dú)立手動(dòng)調(diào)節(jié)。

通過調(diào)節(jié)變量馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)速度,可實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速。(即轉(zhuǎn)速越低,扭距越大,輸出功率不變)

通過調(diào)節(jié)變量泵的排量來調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)速度,可實(shí)現(xiàn)恒扭距調(diào)速。(即轉(zhuǎn)速變化,扭距不變)。

回轉(zhuǎn)器反轉(zhuǎn)的扭距超過正轉(zhuǎn)的扭距,保證在大扭距鉆進(jìn)后,仍然能順利擰開鉆桿螺紋。

2.1.2 鉆機(jī)的操作方便,操作面板的標(biāo)識(shí)清晰、直觀閱讀說明書后即能操作,無需進(jìn)行特別培訓(xùn)。

2.2 主機(jī)部分

2.2.1 卡盤

卡盤采用斜楔增力,液壓卡緊液壓松開方式。在卡盤結(jié)構(gòu)上采用了與日本礦研公司FS-60H型水平鉆機(jī)(45KW)相似的結(jié)構(gòu)?？ūP選用滾子推力軸承,提高了軸承載荷能力,軸承壽命長(zhǎng),采用鑲有硬質(zhì)合金齒板的卡瓦夾緊鉆桿。

2.2.2 夾持器

采用雙向作用式夾持器夾持器松開時(shí)鉆桿居中,無卡瓦與鉆桿摩擦現(xiàn)象。夾持器與卡盤連接可靠擰卸鉆桿螺紋。

2.2.3 機(jī)架

機(jī)架升降傾角調(diào)節(jié)方便,只需扳動(dòng)四個(gè)機(jī)架固定手把,操作機(jī)架升降操作閥手把,即可方便升降機(jī)架。

2.3 液壓系統(tǒng)元件選用

液壓元件采用國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品.這樣保證了液壓鉆機(jī)性能穩(wěn)定可靠,鉆機(jī)效率較高。主變量泵和液壓馬達(dá)采用北京華德液壓公司產(chǎn)品。閥,油缸等液壓元件采用上海新液壓元件廠榆次液壓件廠長(zhǎng)江液壓件廠產(chǎn)品。液壓管路的快速接頭采用意大利進(jìn)口產(chǎn)品。

2.4 鉆機(jī)由主機(jī)動(dòng)力裝置和操作臺(tái)三部分組成各部分有軟管連接,便于施工現(xiàn)場(chǎng)布置和搬運(yùn)。

3 ZDY3200S型在底板注漿鉆孔施工特點(diǎn)

此類鉆孔是井下保證工作面安全回采的最主要、最常用的手段，在施工地質(zhì)條件允許時(shí)作為首選的施工方法。同時(shí)，此類鉆孔具有鉆孔工程量大，部分軟煤層中施工困難等缺點(diǎn)；解決此類難題的主要途徑就要提高施工鉆機(jī)的工作效率，而高效實(shí)用、能力適中的全液壓鉆機(jī)能大大提高了鉆進(jìn)效率。其優(yōu)點(diǎn)：

3.1 安全性

ZDY3200S型煤礦用全液壓鉆機(jī)采用四根液壓?jiǎn)误w壓車，配合鉆機(jī)底盤進(jìn)行穩(wěn)定鉆機(jī)，鉆機(jī)自身有放置液壓?jiǎn)误w的預(yù)留槽，首先把液壓?jiǎn)误w固定在鉆機(jī)的單體預(yù)留槽上，這就保證了由于單體傾倒造成的危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

3.2 提高功效

由于該類鉆孔是在鉆場(chǎng)內(nèi)集中布置的，所以采用鉆機(jī)固定在底部轉(zhuǎn)盤上，采用轉(zhuǎn)盤快速固定調(diào)向裝置，無需二次調(diào)向無需重新穩(wěn)鉆、無需工程技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)放線，鉆機(jī)工通過轉(zhuǎn)盤可以自行快速準(zhǔn)確調(diào)向，大大提高了鉆探功效和鉆探的準(zhǔn)確，同時(shí)降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 應(yīng)用情況

4.1 地質(zhì)條件

恒源煤電五溝煤礦1018工作面于五溝礦南翼一采區(qū)西部。機(jī)巷全長(zhǎng)1095m，風(fēng)巷全長(zhǎng)1182m，切眼全長(zhǎng)95.8m。工作面煤層底板起止標(biāo)高：-393.80m～-329.62m。工作面基本為單斜構(gòu)造，根據(jù)地面三維地震解釋資料及1016風(fēng)巷實(shí)揭資料綜合分析，面內(nèi)可能存在多處褶曲。 與該工作面最近的地面水文長(zhǎng)觀孔有：水 4（四含）、水 5（太灰）等，井下有 4個(gè)太灰放水孔F-1#、F-3#、F-5#等孔。

該面4個(gè)地面鉆孔揭露，10煤底板至太原組一灰間距47.10m～57.72m，平均間距為50.79m，巖性以海相泥巖為主，致密完整，裂隙不發(fā)育，隔水性較好，除非由斷層或巖溶陷落柱導(dǎo)通，在一般情況下太灰水與10煤層上、下砂巖含水層地下水之間不會(huì)發(fā)生直接的水力聯(lián)系。根據(jù)有關(guān)資料分析工作面在回采過程中將受：10煤頂?shù)装迳皫r裂隙水、10煤下太原組灰?guī)r水、斷層賦導(dǎo)水及地面鉆孔導(dǎo)水的危害。

