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针对冲击地压煤层 架柱支撑气动手持式钻机改进

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发表时间:2019-05-14 09:38【

一、项目背景

冲击地压煤层开采过程中,如留底煤厚度超过1m时,易形成应力集中区,增加冲击危险发生的概率。为此,在煤矿开采过程中,将对留底煤厚度大于1m的区域进行卸压,以释放煤层中的应力。

某矿在生产过程中采用施工卸压钻孔的方式对底煤进行处理。机具使用ZQSJ-140/4.1架柱支撑气动手持式钻机,配套?105mm高效组合钻头、螺旋钻杆,施工过程中采用钻杆上的螺旋片排渣,该钻机主要由风马达和支腿两部分组成,组合后总重量为57kg,见图1-1、1-2、1-3。

架柱支撑气动手持式钻机

图1-1 ZQSJ-140/4.1架柱支撑气动手持式钻机结构

螺旋钻杆 图1-3 ?105mm高效组合钻头

图1-2 螺旋钻杆图1-3 ?105mm高效组合钻头

二、研究内容

1.基本原理

增加通水连接钻套、中空螺旋钻杆、通水钻头,采用通水连接钻套配合中空螺旋钻杆及通水钻头,使用防尘水的压力进行水力排渣。

2.关键技术

(1)对钻头进行改进,提高钻进速度,增加打钻效率,降低打钻时间。

(2)更新改造卸压钻具,利用使用通水钻杆连接套配合通水钻头,利用水压进行排渣。

(3)按照技术要求加工配套使用通水钻杆及配套钻头,以满足新工艺需求。

3.具体改进

(1)钻头改进

根据方案对原高效组合钻头进行重新设计,改为通水高效组合钻头。新钻头共设计7个出水孔,孔径均为7mm。在打钻过程中,能够及时将防尘水通过连接套、中控钻杆及钻头将水注入卸压孔中,将煤渣排出。实物如图4-1、4-2。

通水高效组合钻头实物图

图4-1 通水高效组合钻头实物图

 通水高效组合钻头俯视图

图4-2 通水高效组合钻头俯视图

(2)钻杆改进

将钻杆设计为螺旋通水式高效钻杆,通水孔径12mm,钻杆之间的连接采用“方扣”直插式连接。在打钻过程中,防尘水通过钻杆注入卸压孔中,利用水压稀释减小煤粉与螺旋拨片之间的粘连,从而达到拨片将煤粉和煤渣快速排出孔外。实物如图4-3、4-4。施工底板卸压孔过程中,为将防尘水通过钻杆、钻头注入钻孔中,重新设计加工了通水变节连接套,主要起到注水作用。通水钻套与钻杆、钻头均采用“方扣”直接插接的方式进行连接,方便操作。设计如图4-5,实物如图4-6、实物剖面图4-7。

通水螺旋钻杆实物图

图4-3 通水螺旋钻杆实物图

通水螺旋钻杆实物图

图4-4 通水螺旋钻杆实物图

通水钻套设计图

图4-5 通水钻套设计图

(3)通水连接钻套

通水钻套立体效果图

图4-6 通水钻套立体效果图

通水钻套实物剖面

图4-7 通水钻套实物剖面

三、应用效果

  1. 使用前,卸压孔深8m,操作钻机共需4人,完成一个底板卸压孔平均用时约40分钟,操作人员劳动强度大,螺旋钻杆排渣慢,存在卡钻或丢钻杆现象,施工过程中清理时,存在在安全隐患。

墨隆钻机钻杆钻头

图4-8 整体效果图

2.改进后,整体效果如图4-8所示。施工时比改进前减小1人,单孔缩短20分钟;消除了清理时的安全隐患;钻孔中的煤粉、煤渣均可及时排出,降低了卡钻、丢钻杆、钻头的几率;改进后的整套钻机,可用于大钻机不方便施工的防冲地点卸压作业;统一了气动钻机所配备的钻杆钻头型号及规格,杜绝了多个厂家钻杆和钻头混乱采购,方便了材料管理。

根据现场实际用工、用时数据统计,钻机改造后减少了现场用工数量,节约人工工资7.2万/年;加快了打钻速度,节省打钻时间1200小时/年。

四、推广前景

ZQSJ-140/4.1架柱支撑气动手持式钻机解决了底煤厚度超过2m以上的工作面施工底板卸压钻孔不能达到规程措施要求的难题;使用防尘水进行排渣,解决了煤尘飞扬的问题。

该钻机适用于对煤层合成区域的底煤卸压,以及空间狭窄无法使用大功率卸压钻具的区域。

墨隆评论

在煤炭生产过程中,采用施工卸压钻孔的方式对底煤进行处理,可以有效防止应力集中给开采带来的危险。在此技术中,钻头改进为通水高效组合钻头、钻杆设计为螺旋通水式高效钻杆、通水连接钻套也进行了设计改进,能够有效减少安全隐患、方便作业与管理、减少人工数量与时间,具有良好的推广前景和运用价值。欢迎有需要的企业与我们合作。


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