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(jìn)行有效防治，是保障煤礦安全生產(chǎn)的工作重點(diǎn)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(diǎn)，采取了一些針對性強(qiáng)的治理措施，其中最為有效的措施是采用較為先進(jìn)的煤與瓦斯防治的專用設(shè)備，而ZDY7300LX 造穴鉆機(jī)最具代表性，它能夠快速完成底（高）抽巷、本煤層掘進(jìn)工作面施工瓦斯抽采孔、造穴孔的鉆進(jìn)與造穴，從而使煤與瓦斯突出煤層高效卸壓。

1 ZDY7300LX 造穴鉆機(jī)簡介

ZDY7300LX 煤礦用履帶式全液壓坑道鉆機(jī)適用于煤與瓦斯突出煤層快速鉆進(jìn)、高壓旋轉(zhuǎn)機(jī)械水力造穴，達(dá)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(jìn)工作面施工瓦斯抽采孔、造穴孔的鉆進(jìn)，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(jī)在工作時(shí)，通過機(jī)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(gè)孔洞，為煤體膨脹變形、卸壓、位移提供一定的空間，同時(shí)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(jìn)瓦斯被有效抽采，實(shí)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(shí)現(xiàn)不退出鉆桿鉆進(jìn)、造穴一體化。機(jī)械造穴裝置正常工作壓力達(dá)到16 MPa，對煤層進(jìn)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(jī)型號含義（見表1）

表1 ZDY7300LX 鉆機(jī)型號的含義

3 ZDY7300LX 鉆機(jī)適用范圍

ZDY7300LX 煤礦用履帶式全液壓坑道鉆機(jī)主要被用于煤礦井下鉆進(jìn)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(jī)結(jié)構(gòu)

鉆機(jī)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(jī)構(gòu)、動(dòng)力頭、夾持器組件、泵動(dòng)力總成、斜撐組件等組成。

圖1 鉆機(jī)整體結(jié)構(gòu)

5 ZDY7300LX 鉆機(jī)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(jī)基本性能參數(shù)

6 ZDY7300LX 鉆機(jī)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(jī)作業(yè)流程

ZDY7300LX 鉆機(jī)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(jìn)入集成多路換向閥組→裝首根鉆桿→鉆進(jìn)及加接鉆桿→下鉆→撤鉆、移鉆。

8 ZDY7300LX 鉆機(jī)的現(xiàn)場應(yīng)用

為了驗(yàn)證鉆機(jī)的能力和實(shí)際應(yīng)用情況，中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司與山西晉能控股煤業(yè)集團(tuán)陽泉西上莊煤礦合作，結(jié)合該礦實(shí)際生產(chǎn)情況，于2021 年4 月初，在該煤礦進(jìn)行了定向鉆機(jī)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(shí)矸倉1 號上倉巷，該巷道凈寬4.6 m，凈高3.9 m。設(shè)計(jì)1 號鉆孔位于1 號上倉巷拱部，設(shè)計(jì)方位144°，傾角0°，孔深10 m；2 號鉆孔設(shè)計(jì)方位147°，鉆孔傾角0°，孔深9.5m；3 號鉆孔設(shè)計(jì)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(jì)方位216°，傾角0°，孔深10 m；6 號鉆孔設(shè)計(jì)方位158，傾角+6°，孔深9.5 m；7 號鉆孔設(shè)計(jì)方位159°，傾角+6°，孔深9 m；8 號鉆孔設(shè)計(jì)方位172°，傾角+6°，孔深8.5 m；9 號鉆孔設(shè)計(jì)方位201°，傾角+6°，孔深9 m；10 號鉆孔設(shè)計(jì)方位202°，傾角+6，孔深9.5 m；11 號鉆孔設(shè)計(jì)方位170°，傾角+11°，孔深9.5 m；12 號鉆孔設(shè)計(jì)方位172°，傾角+11°，孔深9 m；13 號鉆孔設(shè)計(jì)方位188°，傾角+11°，孔深8.5 m；14 號鉆孔設(shè)計(jì)方位188°，傾角+11°，孔深9 m；15 號鉆孔設(shè)計(jì)方位190°，傾角+11°，孔深9.5 m。此次試驗(yàn)鉆孔15個(gè)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(jì)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(jì)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(jìn)隊(duì)組恢復(fù)正常掘進(jìn)作業(yè)。

通過現(xiàn)場鉆探作業(yè)實(shí)踐，ZDY7300LX 造穴鉆機(jī)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(tuán)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(jī)在煤礦安全生產(chǎn)中的成功應(yīng)用，填補(bǔ)了國內(nèi)近水平定向長鉆孔鉆進(jìn)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(xiàn)。通過鉆機(jī)現(xiàn)場試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用表明：

1）鉆機(jī)布局合理，技術(shù)先進(jìn)，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，井下移動(dòng)穩(wěn)固快速方便；

2）鉆機(jī)具備近水平煤層定向鉆孔施工的功能；

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