4.2 鉆孔布置

該工作面回采巷道設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度在1000m左右，巷道寬4.1m，高3.0m左右。因該工作面兩巷受斷層和物探異常區(qū)的影響，這就要求對(duì)受水災(zāi)威脅的區(qū)域進(jìn)行底板注漿加固。這就要求在這些受威脅區(qū)域施工一鉆場(chǎng)，在鉆場(chǎng)內(nèi)集中布置一組底板注漿鉆孔進(jìn)行加固，工作面底板注漿加固后，將10煤至灰?guī)r的有效隔水層厚度從原來的平均50.8m提高到70m，使工作面突水系數(shù)降至0.05Mpa/m以下。并在工作面底板注漿加固結(jié)束后，采用電法對(duì)底板注漿加固的效果進(jìn)行檢測(cè)，確定底板注漿加固是否達(dá)到預(yù)期效果。平面圖如圖所示：

4.3 鉆探工藝及施工概況

ZDY-3200全液壓鉆機(jī)是集，分主機(jī)、液壓泵站、集中控制臺(tái)三大部分于一體，鉆機(jī)最大偏轉(zhuǎn)角度可達(dá)90°，旋轉(zhuǎn)自如，可以施工位于鉆場(chǎng)內(nèi)垂直的鉆孔。在鉆場(chǎng)內(nèi)穩(wěn)固鉆車采用轉(zhuǎn)盤快速穩(wěn)鉆裝置。

①轉(zhuǎn)盤快速穩(wěn)鉆裝置的制作

轉(zhuǎn)盤快速穩(wěn)鉆裝置采用20mm厚的鋼板制成，分固定盤和旋轉(zhuǎn)盤，兩盤均為直徑1.5m的圓盤，在圓盤邊緣均勻的打36個(gè)直徑為20mm的圓孔，旋轉(zhuǎn)盤和固定盤分別在圓盤外邊緣焊接4個(gè)固定耳，每個(gè)固定耳上打一個(gè)直徑為20mm的孔。

②快速穩(wěn)鉆裝置的安裝

固定盤的安裝：根據(jù)開孔位置，在鉆場(chǎng)內(nèi)確定固定盤位置，然后用風(fēng)錘在4個(gè)固定孔位置打鎖腳錨桿，上緊螺絲把固定盤固定住。固定盤固定后，拿掉固定盤軸心螺絲，把旋轉(zhuǎn)盤套在固定盤軸心螺絲柱上，然后擰上螺絲。鉆機(jī)通過起吊錨桿固定在旋轉(zhuǎn)盤上，用螺絲上緊即可。

③快速準(zhǔn)確定向

根據(jù)首次放的基準(zhǔn)線，需要施工下一個(gè)鉆孔時(shí)，只需把固定鉆機(jī)的螺絲去掉左右旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)即可，每旋轉(zhuǎn)一格即為增加或減少10°，從而達(dá)到快速準(zhǔn)確定向目的。

鉆孔施工采用φ63.5mm鉆桿直接配備復(fù)合片鉆頭，采用水排渣，鉆孔開孔孔徑為Φ133mm，套管孔徑為Φ108mm，套管以下為裸孔，孔徑不大于Φ75mm,套管長(zhǎng)度根據(jù)地質(zhì)條件而定，采用壁外和內(nèi)壁相結(jié)合的注漿方式進(jìn)行注漿固管，固管要求采用2：1的水泥漿使用TGZ－210/160型注漿泵注漿固管，漿量以孔壁返漿2分鐘以上為準(zhǔn)。待凝72小時(shí)后再掃孔鉆進(jìn)，要求鉆進(jìn)超過孔口管1m，然后用清水進(jìn)行打壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不小于6.0Mpa，穩(wěn)壓延續(xù)時(shí)間不小于10min，試驗(yàn)不合格嚴(yán)禁鉆進(jìn)。應(yīng)重新注漿固管，合格后方可鉆進(jìn)。

5 結(jié)論

5.1 ZDY-3200全液壓鉆機(jī)作業(yè)安全，且配備了快速推進(jìn)功能，顯著減輕工人的體力勞動(dòng)。

5.2 結(jié)構(gòu)緊湊，全液壓控制，操作方便靈活，鉆機(jī)機(jī)動(dòng)性好，鉆機(jī)穩(wěn)固方便可靠，輔助時(shí)間短，液壓系統(tǒng)使鉆進(jìn)更合理。

5.3 適用性強(qiáng)，全液壓鉆機(jī)采用雙泵系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)參數(shù)與給進(jìn)參數(shù)獨(dú)立調(diào)節(jié)，提高了鉆機(jī)對(duì)各種不同鉆進(jìn)藝的適應(yīng)能力。

5.4 機(jī)械擰卸鉆具、液壓卡盤、夾持器與油缸之間，液壓回轉(zhuǎn)部分與夾持器之間可聯(lián)動(dòng)操作。自動(dòng)化程度高，工作效率好，操作簡(jiǎn)便輕巧，安全可靠。

[1]ZDY-3200全液壓鉆機(jī)的研制.浙江杭鉆機(jī)械制造股份有限公司.

[2]石智軍，胡少韻，姚寧平.煤礦井下瓦斯抽采（放）鉆孔施工新技術(shù).北京：煤炭工業(yè)出版社，2008.