一、項(xiàng)目背景

沖擊地壓煤層開采過程中，如留底煤厚度超過1m時(shí)，易形成應(yīng)力集中區(qū)，增加沖擊危險(xiǎn)發(fā)生的概率。為此，在煤礦開采過程中，將對(duì)留底煤厚度大于1m的區(qū)域進(jìn)行卸壓，以釋放煤層中的應(yīng)力。

某礦在生產(chǎn)過程中采用施工卸壓鉆孔的方式對(duì)底煤進(jìn)行處理。機(jī)具使用ZQSJ-140/4.1架柱支撐氣動(dòng)手持式鉆機(jī)，配套?105mm高效組合鉆頭、螺旋鉆桿，施工過程中采用鉆桿上的螺旋片排渣，該鉆機(jī)主要由風(fēng)馬達(dá)和支腿兩部分組成，組合后總重量為57kg，見圖1-1、1-2、1-3。

圖1-1 ZQSJ-140/4.1架柱支撐氣動(dòng)手持式鉆機(jī)結(jié)構(gòu)

圖1-2 螺旋鉆桿圖1-3 ?105mm高效組合鉆頭

二、研究內(nèi)容

1.基本原理

增加通水連接鉆套、中空螺旋鉆桿、通水鉆頭，采用通水連接鉆套配合中空螺旋鉆桿及通水鉆頭，使用防塵水的壓力進(jìn)行水力排渣。

2.關(guān)鍵技術(shù)

(1)對(duì)鉆頭進(jìn)行改進(jìn)，提高鉆進(jìn)速度，增加打鉆效率，降低打鉆時(shí)間。

(2)更新改造卸壓鉆具，利用使用通水鉆桿連接套配合通水鉆頭，利用水壓進(jìn)行排渣。

(3)按照技術(shù)要求加工配套使用通水鉆桿及配套鉆頭，以滿足新工藝需求。

3.具體改進(jìn)

(1)鉆頭改進(jìn)

根據(jù)方案對(duì)原高效組合鉆頭進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，改為通水高效組合鉆頭。新鉆頭共設(shè)計(jì)7個(gè)出水孔,孔徑均為7mm。在打鉆過程中，能夠及時(shí)將防塵水通過連接套、中控鉆桿及鉆頭將水注入卸壓孔中，將煤渣排出。實(shí)物如圖4-1、4-2。

圖4-1 通水高效組合鉆頭實(shí)物圖

圖4-2 通水高效組合鉆頭俯視圖

(2)鉆桿改進(jìn)

將鉆桿設(shè)計(jì)為螺旋通水式高效鉆桿，通水孔徑12mm，鉆桿之間的連接采用“方扣”直插式連接。在打鉆過程中，防塵水通過鉆桿注入卸壓孔中，利用水壓稀釋減小煤粉與螺旋撥片之間的粘連，從而達(dá)到撥片將煤粉和煤渣快速排出孔外。實(shí)物如圖4-3、4-4。施工底板卸壓孔過程中，為將防塵水通過鉆桿、鉆頭注入鉆孔中，重新設(shè)計(jì)加工了通水變節(jié)連接套，主要起到注水作用。通水鉆套與鉆桿、鉆頭均采用“方扣”直接插接的方式進(jìn)行連接，方便操作。設(shè)計(jì)如圖4-5，實(shí)物如圖4-6、實(shí)物剖面圖4-7。

圖4-3 通水螺旋鉆桿實(shí)物圖

圖4-4 通水螺旋鉆桿實(shí)物圖

圖4-5 通水鉆套設(shè)計(jì)圖

(3)通水連接鉆套

圖4-6 通水鉆套立體效果圖

圖4-7 通水鉆套實(shí)物剖面

三、應(yīng)用效果

1. 使用前，卸壓孔深8m，操作鉆機(jī)共需4人，完成一個(gè)底板卸壓孔平均用時(shí)約40分鐘，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，螺旋鉆桿排渣慢，存在卡鉆或丟鉆桿現(xiàn)象，施工過程中清理時(shí)，存在在安全隱患。

圖4-8 整體效果圖

2.改進(jìn)后，整體效果如圖4-8所示。施工時(shí)比改進(jìn)前減小1人，單孔縮短20分鐘;消除了清理時(shí)的安全隱患;鉆孔中的煤粉、煤渣均可及時(shí)排出，降低了卡鉆、丟鉆桿、鉆頭的幾率;改進(jìn)后的整套鉆機(jī)，可用于大鉆機(jī)不方便施工的防沖地點(diǎn)卸壓作業(yè);統(tǒng)一了氣動(dòng)鉆機(jī)所配備的鉆桿鉆頭型號(hào)及規(guī)格，杜絕了多個(gè)廠家鉆桿和鉆頭混亂采購，方便了材料管理。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際用工、用時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，鉆機(jī)改造后減少了現(xiàn)場用工數(shù)量，節(jié)約人工工資7.2萬/年;加快了打鉆速度，節(jié)省打鉆時(shí)間1200小時(shí)/年。

四、推廣前景

ZQSJ-140/4.1架柱支撐氣動(dòng)手持式鉆機(jī)解決了底煤厚度超過2m以上的工作面施工底板卸壓鉆孔不能達(dá)到規(guī)程措施要求的難題;使用防塵水進(jìn)行排渣，解決了煤塵飛揚(yáng)的問題。

該鉆機(jī)適用于對(duì)煤層合成區(qū)域的底煤卸壓，以及空間狹窄無法使用大功率卸壓鉆具的區(qū)域。

墨隆評(píng)論

在煤炭生產(chǎn)過程中，采用施工卸壓鉆孔的方式對(duì)底煤進(jìn)行處理，可以有效防止應(yīng)力集中給開采帶來的危險(xiǎn)。在此技術(shù)中，鉆頭改進(jìn)為通水高效組合鉆頭、鉆桿設(shè)計(jì)為螺旋通水式高效鉆桿、通水連接鉆套也進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，能夠有效減少安全隱患、方便作業(yè)與管理、減少人工數(shù)量與時(shí)間，具有良好的推廣前景和運(yùn)用價(jià)值。歡迎有需要的企業(yè)與我們合作。